一种镀膜用测温系统及安装方法

技术领域

本发明涉及等离子体镀膜领域，尤其涉及一种镀膜用测温系统及安装方法。

背景技术

表面镀膜技术广泛用于改善原有零部件材料的特性和丰富其功能，在一些高端领域中，微波等离子体镀膜技术已成为新方向。微波等离子体镀膜技术，其原理在于微波在镀膜腔体中激发出强电场，反应气体在强电场的作用下被激发为等离子体状态，这些等离子体状态的反应气体在零部件上不断的进行吸附、脱附、迁移、扩散和沉积过程，进而在零部件上镀上一层膜来改变其特性。在微波等离子体镀膜过程中需要保持恒定的温度，而温度的测量需要测温系统来测量。

在现有的设计方案中，测温系统采用热电偶与基片台固定的连接方式，即热电偶的测量端始终处于基片台的特定位置，即实际中，热电偶是钢性的不可以弯折，所以始终处于特定位置，也就是说热电偶安装好就不可以移动了，且热电偶不可以弯折。当需要为表面积更大或更小的零部件镀膜时，需要更换基片台，由于测量端处于基片台的特定位置，所以需要重新安装热电偶，从而导致安装不便影响工作效率，并且多次的拆卸会对腔体的真空密封性产生不良影响，进而影响测温效果。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种镀膜用测温系统及安装方法，旨在解决在使用不同大小基片台时如何提高工作效率，以及如何保证真空腔室的密封性，进而如何提高测温效果的问题。

本发明的技术方案如下：

第一方面，本发明提供一种镀膜用测温系统，其中，包括：腔体，设有真空腔室；基片台，与所述腔体连接，且位于所述真空腔室内，所述基片台用于放置待镀膜产品；热电偶，所述热电偶伸入所述真空腔室内的测量端可弯折，所述基片台设有测量孔，且所述热电偶的测量端与所述基片台的测量孔可拆卸连接，所述热电偶用于测量所述基片台的温度；真空密封组件，连接所述腔体和所述热电偶，以使所述真空腔室处于真空密封。

在一种实施方式中，所述真空密封组件包括：底部法兰，与所述腔体密封连接；夹紧块，与所述底部法兰背离所述腔体的一侧连接；保护环，连接所述底部法兰和所述腔体；所述底部法兰设有第一密封孔，所述保护环设有第二密封孔，所述夹紧块设有密封切口，所述热电偶依次通过所述密封切口、所述第一密封孔及所述第二密封孔与所述基片台连接。

在一种实施方式中，所述热电偶包括：测量部，位于所述真空腔室内，且所述测量端设于所述测量部的尾端；连接部，分别与所述夹紧块、所述底部法兰及所述保护环连接；护套部，位于所述真空腔室外，所述连接部的两端分别连接所述测量部和所述连接部。

在一种实施方式中，所述密封切口为刀口，所述夹紧块上设有夹紧孔；所述真空密封组件还包括螺钉，所述螺钉通过所述夹紧孔与所述夹紧块连接，以使所述热电偶紧固于所述夹紧块。

在一种实施方式中，所述夹紧块上设有两个第一安装孔，所述底部法兰上对应设有两个第一螺纹孔；所述真空密封组件还包括第一螺栓，所述第一螺栓依次通过所述第一安装孔、第一螺纹孔连接所述夹紧块和所述底部法兰。

在一种实施方式中，所述底部法兰上设有多个第二安装孔，所述腔体上设有第二螺纹孔；所述真空密封组件还包括第二螺栓，所述第二螺栓依次通过所述第二安装孔、第二螺纹孔密封连接所述底部法兰和所述腔体。

在一种实施方式中，所述基片台的测量孔设有多个，且多个所述测量孔呈阵列分布。

在一种实施方式中，所述基片台包括：台体，设有凹槽，多个所述测量孔设于所述凹槽底壁；水冷凝管，连接于所述台体；导热金属层，连接于所述凹槽内壁，且与所述水冷凝管连接；金刚石膜，连接于所述导热金属层；无机材料层，覆盖连接所述导热金属层，且连接所述凹槽侧壁和所述金刚石膜。

第二方面，本发明还提供一种根据上述方案中任一项所述的镀膜用测温系统的安装方法，所述方法包括如下步骤：

将热电偶与真空密封组件连接后，将真空密封组件安装于腔体上，以使热电偶的测量端伸入真空腔室内；

当基片台上测量孔的位置与预设基片台上测量孔的位置不同时，控制热电偶上测量端进行弯曲，使得弯曲后热电偶上测量端的位置与基片台上测量孔的位置相同；其中，所述预设基片台上测量孔的位置为热电偶上测量端的初始位置；

将基片台连接于腔体，且位于腔体的真空腔室中，以使弯曲后热电偶上测量端与基片台上测量孔配合连接。

在一种实现方式中，所述安装方法还包括：

当基片台上测量孔的位置与预设基片台上测量孔的位置相同时，将基片台连接于腔体，且位于腔体的真空腔室中，以使弯曲后热电偶上测量端与基片台上测量孔配合连接。

有益效果：本发明提供了一种镀膜用测温系统及安装方法，所述测温系统通过热电偶与真空密封组件连接后安装在腔体上的设置方式，且配合进入腔体的真空腔室中的热电偶上测量端可弯折或伸直，从而使热电偶上测量端与基片台上测量孔配合连接，进而在为表面积更大或更小的零部件镀膜相应更改基片台时，无需再重新安装热电偶，从而提高工作效率，并保证腔体的真空腔室的密封性，提高测温效果。

附图说明

图1为本发明的镀膜用测温系统的立体结构图；

图2为本发明的测温系统的第一视角下的分解图；

图3为本发明的测温系统的第二视角下的分解图；

图4为本发明的测温系统的俯视图；

图5为本发明的图4中A-A的剖面图；

图6为本发明的图4中B-B的剖面图；

图7为本发明的图4中C-C的立体剖视图；

附图标记说明：

300-热电偶；500-真空密封组件；510-底部法兰；511-第一密封孔；512-第一螺纹孔；513-第二安装孔；520-夹紧块；521-密封切口；522-夹紧孔；523-第一安装孔；530-保护环；531-第二密封孔。

具体实施方式

本发明提供一种镀膜用测温系统及安装方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需说明的是，除非另有明确具体的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是螺钉安装，也可以是卡扣安装；可以是固定连接，也可以是拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接连接到另一个部件或者间接连接至该另一个部件上。

还需说明的是，本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此，附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

在现有的设计方案中，测温系统采用热电偶与基片台固定的连接方式，即热电偶的测量端始终处于基片台的特定位置，即实际中，热电偶是钢性的不可以弯折，所以始终处于特定位置，也就是说热电偶安装好就不可以移动了，且热电偶不可以弯折。当需要为表面积更大或更小的零部件镀膜时，需要更换基片台，由于测量端处于基片台的特定位置，所以需要重新安装热电偶，从而导致安装不便影响工作效率，并且多次的拆卸会对腔体的真空密封性产生不良影响，进而影响测温效果。

为了解决上述问题，本发明提供了一种镀膜用测温系统，如图1所示，所述系统包括：腔体(图中未示出)，设有真空腔室；基片台(图中未示出)，与所述腔体连接，且位于所述真空腔室内，所述基片台用于放置待镀膜产品；热电偶300，所述热电偶300伸入所述真空腔室内的测量端(即图1细长端)可弯折，所述基片台设有测量孔，且所述热电偶300的测量端与所述基片台的测量孔可拆卸连接，所述热电偶300用于测量所述基片台的温度；真空密封组件500，连接所述腔体和所述热电偶300，以使所述真空腔室处于真空密封。

需要说明的是，针对不同大小的待镀膜产品需要不同规格的基片台，本实施例中的基片台可以是安装后与热电偶300伸直状态下相对应(即热电偶测量端处于基片台的特定位置，该基片台为预设基片台)，预设基片台的测量孔与热电偶300的测量端配合连接；或者基片台可以是其他大小的基片台，即安装后与热电偶300伸直状态下不对应，需要对热电偶300的测量端进行弯曲，以使热电偶的测量端与此基片台的测量孔配合连接。本发明的热电偶300的测量端是可以弯折的，从而相对于安装在腔体中不同规格大小的基片台，无需重新安装热电偶，进而提高工作效率，保证腔体中真空腔室的密封性，提高测温效果。

具体地，如图1或图3所示，热电偶300的测量端呈细长状，且热电偶300的测量端穿过真空密封组件500进行安装并伸入腔体的真空腔室中，并且便于热电偶300测量端进行弯折，以与安装在腔体中基片台的测量孔进行对应配合。

进一步，测温系统包括基片台、热电偶、真空密封组件和腔体，基片台位于腔体内，真空密封组件穿设在腔体中，热电偶300穿设于真空密封组件500，为了保证腔体的真空密封性，本实施例的真空密封组件500和腔体采用刀口密封方式，在此不做具体限定。热电偶300上测量端和真空密封组件500(具体为底部法兰510)及其他接触的地方涂覆有真空密封胶。

本发明的测温系统，用于灵活测量样品台(即盛放待镀膜产品的基片台)不同点的温度(即测量基片台上多个测量孔的温度)，以确保大面积样品台的温度均匀性；热电偶300采用耐热耐蚀镍铬铁合金材料(镍基合金)，即采用Inconel合金铠甲保护的，Inconel比铂金软，所以可以弯折，本发明也适用于其他铠装热电偶，比如镍铬-康铜，在此不做具体限定。

在本发明的较佳实施例中，正因为采用了上述的技术方案，通过热电偶与真空密封组件连接后安装在腔体上的设置方式，且配合进入腔体的真空腔室中的热电偶上测量端可弯折或伸直，从而使热电偶上测量端与基片台上测量孔配合连接，进而在为表面积更大或更小的零部件镀膜相应更改基片台时，无需再重新安装热电偶，从而提高工作效率，并保证腔体的真空腔室的密封性，提高测温效果。

在一种实施方式中，如图1或图2所示，所述真空密封组件500包括：底部法兰510，与所述腔体密封连接；夹紧块520，与所述底部法兰510背离所述腔体的一侧连接；保护环530，连接所述底部法兰510和所述腔体；所述底部法兰510设有第一密封孔511，所述保护环530设有第二密封孔531，所述夹紧块520设有密封切口521，所述热电偶300依次通过所述密封切口521、所述第一密封孔511及所述第二密封孔531与所述基片台连接。

具体地，如图2、图5至图7所示，真空密封组件500包括底部法兰510、保护环530、夹紧块520；底部法兰510的轴线上设有第一密封孔511，第一密封孔511的开口两端分别设有引导槽，从而便于热电偶300的测量端通过引导槽穿过第一密封孔511；保护环530的轴线上设有第二密封孔531，且底部法兰510一端具有凸起部，凸起部上设有螺纹，从而通过凸起部与保护环530螺纹连接，以使热电偶通过第一密封孔511和第二密封孔531；夹紧块520的密封切口521为延纵向平面(即与夹紧块520轴线所在平面)切除超过夹紧块520端面直径超过一半的切口，且密封切口521中心处具有三个直径大小不同的切孔，如图5或图6所示，从而背离底部法兰510的切孔侧壁与热电偶300的护套部抵接，中间切孔与热电偶的连接部连接，较大切孔便于热电偶穿过夹紧块520时轻便进入第一密封孔511。

在本发明的一个较佳实施例中，所述热电偶300包括：测量部(即图5保护环530上方部分)，位于所述真空腔室内，且所述测量端设于所述测量部的尾端；连接部，分别与所述夹紧块520、所述底部法兰510及所述保护环530连接；护套部，位于所述真空腔室外，所述连接部的两端分别连接所述测量部和所述连接部。

值得说明的是，本发明的关键在于热电偶300是可以弯折的，基片台周边也设置有排布规则的小孔，在需要测量温度时，只需要利用热电偶的弯折特性将热电偶的测量端放入小孔中，一方面避免了实际需要更换不同面积的基片台时热电偶需要同时更换，另一方面也避免了高频率的拆卸设备对设备的真空密封性造成影响。另外，热电偶300和真空密封组件300之间灌注了真空密封胶(即之间设有胶层)，保证了设备的真空密封性。

在本发明的一个较佳实施例中，如图2或图3所示，所述密封切口521为刀口，所述夹紧块520上设有夹紧孔522；所述真空密封组件还包括螺钉，所述螺钉通过所述夹紧孔与所述夹紧块连接，以使所述热电偶紧固于所述夹紧块。

具体地，底部法兰510与腔体进行真空密封，可以采用刀口密封方式，即夹紧块520设有密封切口521，保护环530内设有螺纹，与底部法兰510螺纹固定。夹紧孔522的轴线方向与密封切孔521的切除方向相交，从而夹紧块530套设在热电偶300上，用于夹紧热电偶，进一步，在夹紧块圆环表面上的孔中打螺丝(即螺钉)可以夹紧热电偶300。

在本发明的一个较佳实施例中，如图3所示，所述夹紧块520上设有两个第一安装孔523，所述底部法兰510上对应设有两个第一螺纹孔512；所述真空密封组件500还包括第一螺栓，所述第一螺栓依次通过所述第一安装孔523、第一螺纹孔512连接所述夹紧块520和所述底部法兰510。

具体地，夹紧块530设有和底部法兰510固定的螺孔，打上螺丝，可以将夹紧块520和底部法兰510固定在一起。从而通过上述方案将保护环530、底部法兰510和夹紧块520连接成真空密封组件500，并将热电偶300和真空密封组件500固定在一起。

在本发明的一个较佳实施例中，如图3所示，所述底部法兰510上设有环形槽，便于与腔体进行连接，所述底部法兰510上设有多个第二安装孔513，所述腔体上设有第二螺纹孔；所述真空密封组件还包括第二螺栓，所述第二螺栓依次通过所述第二安装孔513、第二螺纹孔密封连接所述底部法兰510和所述腔体。具体地，底部法兰510上设有的6个第二安装孔513，通过第二安装孔513与第二螺纹孔之间打螺丝用于将底部法兰510和腔体进行真空密封。

在本发明的一个较佳实施例中，所述基片台的测量孔设有多个，且多个所述测量孔呈阵列分布。

基片台外侧设有和热电偶测量端大小配合的孔，这些孔可以多个规则排布，但不限于此，也可不规则排布。热电偶的的测量端是可以弯折的，在操作时，无论基片台是什么面积的，只需要将热电偶的测量端插入到基片台的孔中，便可以将基片台的温度测量出来，而不需要为不同的基片台配置不同的热电偶。

在本发明的一个较佳实施例中，所述基片台包括：台体，设有凹槽，多个所述测量孔设于所述凹槽底壁；水冷凝管，连接于所述台体；导热金属层，连接于所述凹槽内壁，且与所述水冷凝管连接；金属薄膜，连接所述导热金属层；金刚石膜，连接于所述导热金属层；无机材料层，覆盖连接所述导热金属层，且连接所述凹槽侧壁和所述金刚石膜。

具体地，台体上设有凹槽，台体上表面是圆形的金刚石膜，金刚石膜直径小于台体直径，避免金刚石膜与台体边缘直接接触，防止因为金刚石膜与台体之间因为热膨胀系数上的差异而导致在高温或者室温的温差波动中因为热应力损坏金刚石膜；凹槽中填充有无机材料层，从而避免微波激发的等离子体与导热金属层直接基础而产生杂质。金刚石膜下表面连接有金属薄膜，能够提高金刚石膜与导热金属层之间的结合力，金属薄膜下方连接有导热金属层，导热金属层中埋有冷凝用的水冷凝管。

基于上述实施例，本发明还提供一种镀膜用测温系统的安装方法，应用于所述测温系统，所述安装方法包括如下步骤：

S10、将热电偶与真空密封组件连接后，将真空密封组件安装于腔体上，以使热电偶的测量端伸入真空腔室内。

具体地，首先将热电偶依次通过夹紧块的密封切口、底部法兰的第一密封孔以及保护环的第二密封孔，并通过螺钉将夹紧块的夹紧孔进行紧固，且通过螺丝将底部法兰与夹紧块连接；然后将底部法兰与腔体进行安装配合，从而使热电偶测量端密封进入真空腔室中。

S20、当基片台上测量孔的位置与预设基片台上测量孔的位置不同时，控制热电偶上测量端进行弯曲，使得弯曲后热电偶上测量端的位置与基片台上测量孔的位置相同；其中，所述预设基片台上测量孔的位置为热电偶上测量端的初始位置。

具体的，首先确定需要盛放待镀膜产品的基片台的大小，当基片台选用与预设基片台(即与连接在腔体中热电偶伸直时位置相对)规格大小不同时，从而需要将基片台安装在腔体内的同时或之前，控制热电偶的测量端进行弯曲，以使弯曲后的测量端刚好与安装在腔体中的基片台上测量孔相适配，也就是弯曲的测量端插入基片台的测量孔中。

S30、将基片台连接于腔体，且位于腔体的真空腔室中，以使弯曲后热电偶上测量端与基片台上测量孔配合连接。

具体地，将基片台安装在腔体中，同时将弯曲后的测量端插入基片台上的一个测量孔中，以通过热电偶上测量端对基片台进行测温。进一步，将弯曲后测量端取出，并再次控制热电偶上测量端弯曲，以使热电偶上测量端插入基片台上另一测量孔中，从而对基片台上不同测量孔进行测温，以保证温度均匀。

在一种实现方式中，所述安装方法还包括：

S40、当基片台上测量孔的位置与预设基片台上测量孔的位置相同时，将基片台连接于腔体，且位于腔体的真空腔室中，以使弯曲后热电偶上测量端与基片台上测量孔配合连接。

具体的，确定需要盛放待镀膜产品的基片台的大小，当基片台选用与预设基片台(即与连接在腔体中热电偶伸直时位置相对)规格大小相同时，从而需要将基片台安装在腔体内的同时或之前，无需控制热电偶的测量端进行弯曲，直接将基片台安装在腔体中，同时将伸直的测量端插入基片台上的一个测量孔中，以通过热电偶上测量端对基片台进行测温。进一步，将伸直的测量端取出，并控制热电偶上测量端弯曲，以使热电偶上测量端插入基片台上另一测量孔中，从而对基片台上不同测量孔进行测温，以保证温度均匀。

本发明提供的镀膜用测温系统的安装方法应用于上述镀膜用测温系统，从而具有以上测温系统的全部有益效果，在此不再赘述。

综上所述，本发明提供了一种镀膜用测温系统及安装方法，所述测温系统通过热电偶与真空密封组件连接后安装在腔体上的设置方式，且配合进入腔体的真空腔室中的热电偶上测量端可弯折或伸直，从而使热电偶上测量端与基片台上测量孔配合连接，进而在为表面积更大或更小的零部件镀膜相应更改基片台时，无需再重新安装热电偶，从而提高工作效率，并保证腔体的真空腔室的密封性，提高测温效果。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。