真空镀膜设备及工艺

技术领域

本发明涉及真空镀膜设备技术领域，具体地说，是真空镀膜设备及工艺。

背景技术

真空镀膜，指在真空中制备膜层，包括镀制晶态的金属、半导体、绝缘体等单质或化合物膜。虽然化学汽相沉积也采用减压、低压或等离子体等真空手段，但一般真空镀膜是指用物理的方法沉积薄膜。真空镀膜有蒸发镀膜、溅射镀膜和离子镀三种形式。

现有的真空镀膜设备，如图1所示，包括镀膜机主机4、开关阀（为一种手动阀门）14、进水侧水泵10、水塔11、出水侧水泵7、真空控制系统、工艺气体配气系统、离子源、镀膜机温控系统，镀膜机主机4从外到内设置有外保护层2、水冷管道组3和镀膜腔（真空腔），在镀膜机主机4上设置有与水冷管道组3向连接的出水口6和进水口8；真空控制系统连接镀膜腔，操作控制镀膜腔形成工作所需真空状态；工艺气体配气系统连接镀膜机主机4为其提供所需工业气体，镀膜机温控系统设置在镀膜机主机4上，实现镀膜机主机4的温度控制。如图2所示为现有的真空镀膜设备的电气控制图，现有的真空镀膜设备在对离子源、镀膜机温控系统、真空控制系统、进水侧水泵10、出水侧水泵7、供水系统及工艺气体配气系统进行控制时，都是通过设置在镀膜机主机4上的控制平台进行控制，在生产过程中，操作员必须守在镀膜机主机4处，如此，将极大的限制了操作员的活动区域，也不方便智能化的控制；由于采用常温水进行水冷，将导致水冷效果差，且不能实时的监测出水水温，无法进行循环水水量的自动控制，从而使得在生产时，产品的不良率居高不下，造成产品实际成本偏高，为此需要一种更加智能的真空镀膜设备来降低产品的不良率。

发明内容

本发明的目的在于设计真空镀膜设备及工艺，所述真空镀膜机设备，利用冷却水循环系统形成并常温水更冷的水体来对镀膜机主机进行水冷，并结合传感器技术，实时监测水温、水位状态，使得水冷效果更优，从而有效的提高产品良率，并且还结合远程控制技术，实现对多个系统或部件进行远程控制，从而能够使得操作员远离镀膜机主机亦可智能化的对真空镀膜设备进行控制，使得操作员具有更大的自由空间，同时可以使得一个操作员监控多个镀膜机主机，从而有效的节约人力成本；所述真空镀膜工艺采用智能化的水冷控制工艺模式，使得水冷效果一直处于最佳区间，从而有效的提高产品镀膜成功率，降低不良率，达到降低产品实际成本的目的。

本发明通过下述技术方案实现：真空镀膜设备，设置有镀膜机主机、水塔、冷却水联动系统、PLC控制系统及与PLC控制系统相连接的上位机监控系统，所述PLC控制系统连接冷却水联动系统和镀膜机主机，冷却水联动系统连接镀膜机主机；所述冷却水联动系统设置有温度传感器、出水侧水泵、流量控制阀及进水侧水泵及冷却水循环系统，所述镀膜机主机的出水口通过设置有出水侧水泵的水管连接在冷却水循环系统的进水侧，冷却水循环系统的出水侧通过水管连接在水塔的进水口上，水塔的出水口通过设置有进水侧水泵、流量控制阀的水管连接在镀膜机主机的进水口上，所述温度传感器设置在出水上；所述PLC控制系统分别连接温度传感器、出水侧水泵、流量控制阀及进水侧水及冷却水循环系统。

进一步为更好地实现本发明所述的真空镀膜设备，特别采用下述设置结构：所述镀膜机主机包括镀膜腔，设置在镀膜腔外侧的水冷管道组，包覆在水冷管道组外侧的外保护层，水冷管道组的一端连接出水口，水冷管道组的另一端连接进水口。

进一步为更好地实现本发明所述的真空镀膜设备，特别采用下述设置结构：所述真空镀膜设备还包括离子源、真空控制系统、镀膜机温控系统及工艺气体配气系统，且PLC控制系统分别连接离子源、真空控制系统、镀膜机温控系统及工艺气体配气系统。

进一步为更好地实现本发明所述的真空镀膜设备，特别采用下述设置结构：在水塔上还连接有供水系统，且供水系统还与PLC控制系统相连接。

进一步为更好地实现本发明所述的真空镀膜设备，特别采用下述设置结构：所述冷却水联动系统还包括设置在水塔内的水位传感器，且水位传感器与PLC控制系统相连接。

真空镀膜工艺，基于真空镀膜设备实现，特别采用下述设置方式：包括真空镀膜水冷控制工艺，具体为：

1）上位机监控系统开机启动并通过PLC控制系统启动接于水塔上的供水系统为水塔内供水至符合循环水水量后，通过PLC控制系统启动镀膜机温控系统，并继续供水直至水位传感器监测水（11）内水高于水位上限，则停止供水；

2）镀膜机温控系统监测镀膜机主机内温度，并将监测的温度信息传输给PLC控制系统并上传至上位机监控系统，上位机监控系统根据监测数据，调用预制的启动策略，通过PLC控制系统启动冷却水循环系统工作；

3）冷却水循环系统工作后，反馈信息通过PLC控制系统上传至上位机监控系统，上位机监控系统下方控制指令到PLC控制系统，PLC控制系统打开流量控制阀、启动进水侧水泵、出水侧水泵，进水侧水泵将水塔内的水从进水口泵入水冷管道组，水体在水冷管道组内流动进行热交换，形成的热水从出水口流出后通过出水侧水泵泵入冷却水循环系统内进行制冷，制冷后的水塔被回收到水塔内，完成一次水冷循环。

进一步为更好地实现本发明所述的真空镀膜工艺，特别采用下述设置方式：在水冷循环过程中，温度传感器实时监测水冷管道组（3）出口水温，当监测温度低于温度下限值时，上位机监控系统下发控制指令到PLC控制系统，PLC控制系统根据控制指令降低冷却水循环系统工作效率或/和调小流量控制阀的开度，直至温度传感器实时监测的温度攀升为正常值；当监测温度高于温度上限值时，上位机监控系统下发控制指令到PLC控制系统，PLC控制系统根据控制指令提高冷却水循环系统工作效率或/和调大流量控制阀的开度，直至温度传感器实时监测的温度降低为正常值。

在水冷循环过程中，水位传感器实时监测水塔内水量，当低于水位下限时，上位机监控系统下发控制指令到PLC控制系统，PLC控制系统根据控制指令再次启动供水系统为水塔供水；当供水高于水位上限后，上位机监控系统下发控制指令到PLC控制系统，PLC控制系统根据控制指令关闭供水系统，停止为水塔供水。

进一步为更好地实现本发明所述的真空镀膜工艺，特别采用下述设置方式：还包括离子源辅助控制工艺、镀膜机温控系统辅助控制工艺、真空控制系统辅助控制工艺及工艺气体配气系统辅助控制工艺，其中，离子源辅助控制工艺为上位机监控系统远程通过PLC控制系统控制离子源工作；镀膜机温控系统辅助控制工艺为上位机监控系统远程通过PLC控制系统控制镀膜机温控系统工作；真空控制系统辅助控制工艺为上位机监控系统远程通过PLC控制系统控制镀膜机温控系统控制真空控制系统工作；工艺气体配气系统辅助控制工艺为上位机监控系统远程通过PLC控制系统控制工艺气体配气系统。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

本发明利用冷却水循环系统形成并常温水更冷的水体来对镀膜机主机进行水冷，并结合传感器技术，实时监测水温、水位状态，使得水冷效果更优，从而有效的提高产品良率，并且还结合远程控制技术，实现对多个系统或部件进行远程控制，从而能够使得操作员远离镀膜机主机亦可智能化的对真空镀膜设备进行控制，使得操作员具有更大的自由空间，同时可以使得一个操作员监控多个镀膜机主机，从而有效的节约人力成本。

本发明采用智能化的水冷控制工艺模式，使得水冷效果一直处于最佳区间，从而有效的提高产品镀膜成功率，降低不良率，达到降低产品实际成本的目的。

本发明采用冷却水联动控制技术进行水冷控制，能够保障经过水冷管道组进行水冷后，镀膜机主机内温度处于最佳镀膜温度区间，从而有效保障了产品的良品率，并且实时监测水塔内的水量，避免由于缺水导致循环水不能够形成，从而使得镀膜机主机内异常升温，导致镀膜失败，也能够避免水塔内水量过多，造成浪费。

本发明利用温度传感器进行镀膜机主机出水口水温的异常监测，并根据监测结果，进行各阀门水流调节阀控制或进行冷却水循环系统功率控制，使得为镀膜机主机所供的水体能够将镀膜主机水冷至最佳的镀膜温度区域内，从而使得镀膜的生产效率、膜厚均匀性、膜层的稳定性得到有效的保障。

本发明基于传感器技术进行水温或/和水位的监测，使得镀膜机的水冷效果能够处于最优状态，并且不会出现浪费水的情况，亦不会出现缺水的情况，从而能够有效的保障整个设备一直处于安全生产的状态。

附图说明

图1为现有的真空镀膜设备结构示意图。

图2为现有的真空镀膜设备的电气控制图。

图3为本发明结构示意图。

图4为本发明的电气控制图。

其中，1-水位传感器、2-外保护层、3-水冷管道组、4-镀膜机主机、5-温度传感器、6-出水口、7-出水侧水泵、8-进水口、9-流量控制阀、10-进水侧水泵、11-水塔、12-水管、13-冷却水循环系统、14-开关阀。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语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设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”、“布设”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体，具体通过什么手段不限于螺接、过盈配合、铆接、螺纹辅助连接等各种常规机械连接方式。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在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例1：

如图3、图4所示，真空镀膜设备，利用冷却水循环系统形成并常温水更冷的水体来对镀膜机主机进行水冷，并结合传感器技术，实时监测水温、水位状态，使得水冷效果更优，从而有效的提高产品良率，并且还结合远程控制技术，实现对多个系统或部件进行远程控制，从而能够使得操作员远离镀膜机主机亦可智能化的对真空镀膜设备进行控制，使得操作员具有更大的自由空间，同时可以使得一个操作员监控多个镀膜机主机，从而有效的节约人力成本，设置有镀膜机主机4、水塔11、冷却水联动系统、PLC控制系统及与PLC控制系统相连接的上位机监控系统，所述PLC控制系统连接冷却水联动系统和镀膜机主机4，冷却水联动系统连接镀膜机主机4；所述冷却水联动系统设置有温度传感器5、出水侧水泵7、流量控制阀9及进水侧水泵10及冷却水循环系统13，所述镀膜机主机4的出水口6通过设置有出水侧水泵7的水管12连接在冷却水循环系统13的进水侧，冷却水循环系统13的出水侧通过水管12连接在水塔11的进水口上，水塔11的出水口通过设置有进水侧水泵10、流量控制阀9的水管12连接在镀膜机主机4的进水口8上，所述温度传感器5设置在出水口6上；所述PLC控制系统分别连接温度传感器5、出水侧水泵7、流量控制阀9及进水侧水泵10及冷却水循环系统13。

作为优选的设置方案，该真空镀膜设备设置有镀膜机主机4、水塔11、冷却水联动系统、PLC控制系统及上位机监控系统，其中，上位机监控系统，通过以太网与PLC控制系统连接，进行实时数据交换，在上位机监控系统上可以完成对整个系统的监视和控制；PLC控制系统采用现场总线I/O模块系统控制各子模块，不仅大大节省了系统的配线，还便于系统的扩展和升级；冷却水联动系统，利用传感器技术进行信息采集，根据采集信息对水泵（出水侧水泵7、进水侧水泵10）、流量控制阀9、冷却水循环系统13进行综合控制，在进行水冷时，水塔11内的水体通过进水侧水泵10经流量控制阀9进入到镀膜机主机4的水冷管道组内实现热交换，对镀膜机主机4进行水冷，形成的热水将通过出水侧水泵7泵入到冷却水循环系统13内进行热交换后，冷冻水将被回收到水塔11内，完成一次水冷循环；在进行水冷循环过程中，温度传感器5实时监测水冷管道组3出口水温，当监测温度低于温度下限值时，上位机监控系统下发控制指令到PLC控制系统，PLC控制系统根据控制指令降低冷却水循环系统13工作效率或/和调小流量控制阀9的开度，直至温度传感器5实时监测的温度攀升为正常值；当监测温度高于温度上限值时，上位机监控系统下发控制指令到PLC控制系统，PLC控制系统根据控制指令提高冷却水循环系统13工作效率或/和调大流量控制阀9的开度，直至温度传感器5实时监测的温度降低为正常值。

在水冷循环过程中，水位传感器1还实时监测水塔11内水量，当低于水位下限时，上位机监控系统下发控制指令到PLC控制系统，PLC控制系统根据控制指令再次启动供水系统为水塔11供水；当供水高于水位上限后，上位机监控系统下发控制指令到PLC控制系统，PLC控制系统根据控制指令关闭供水系统，停止为水塔11供水。

实施例2：

本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，与前述技术方案相同之处在此不再赘述，如图3、图4所示，为更好地实现本发明所述的真空镀膜设备，特别采用下述设置结构：所述镀膜机主机4包括镀膜腔，设置在镀膜腔外侧的水冷管道组3，包覆在水冷管道组3外侧的外保护层2，水冷管道组3的一端连接出水口6，水冷管道组3的另一端连接进水口8。

实施例3：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，与前述技术方案相同之处在此不再赘述，如图3、图4所示，进一步为更好地实现本发明所述的真空镀膜设备，特别采用下述设置结构：所述真空镀膜设备还包括离子源、真空控制系统、镀膜机温控系统及工艺气体配气系统，且PLC控制系统分别连接离子源、真空控制系统、镀膜机温控系统及工艺气体配气系统。

采用PLC控制系统辅助控制离子源、真空控制系统、镀膜机温控系统及工艺气体配气系统，可以使得操作员不必通过镀膜机主机4的操作平台进行相应子模块的控制，从而有效的解放劳力，并达到智能化的控制目的，同时能够实现一通上位机监控系统完成对多个镀膜机主机的控制。

实施例4：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，与前述技术方案相同之处在此不再赘述，如图3、图4所示，进一步为更好地实现本发明所述的真空镀膜设备，特别采用下述设置结构：在水塔11上还连接有供水系统，且供水系统还与PLC控制系统相连接。

采用PLC控制系统辅助控制供水系统，可以使得操作员不必通过镀膜机主机4的操作平台进行供水的控制，从而有效的解放劳力，并达到智能化的控制目的，同时能够实现一通上位机监控系统完成对多个镀膜机主机的控制。

实施例5：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，与前述技术方案相同之处在此不再赘述，如图3、图4所示，进一步为更好地实现本发明所述的真空镀膜设备，特别采用下述设置结构：所述冷却水联动系统还包括设置在水塔11内的水位传感器1，且水位传感器1与PLC控制系统相连接。

基于传感器技术进行水位的监测，使得镀膜机不会出现浪费水的情况，亦不会出现缺水的情况，从而能够有效的保障整个设备一直处于安全生产的状态。

实施例6：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，与前述技术方案相同之处在此不再赘述，如图3、图4所示，真空镀膜工艺，基于真空镀膜设备实现，特别采用下述设置方式：包括真空镀膜水冷控制工艺，具体为：

1）上位机监控系统开机启动并通过PLC控制系统启动接于水塔11上的供水系统为水塔11内供水至符合循环水水量后，通过PLC控制系统启动镀膜机温控系统，并继续供水直至水位传感器1监测水塔11内水高于水位上限，则停止供水；

2）镀膜机温控系统监测镀膜机主机4内温度，并将监测的温度信息传输给PLC控制系统并上传至上位机监控系统，上位机监控系统根据监测数据，调用预制的启动策略，通过PLC控制系统启动冷却水循环系统13工作；

3）冷却水循环系统13工作后，反馈信息通过PLC控制系统上传至上位机监控系统，上位机监控系统下方控制指令到PLC控制系统，PLC控制系统打开流量控制阀9、启动进水侧水泵10、出水侧水泵7，进水侧水泵10将水塔11内的水从进水口8泵入水冷管道组3，水体在水冷管道组3内流动进行热交换，形成的热水从出水口6流出后通过出水侧水泵7泵入冷却水循环系统13内进行制冷，制冷后的水塔被回收到水塔11内，完成一次水冷循环。

实施例7：

本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，与前述技术方案相同之处在此不再赘述，如图3、图4所示，进一步为更好地实现本发明所述的真空镀膜工艺，特别采用下述设置方式：在水冷循环过程中，温度传感器5实时监测水冷管道组3出口水温，当监测温度低于温度下限值时，上位机监控系统下发控制指令到PLC控制系统，PLC控制系统根据控制指令降低冷却水循环系统13工作效率或/和调小流量控制阀9的开度，直至温度传感器5实时监测的温度攀升为正常值；当监测温度高于温度上限值时，上位机监控系统下发控制指令到PLC控制系统，PLC控制系统根据控制指令提高冷却水循环系统13工作效率或/和调大流量控制阀9的开度，直至温度传感器5实时监测的温度降低为正常值。

在水冷循环过程中，水位传感器1实时监测水塔11内水量，当低于水位下限时，上位机监控系统下发控制指令到PLC控制系统，PLC控制系统根据控制指令再次启动供水系统为水塔11供水；当供水高于水位上限后，上位机监控系统下发控制指令到PLC控制系统，PLC控制系统根据控制指令关闭供水系统，停止为水塔11供水。

实施例8：

本实施例是在实施例6或7的基础上进一步优化，与前述技术方案相同之处在此不再赘述，如图3、图4所示，进一步为更好地实现本发明所述的真空镀膜工艺，特别采用下述设置方式：还包括离子源辅助控制工艺、镀膜机温控系统辅助控制工艺、真空控制系统辅助控制工艺及工艺气体配气系统辅助控制工艺，其中，离子源辅助控制工艺为上位机监控系统远程通过PLC控制系统控制离子源工作；镀膜机温控系统辅助控制工艺为上位机监控系统远程通过PLC控制系统控制镀膜机温控系统工作；真空控制系统辅助控制工艺为上位机监控系统远程通过PLC控制系统控制镀膜机温控系统控制真空控制系统工作；工艺气体配气系统辅助控制工艺为上位机监控系统远程通过PLC控制系统控制工艺气体配气系统。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均在本发明的保护范围之内。