一种用于介观尺度试样力学性能测试的磁控溅射设备制造技术

本发明专利技术提供了一种用于介观尺度试样力学性能测试的磁控溅射设备，其解决了现有磁控溅射设备完成被测试样的上下两面的磁控溅射费时费力，工作效率低的技术问题，其设有反应腔室、翻转驱动装置，反应腔室内的底部设置有靶材，位于靶材的上方设置有承载夹持装置，用以承载夹持被测试样，承载夹持装置设置在反应腔室内，翻转驱动装置与传动轴的一端相连接，传动轴的另一端与承载夹持装置相连接；当被测试样的一面完成磁控溅射后，翻转驱动装置通过驱动传动轴带动承载夹持装置转动，使被测试样的另一面朝向靶材，实现靶材对被测试样的另一面的磁控溅射，可广泛应用于材料力学性能测量技术领域。术领域。术领域。

【技术实现步骤摘要】
一种用于介观尺度试样力学性能测试的磁控溅射设备


[0001]本申请涉及材料力学性能测量
，特别涉及一种用于介观尺度试样力学性能测试的磁控溅射设备。

技术介绍

[0002]随着微电子、微机械行业的发展，薄板微型构件的需求量越来越大，但是由于介观尺度下塑性变形的尺度效应的存在，使得金属薄板的塑性变形能力异于宏观条件，为改进塑性微成形工艺，需要对金属薄板介观尺度下的塑性变形行为进行系统的研究。
[0003]其中，由于弯曲工艺在薄板塑性微成形工艺中的所占比例较大，尤其是微型引线框架的成形过程中，微弯曲工艺更是承担着重要作用。宏观弯曲工艺中，板材上与一个表面发生压缩类变形，另一个表面发生伸长类变形。由于宽板在宽度方向的尺寸较大，宽度方向上的材料会相互限制其向宽度方向发生塑性流动，最终宽板的应变状态为平面应变状态，其厚度方向的横截面与原板材的横截面几乎相同，仍为矩形。而在窄板变形区中，由于其宽度方向上尺寸较小，宽度方向上的材料相互限制变形的能力较差，最终窄板变形区的应变状态为三向应变状态，窄板变形区在厚度方向上的横截面积会变为扇形。
[0004]而介观尺度下金属薄板的厚度(t)处于微米、亚微米尺度，其厚度方向上晶粒间的协调变形能力将直接影响材料的变形行为，导致薄板中宽板与窄板的应变演化都有异于宏观条件下宽板与窄板的应变演化行为，增加了微弯曲工艺成形性的不确定性。为优化微弯曲工艺，需要一种有效、准确的表征方法对微弯曲工艺中薄板的变形行为进行表征，研究薄板上下表面的应变演化行为、弯曲力学性能以及其回弹行为。r/>[0005]目前，介观尺度下的应变分布测量主要采用两种方法：
[0006](1)激光测量与数字散斑全场应变测量方法。激光测量方法的原理是在试样表面进行标记引出形变，利用激光直线传播的特点来获取试样上标记区域的位移变化，而后通过计算确定激光照射处的应变。但是，由于弯曲工艺中的单弯、三点弯、四点弯中冲头直接与试样上表面接触，导致激光无法直接照射在试样表面，无法完成试样与冲头接触的表面的应变测量，而试样中与冲头不发生接触的表面下方的空间较为狭小，且无恒定光路存在，导致激光测量无法准确表征该表面的应变演化。
[0007](2)数字散斑全场应变测量方法。该测量方法为目前较为优秀的应变测量方法，它的原理是通过测量喷漆上散斑点的位移来计算试样变形区各处的应变。该方法可实现测量变形过程中任意时刻的应变测量，且可以形成试样测量区域的应变云图。但是，该方法只适用于被测试样表面与测量镜头之间有着连续的光路，所以该方法同样无法完成试样与冲头接触的表面的应变测量，且由于介观尺度下薄板厚度较小，弯曲变形抗力较低，试样表面喷漆相对较厚，喷漆对于试样的弯曲力学性能与回弹性能影响较大，无法准确测量介观尺度下金属薄板的弯曲变形行为，使弯曲工艺的进一步优化受到限制。
[0008]由此可见，上述两种方法由于其各自的限制性，无法准确测量弯曲变形过程中试样上下表面的应变数据，导致无法的准确程度降低，无法有效指导成形工艺的优化。申请人
通过潜心研究，通过磁控溅射在被测试样的上下两面形成阵列排布的微几何图形，并严格控制溅射的微几何图形的厚度，该应变标识最大程度的减小对弯曲试样的力学性能测试的影响。通过磁控溅射形成的微几何图形与金属试样间的结合力为金属键，其强度远远大于通过现有印刷成形的微几何图形与金属试样的范德华力，其成形的微几何图形的变形与试样的变形一致性较好。且本应变分布测量方法对试样变形条件、变形空间的光路没有特定要求，解决了上述现有介观尺度试样的应变分布测量的方法的弊端。开展介观尺度试样力学性能测试，需要事先通过磁控溅射在被测试样的上下两面形成阵列排布的微几何图形，使用现有磁控溅射设备，在完成被测试样的一面磁控溅射后，需要打开设备，将被测试样翻转，再对被侧试样的另一面进行磁控溅射，费时费力，工作效率低。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是为了解决上述技术的不足，提供一种用于介观尺度试样力学性能测试的磁控溅射设备，通过磁控溅射在被测试样的上下两面形成阵列排布的微几何图形，省时省力，提高工作效率。
[0010]为此，本专利技术提供一种用于介观尺度试样力学性能测试的磁控溅射设备，其设有反应腔室、翻转驱动装置，反应腔室内的底部设置有靶材，位于靶材的上方设置有承载夹持装置，用以承载夹持被测试样，承载夹持装置设置在反应腔室内，翻转驱动装置与传动轴的一端相连接，传动轴的另一端与承载夹持装置相连接；当被测试样的一面完成磁控溅射后，翻转驱动装置通过驱动传动轴带动承载夹持装置转动，使被测试样的另一面朝向靶材，实现靶材对被测试样的另一面的磁控溅射。
[0011]优选的，反应腔室的顶部敞口，密封盖板将反应腔室的顶部密封，反应腔室与密封盖板可拆卸连接。
[0012]优选的，密封盖板上安装设有自转驱动装置，自转驱动装置的动力输出轴向下穿过密封盖板与构件承载盘相连接，构件承载盘设置在反应腔室内，在自转驱动装置的动力输出下，构件承载盘绕其中心自转；翻转驱动装置安装在构件承载盘上，设置翻转驱动装置、传动轴、承载夹持装置为一组磁控溅射装置，磁控溅射装置的数量为多组，磁控溅射装置绕构件承载盘的中心呈环形阵列式分布。
[0013]优选的，传动轴设有第一传动轴、第二传动轴；翻转驱动装置安装在构件承载盘的上表面，第一传动轴的轴身穿过构件承载盘，其中第一传动轴的上端与翻转驱动装置的动力输出轴通过一对锥形齿轮相互啮合传动，第一传动轴的下端与第二传动轴通过另一对锥形齿轮相互啮合传动，第二传动轴的其中一端与承载夹持装置相连接，承载夹持装置设置在构件承载盘的下方；当被测试样的一面完成磁控溅射后，在翻转驱动装置的动力输出下，通过驱动第一传动轴、第二传动轴，带动承载夹持装置转动，使被测试样的另一面朝向靶材，实现靶材对被测试样的另一面的磁控溅射。
[0014]优选的，反应腔室的内壁连接设有周向滑轨，密封盖板的下表面的周边间隔连接设有多个万向轮，万向轮适配滚动连接在周向滑轨的滑槽内。
[0015]优选的，翻转驱动装置、自转驱动装置均为驱动电机。
[0016]优选的，承载夹持装置设有可拆卸连接的试样溅射盘和溅射盘卡盒；
[0017]试样溅射盘设有中空框体、试样定位框、一对金属镀膜成形板和一对压板；试样定
位框开设有用于放置被测试样的放置通孔，放置通孔与被测试样的形状、大小相匹配；试样定位框容置于中空框体内，试样定位框设置在一对金属镀膜成形板之间，金属镀膜成形板开设有呈阵列分布的第一通孔，第一通孔为圆形孔，第一通孔的孔径为微米级；一对金属镀膜成形板设置在一对压板之间，一对压板可拆卸的安装在中空框体的上下两侧；位于上下两侧的压板的板身分别压在位于其临近的金属镀膜成形板上，使一对金属镀膜成形板分别紧压在被测试样的测试部的上下表面；压板开设有第二通孔，第二通孔的大小大于第一通孔的孔径；紧贴在被测试样的测试部上的第一通孔与第二通孔相连通；
[0018]溅射盘卡盒的左侧开设有卡盒开口，溅射盘卡盒的右侧与传动轴相连接，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于介观尺度试样力学性能测试的磁控溅射设备，其设有反应腔室(9)、翻转驱动装置(10)，所述反应腔室(9)内的底部设置有靶材(15)，位于所述靶材(15)的上方设置有承载夹持装置(16)，用以承载夹持被测试样，所述承载夹持装置(16)设置在所述反应腔室(9)内，其特征在于，所述翻转驱动装置(10)与传动轴的一端相连接，所述传动轴的另一端与所述承载夹持装置(16)相连接；当所述被测试样的一面完成磁控溅射后，所述翻转驱动装置(10)通过驱动所述传动轴带动所述承载夹持装置(16)转动，使所述被测试样的另一面朝向所述靶材(15)，实现所述靶材(15)对所述被测试样的另一面的磁控溅射。2.根据权利要求1所述的一种用于介观尺度试样力学性能测试的磁控溅射设备，其特征在于，所述反应腔室(9)的顶部敞口，密封盖板(17)将所述反应腔室(9)的顶部密封，所述反应腔室(9)与所述密封盖板(17)可拆卸连接。3.根据权利要求2所述的一种用于介观尺度试样力学性能测试的磁控溅射设备，其特征在于，所述密封盖板(17)上安装设有自转驱动装置(18)，所述自转驱动装置(18)的动力输出轴向下穿过所述密封盖板(17)与构件承载转盘(19)相连接，所述构件承载转盘(19)设置在所述反应腔室(9)内，在所述自转驱动装置(18)的动力输出下，所述构件承载转盘(19)绕其中心自转；所述翻转驱动装置(10)安装在所述构件承载转盘(19)上，设置所述翻转驱动装置(10)、所述传动轴、所述承载夹持装置(16)为一组磁控溅射单元，所述磁控溅射单元的数量为多组，所述磁控溅射单元绕所述构件承载转盘(19)的中心呈环形阵列式分布。4.根据权利要求3所述的一种用于介观尺度试样力学性能测试的磁控溅射设备，其特征在于，所述传动轴设有第一传动轴(20)、第二传动轴(22)；所述翻转驱动装置(10)安装在所述构件承载转盘(19)的上表面，所述第一传动轴(20)的轴身穿过所述构件承载转盘(19)，其中所述第一传动轴(20)的上端与所述翻转驱动装置(10)的动力输出轴通过一对锥形齿轮(23，24)相互啮合传动，所述第一传动轴(20)的下端与所述第二传动轴(22)通过另一对锥形齿轮(25，26)相互啮合传动，所述第二传动轴(22)的其中一端与所述承载夹持装置(16)相连接，所述承载夹持装置(16)设置在所述构件承载转盘(19)的下方；当所述被测试样的一面完成磁控溅射后，在所述翻转驱动装置(10)的动力输出下，通过驱动所述第一传动轴(20)、所述第二传动轴(22)，带动所述承载夹持装置(16)转动，使所述被测试样的另一面朝向所述靶材(15)，实现所述靶材(15)对所述被测试样的另一面的磁控溅射。5.根据权利要求3所述的一种用于介观尺度试样力学性能测试的磁控溅射设备，其特征在于，所述反应腔室(9)的内壁连接设有周向滑轨(27)，所述密封盖板(17)的下表面的周边间隔连接设有多个万向轮(28)，所述万向轮(28)适配滚动连接在所述周向滑轨(27)的滑槽内。6.根据权利要求3所述的一种用于介观尺度试样力学性能测试的磁控溅射设备，其特征在于，所述翻转驱动装置(10)、所述自转驱动装置(18)均为驱动电机。7.根据权利要求1所述的一种用于介观尺度试样力学性能测试的磁控溅射设备，其特征在于，所述承载夹持装置(16)设有可拆卸连接的试样溅射盘(29)和溅射盘卡盒(30)；所述试样溅射盘(29)设有中空框体(1)、试样定位框(5)、一对金属镀膜成形板...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈刚，王瀚，张鹏，朱强，王传杰，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学威海，
类型：发明
国别省市：