專利名稱：多路實時膜厚監(jiān)控儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種多路實時膜厚監(jiān)控儀。
背景技術(shù)：
隨著薄膜技術(shù)及鍍膜工藝的高速普及發(fā)展，對鍍膜厚度實時精確監(jiān)測及 鍍膜速率控制要求愈來愈高，例如光纖通信用的窄帶濾波片上光學鍍膜的膜 層總數(shù)約為100層，而各層的容許誤差僅為0.003%。目前相關(guān)國外膜厚監(jiān) 控產(chǎn)品多是基于反射髙能電子衍射法的分子束外延設備，雖測控精度髙，但 運用領(lǐng)域較窄，且部件昂貴，制造成本高。而國內(nèi)運用較為廣泛的膜厚監(jiān)控 產(chǎn)品多基于石英晶體振蕩法，能夠勝任光學膜、電學膜等多種膜的沉積監(jiān)測， 當缺點是只能進行單一探頭測量，不能多路同步實時動態(tài)測量膜層幾何厚 度、沉積速率等鍍膜參數(shù)，故無法同時控制多臺鍍膜設備的工作，在實際的 使用中效率較低，具有很大的局限性。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型目的是提供一種工作穩(wěn)定、成本低廉的多路實時膜厚監(jiān)控 儀，可多路同步實時動態(tài)監(jiān)測多個蒸發(fā)源頭內(nèi)的膜層幾何厚度、沉積速率等 鍍膜參數(shù)，以便控制多臺鍍膜設備同時工作，提高監(jiān)控效率。
本實用新型的技術(shù)方案是 一種多路實時膜厚監(jiān)控儀，它包括主機和連 接在主機上的至少一個振蕩探測組件，所述振蕩探測組件由振蕩器和探頭組 成，振蕩器的輸出端連接主機，而輸入端連接探頭。
本實用新型進一步的技術(shù)方案如下
所述探頭包括一內(nèi)設晶片的探頭晶片盒，探頭晶片盒帶有上蓋，而上蓋 上開有同內(nèi)部晶片相對的孔；一真空密封所述探頭的法蘭；一組穿過法蘭并 接入探頭晶片盒內(nèi)的循環(huán)冷卻管路； 一固定在法蘭上的屏蔽罩，以及穿過屏 蔽罩連接晶片和振蕩器的同軸電纜及引線；
所述主機包括主機殼、設于主機殼上的前、后面板及設于主機殼內(nèi)部的 電路主板和電源板；其中所述前面板上設有液晶顯示屏、電源開關(guān)及功能鍵 盤；而后面板上設有電源接口、通訊接口、保險絲接口、至少一用來電連接 振蕩探測組件的檢測信號輸入接口及與所述檢測信號輸入接口一一對應并 用于電連接鍍膜設備的控制信號輸出接口；
4所述電路主板的電路構(gòu)成包括作為主控核心的單片機、連接單片機和 顯示屏的顯示驅(qū)動電路模塊、連接單片機和檢測信號輸入接口的信號采樣電 路模塊、連接單片機和控制信號輸出接口的PWM輸出控制電路模塊、連接 單片機的膜層存儲電路模塊、連接單片機和功能鍵盤的鍵盤掃描電路模塊以 及連接單片機和通訊接口的串行通訊電路模塊；而所述電源板連接電路主板 和電源接口，并為電路主板供電。
本實用新型更進一步的技術(shù)方案如下
所述信號采樣電路模塊包括頻率采樣電路模塊和濾波整形電路模塊，所 述濾波整形電路模塊的輸入端同檢測信號輸入接口連接，輸出端同頻率采樣 電路模塊的輸入端連接，而頻率采樣電路模塊的輸出端同單片機連接。
并且所述單片機和上述頻率采樣電路模塊同時連接一時鐘電路模塊。
所述PWM輸出控制電路模塊包括D/A轉(zhuǎn)換電路模塊和功率放大電路模 塊，所述D/A轉(zhuǎn)換電路模塊的輸入端接單片機，而輸出端接功率放大電路模 塊的輸入端，而功率放大電路模塊的輸出端同控制信號輸出接口連接。
并且所功率放大電路模塊的輸出端經(jīng)一輸出衰減電路模塊同控制信 號輸出接口連接。
所述探頭晶片盒內(nèi)設有容納槽，容納槽設有內(nèi)螺紋同上蓋螺紋連接；同 時容納槽內(nèi)置有一絕緣支撐體，晶片置于該絕緣支撐體上；所述上蓋與晶片 之間置有一開口的金屬絲卡固定晶片。
并且所述晶片采用6MH鍍金晶片。
并且所述絕緣支撐體為陶瓷支撐體。
本實用新型適用于真空鍍膜設備中，使用時，同現(xiàn)有技術(shù)一樣，探頭通 過法蘭密封于真空系統(tǒng)內(nèi)。鍍膜過程中，安裝在每個探頭上的晶片接收到鍍 膜蒸發(fā)物后，隨著晶片表面膜層的厚度增加，振蕩頻率也隨之不斷降低；振 蕩頻率變化值通過同軸電纜傳至主機，被信號采樣模塊通過頻率采樣獲得并 送入單片機計算處理，最后通過液晶顯示屏顯示出直觀的數(shù)據(jù)。同時通過 PWM輸出控制電路模塊對單片機的計算結(jié)果進行D/A轉(zhuǎn)換及功率放大，并 衰減后輸出到需要控制的鍍膜設備輸入端，達到自動控制鍍膜速率的目的。
本實用新型優(yōu)點是
1.本實用新型所述多路實時膜厚監(jiān)控儀可多路同步實時動態(tài)監(jiān)測多個鍍膜蒸發(fā)源頭內(nèi)膜層的幾何厚度、沉積速率等鍍膜參數(shù)，掌握每個蒸發(fā)源的 蒸發(fā)速率和膜層厚度，然后通過單片機PWM輸出來同時實現(xiàn)多臺鍍膜設備 的高精度鍍膜速率控制，故在實際的使用過程中，可以替代多臺常規(guī)產(chǎn)品使 用，成本低、伹效率髙。
2. 本實用新型所述多路實時膜厚監(jiān)控儀在實際使用時，也可以將其上 的一個以上探頭置于同一真空系統(tǒng)中的不同位置，測量出整個鍍膜蒸發(fā)源頭 內(nèi)的膜厚分布，并采用多周期同步測量技術(shù)消除了對被測信號計數(shù)時產(chǎn)生的 土l個字誤差，達到在整個測量頻段的等精度測量，從而大大提高膜厚測量 的精度。
3. 本實用新型所述多路實時膜厚監(jiān)控儀的主機上配有通訊接口，并安 裝有串行通訊電路模塊，可與PC機通信實現(xiàn)遠程控制和操作，并對鍍膜 數(shù)據(jù)進行實時記錄。
4. 本實用新型所述多路實時膜厚監(jiān)控儀中的信號采樣電路模塊中設有 抗干擾的濾波整形電路模塊，使儀器在操作過程中能夠穩(wěn)定工作，以更加適 用于真空鍍膜的設備中。
以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述


圖1為本實用新型膜厚監(jiān)控儀一種具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖2為圖1實施例中探頭的結(jié)構(gòu)示意圖3為圖2中探頭晶片盒及其相關(guān)部件的立體分解結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為圖1實施例中主機的前面板示意圖； 圖5為圖1實施例中主機的后面板示意圖； 圖6為圖1實施例中主機內(nèi)電路主板的電路結(jié)構(gòu)框圖。 其中1、主機；101、主機殼；102、前面板；1021、液晶顯示屏；1022、 電源開關(guān)；1023、功能鍵盤；103、后面板；1031、電源接口； 1032、通訊 接口； 1033、保險絲接口； 1034、檢測信號輸入接口 1035、控制信號輸出 接口； 2、振蕩器；3、探頭；301、晶片；302、探頭晶片盒；3021、容納槽； 3022、內(nèi)螺紋；303、上蓋；3031、孔；304、法蘭；305、循環(huán)冷卻管路； 306、屏蔽罩；307、同軸電纜；308、引線；309、絕緣支撐體；310、金屬 絲卡；4、單片機；5、顯示驅(qū)動電路模塊；6、信號采樣電路模塊；601、頻率采樣電路模塊；602、濾波整形電路模塊；7、 PWM輸出控制電路模塊； 701、 D/A轉(zhuǎn)換電路模塊；702、功率放大電路模塊；703、輸出衰減電路模 塊-,8、膜層存儲電路模塊；9、鍵盤掃描電路模塊；10、串行通訊電路模塊； 11、時鐘電路模塊。
具體實施方式

實施例結(jié)合圖l、圖2、圖3、圖4、圖5和圖6所示為本實用新型多 路實時膜厚監(jiān)控儀的一種具體實施方式
首先如圖1所示為本實施例多路實時膜厚監(jiān)控儀的外型結(jié)構(gòu)示意圖，它 包括主機1和連接在主機1上的6個振蕩探測組件，每個振蕩探測組件均 由振蕩器2和探頭3組成，振蕩器2的輸出端連接主機1，而輸入端連接探 頭3。
結(jié)合圖2、圖3所示，本實施例中的探頭3由晶片301、探頭晶片盒302、 上蓋303、法蘭304、循環(huán)冷卻管路305、屏蔽罩306、同軸電纜307、引線 308、絕緣支撐體309、金屬絲卡309組成。
所述探頭晶片盒302內(nèi)設有容納槽3021，容納槽3021設有內(nèi)螺紋3022 同上蓋303螺紋連接；絕緣支撐體309由陶瓷制成并置于容納槽3021內(nèi)， 而晶片301則為6MH鍍金晶片，置于該絕緣支撐體309上。所述上蓋303 上開有同內(nèi)部晶片301相對的孔3031;同時該上蓋303與晶片301之間置 有一開口的金屬絲卡310固定晶片301，防止它位移。
由于本實施例適用于真空鍍膜設備中，故法蘭304是用于密封上述探 頭，法蘭304采用CF系列或"O"型密封圈。所述循環(huán)冷卻管路305采用 無縫不銹鋼管，穿過法蘭304并接入探頭晶片盒302內(nèi)，用來冷卻晶片301。 屏蔽罩306固定在法蘭304上，而同軸電纜307及引線308穿過屏蔽罩306 以連接晶片301和前述振蕩器2。
該探頭3在工作時，上蓋303直接與真空鍍膜設備內(nèi)的鍍膜蒸發(fā)物接觸， 鍍膜蒸發(fā)物通過上蓋303上的孔3031蒸發(fā)到晶片301上，晶片301上的鍍 膜蒸發(fā)物厚度相當于鍍膜物體的鍍膜層厚度，因此只要測出晶片301上的鍍 膜蒸發(fā)物厚度，就測出被鍍膜物體的鍍膜層厚度。而測量晶片301上的鍍膜 蒸發(fā)物厚度是利用晶片301被鍍上鍍膜蒸發(fā)物時，表面膜層厚度增加帶來的 振蕩頻率不斷降低，該變化的振蕩頻率值通過同軸電纜傳至主機1，由主機
71完成相應的頻率一鍍膜厚度轉(zhuǎn)換計算，并提供相關(guān)的鍍膜控制。
進一步結(jié)合圖4、圖5和圖6所示，本實施例中主機1由主機殼101、
設于主機殼101上的前、后面板102、 103及設于主機殼101內(nèi)部的電路主
板和電源板共同構(gòu)成。
所述前面板102上設有液晶顯示屏1021、電源開關(guān)1022及功能鍵盤
1023;而后面板103上設有電源接口 1031、通訊接口 1032、保險絲接口 1033、
6個用于通過同軸電纜連接振蕩器2的檢測信號輸入接口 1034及與所述檢
測信號輸入接口 1034 —一對應并用于電連接鍍膜設備的控制信號輸出接口
1035。
本實施例中，所述電路主板的電路構(gòu)成如下
主控電路模塊，以單片機4作為控制核心，本實施例中單片機4具體采 用STC89c58RD+芯片，相關(guān)譯碼電路采用GAL16V8，字庫W27E040;
顯示驅(qū)動電路模塊5，連接所述單片機4和前述顯示屏1021，用來顯示 單片機4編程及數(shù)據(jù)處理；本實施例中顯示驅(qū)動電路模塊5具體采用 SG19264SBD,顯示屏1021為192*64全點陣液晶屏，全中文顯示。
信號采樣電路模塊6，由頻率采樣電路模塊601和濾波整形電路模塊602 構(gòu)成，所述濾波整形電路模塊602的輸入端同前述檢測信號輸入接口 1034 連接，輸出端同頻率采樣電路模塊601的輸入端連接，而頻率采樣電路模塊 601的輸出端同單片機4連接。其中，所述濾波整形電路模塊602對由振蕩 探測組件產(chǎn)生的振蕩頻率值進行濾波，具體采用LT1720芯片和CPLD復雜 可編程邏輯芯片的組合。而所述頻率采樣電路模塊601則對上述經(jīng)濾波后的 振蕩頻率值進行采樣并輸入單片機4進行計算，具體采用EPM570T100C3 和74LVX4245的組合。
PWM輸出控制電路模塊7，由D/A轉(zhuǎn)換電路模塊701、功率放大電路 模塊702和輸出衰減電路模塊703共同組成。所述D/A轉(zhuǎn)換電路模塊701 的輸入端接單片機4，而輸出端接功率放大電路模塊702的輸入端，而功率 放大電路模塊702的輸出端經(jīng)輸出衰減電路模塊703同前述控制信號輸出接 口 1035連接。D/A轉(zhuǎn)換電路模塊701和功率放大電路模塊702將單片機4 的計算結(jié)果進行D/A轉(zhuǎn)換并功率放大，而輸出衰減電路模塊703則將上述經(jīng) 功率放大后所得信號輸出至需要控制的鍍膜設備，達到自動控制鍍膜速率的目的。
膜層存儲電路模塊8，用于輸入單片機4內(nèi)的信號數(shù)據(jù)的存儲，具體采 用UT62256 (32KBYTE)。
鍵盤掃描電路模塊9連接單片機4和功能鍵盤1023，用戶利用功能鍵 盤1023并通過該鍵盤掃描電路模塊9將鍍膜的材料及與材料相關(guān)的參數(shù)、 厚度、速率、膜層等數(shù)據(jù)記錄至單片機4內(nèi)并與上述膜層存儲電路模塊8連 接進行編程。該鍵盤掃描電路模塊9具體采用由74HC574、 74HCC245構(gòu)成 的5*4行列式鍵盤掃描接口與功能鍵盤1023連接。
串行通訊電路模塊10連接單片機4和通訊接口 1032，用于同PC機間 的連接通信實現(xiàn)遠程控制和操作，并對鍍膜數(shù)據(jù)進行實時記錄。該串行通 訊電路模塊10具體選用RS232、 RS485通訊模式，及MAX3082、 MAX232 逋訊芯片。
時鐘電路模塊11同時連接所述單片機4和頻率釆樣電路模塊601，用 于準確計時，并為頻率采樣電路模塊601的工作提供基準頻率；該時鐘電路 模塊11具體采用高精度PCF8563芯片，3V鋰電池供電，確保時間準確。
本實施例中，電源板采用LM2575芯片及周邊電路組成VCC+5V電源 供給單片機4及顯示驅(qū)動電路模塊5， 7805芯片及周邊電路組成+5V供給信 號采樣電路模塊6，并由LD1117芯片及周邊電路組成+3.3V專門供給前述 EPM570T100C3芯片。
本實施例所述多路實時膜厚監(jiān)控儀可多路同步實時動態(tài)監(jiān)測多個鍍膜 蒸發(fā)源頭內(nèi)膜層的幾何厚度、沉積速率等鍍膜參數(shù)，掌握每個蒸發(fā)源的蒸發(fā) 速率和膜層厚度，然后通過單片機PWM輸出來同時實現(xiàn)多臺鍍膜設備的髙 精度鍍膜速率控制，故在實際的使用過程中，可以替代多臺常規(guī)產(chǎn)品使用， 成本低、伹效率髙。
當然本實施例在實際使用時，也可以將其上的一個以上探頭3置于同一 真空系統(tǒng)中的不同位置，測量出整個鍍膜蒸發(fā)源頭內(nèi)的膜厚分布，并采用多 周期同步測量技術(shù)消除了對被測信號計數(shù)時產(chǎn)生的土l個字誤差，達到在整 個測量頻段的等精度測量，從而大大提髙膜厚測量的精度。
并且由于本實施例的主機1上配有通訊接口 1032，并安裝有串行通訊 電路模塊IO，可與PC機通信實現(xiàn)遠程控制和操作，并對鍍膜數(shù)據(jù)進行實時記錄。
并且由于本實施例的信號采樣電路模塊6中設有抗干擾的濾波整形電 路模塊602,使儀器在操作過程中能夠穩(wěn)定工作，以更加適用于真空鍍膜的 設備中。
權(quán)利要求1.一種多路實時膜厚監(jiān)控儀，其特征在于它包括主機(1)和連接在主機(1)上的至少一個振蕩探測組件，所述振蕩探測組件由振蕩器(2)和探頭(3)組成，振蕩器(2)的輸出端連接主機(1)，而輸入端連接探頭(3)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多路實時膜厚監(jiān)控儀，其特征在于所述探頭(3)包括一內(nèi)設晶片(301)的探頭晶片盒(302)，探頭晶片盒(302)帶有上蓋(303),而上蓋(303)上開有同內(nèi)部晶片(301)相對的孔(3031); —真空密封所述探頭(3)的法蘭(304); —組穿過法蘭(304)并接入探頭晶片盒(302)內(nèi)的循環(huán)冷卻管路(305); —固定在法蘭(304)上的屏蔽罩(306),以及穿過屏蔽罩(306)連接晶片(301)和振蕩器(2)的同軸電纜(307)及引線(308);所述主機(1)包括主機殼(101)、設于主機殼(101)上的前、后面板(102、 103)及設于主機殼(101)內(nèi)部的電路主板和電源板；其中所述前面板(102)上設有液晶顯示屏(1021)、電源開關(guān)(1022)及功能鍵盤(1023);而后面板(103)上設有電源接口 (1031)、通訊接口 ( 1032)、保險絲接口(1033)、至少一用來電連接振蕩探測組件的檢測信號輸入接口 ( 1034)及與所述檢測信號輸入接口 ( 1034) —一對應并用于電連接鍍膜設備的控制信號輸出接口 ( 1035);所述電路主板的電路構(gòu)成包括作為主控核心的單片機(4)、連接單片機(4)和顯示屏(1021)的顯示驅(qū)動電路模塊(5)、連接單片機(4)和檢測信號輸入接口 ( 1034)的信號采樣電路模塊(6)、連接單片機(4)和控制信號輸出接口 ( 1035)的PWM輸出控制電路模塊(7)、連接單片機(4)的膜層存儲電路模塊(8)、連接單片機(4)和功能鍵盤(1023)的鍵盤掃描電路模塊(9)以及連接單片機(4)和通訊接口 ( 1032)的串行通訊電路模塊(10);而所述電源板連接電路主板和電源接口 (1031)，并為電路主板供電。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的多路實時膜厚監(jiān)控儀，其特征在于所述信號采樣電路模塊(6)包括頻率采樣電路模塊(601)和濾波整形電路模塊(602),所述濾波整形電路模塊(602)的輸入端同檢測信號輸入接口 ( 1034)連接，輸出端同頻率采樣電路模塊(601)的輸入端連接，而頻率采樣電路模塊(601)的輸出端同單片機(4)連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的多路實時膜厚監(jiān)控儀，其特征在于所述單片機(4)和頻率采樣電路模塊(601)同時連接一時鐘電路模塊(11)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的多路實時膜厚監(jiān)控儀，其特征在于所述PWM輸出控制電路模塊(7)包括D/A轉(zhuǎn)換電路模塊(701)和功率放大電路模塊(702),所述D/A轉(zhuǎn)換電路模塊(701)的輸入端接單片機(4)，而輸出端接功率放大電路模塊(702)的輸入端，而功率放大電路模塊(702)的輸出端同控制信號輸出接口 (1035)連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的多路實時膜厚監(jiān)控儀，其特征在于所述功率放大電路模塊(702)的輸出端經(jīng)一輸出衰減電路模塊(703)同控制信號輸出接口 ( 1035)連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的多路實時膜厚監(jiān)控儀，其特征在于所述探頭晶片盒(302)內(nèi)設有容納槽(3021),容納槽(3021)設有內(nèi)螺紋(3022)同上蓋(303)蟪紋連接；同時容納槽(3021)內(nèi)置有一絕緣支撐體(309),晶片(301)置于該絕緣支撐體(309)上；所述上蓋(303)與晶片(301)之間置有一開口的金屬絲卡(310)固定晶片(301)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2或7所述的多路實時膜厚監(jiān)控儀，其特征在于所述晶片(301)采用6MH鍍金晶片。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2或7所述的多路實時膜厚監(jiān)控儀，其特征在于所述絕緣支撐體(309)為陶瓷支撐體。
專利摘要本實用新型公開了一種多路實時膜厚監(jiān)控儀，它包括主機和連接在主機上的至少一個振蕩探測組件，所述振蕩探測組件由振蕩器和探頭組成，振蕩器的輸出端連接主機，而輸入端連接探頭。本實用新型所述多路實時膜厚監(jiān)控儀可多路同步實時動態(tài)監(jiān)測多個鍍膜蒸發(fā)源頭內(nèi)膜層的幾何厚度、沉積速率等鍍膜參數(shù)，掌握每個蒸發(fā)源的蒸發(fā)速率和膜層厚度，然后通過單片機PWM輸出來同時實現(xiàn)多臺鍍膜設備的高精度鍍膜功率控制，故在實際的使用過程中，可以替代多臺常規(guī)產(chǎn)品使用，成本低、但效率高。
文檔編號H01L21/31GK201369319SQ20092014175
公開日2009年12月23日 申請日期2009年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月19日
發(fā)明者劉俊男, 吳向方 申請人:蘇州碩光科技有限公司