本实用新型是涉及磁控溅射镀膜技术领域，具体的说是柔性宽幅连续磁控溅射镀膜气体混合装置。
背景技术：
柔性、卷绕式、连续型磁控溅射镀膜生产中，为提高单位时间生产产量，使用的原膜基带幅宽宽度在1米以上。现行柔性、卷绕式、连续型磁控溅射镀膜生产中，工作气体、反应气体均为分别独立管道直接输入到阴极沉积室中。由于沉积室气压极低，工作气体、反应气体以极快的速度进入沉积室，并由于真空泵低气压的作用下快速向真空泵出口方向移动。进入沉积室多种气体虽有混合，但由于时间短，多种气体混合不能完全，反应气体在工作气体气流中形成一个一个大小不等的独立气团。特别是横向幅宽方向这种气团大小不一，造成横向沉积反应均匀差异较大，导致沉积后的薄膜性能指标差异性也较大。
技术实现要素：
本实用新型针对现有技术中的不足，提供柔性宽幅连续磁控溅射镀膜气体混合装置，本装置使得多种气体的单一气团被充分分割的尽可能小，使混合后的多种气体进入磁控溅射沉积室后的分度密度更加均匀。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
柔性宽幅连续磁控溅射镀膜气体混合装置，包括若干级气体混合子单元顺次连接组成的气体混合单元，所述的气体混合子单元包括导流混合舱和混合舱，所述的混合舱为空心管状，混合舱的侧壁两端边缘分别设置有环形进气带和环形出气带，所述的混合舱的环形进气带与导流混合舱出气端连通，所述的混合舱的环形出气带与下一级气体混合子单元内的导流混合舱的进气端连通，气体混合子单元内的混合舱两端的进气端和出气端均密封；
所述的气体混合单元前置第一混合舱，第一混合舱的环形出气带与第一级气体混合子单元内导流混合舱的进气端连通，第一混合舱的出气端密封，第一混合舱的进气端与反应气体混合室连通，第一混合舱的环形进气带与工作气体储气舱连通；
所述的反应气体混合室与至少一个反应气体进气口连通，所述的工作气体储气舱与至少一个工作气体进气口连通；
所述的环形进气带环形分布若干个进气喷嘴，所述的进气喷嘴的轴向沿环形进气带的径向分布，所述的进气喷嘴的孔径大小由管壁外侧到管壁内侧逐渐减小，所述的环形出气带环形分布若干个出气喷嘴，所述的出气喷嘴的轴向沿环形出气带的径向分布，所述的出气喷嘴的孔径大小由管壁内侧到管壁外侧逐渐减小。
所述的反应气体混合室分别与第一反应气体进气口和第二反应气体进气口连通，所述的工作气体储气舱与一个工作气体进气口连通。
所述的气体混合单元由四级气体混合子单元顺次连接组成，第一级气体混合子单元导流混合舱的进气端与第一混合舱的环形出气带连通，第四级气体混合子单元的混合舱的出气端与混合气体出气口连通。
所述的气体混合单元由内气管和外气管两根导气管相互嵌套形成，内气管内等间距的设置若干个混合舱隔板，所述的混合舱隔板与内气管轴向垂直，所述的混合舱隔板数量与气体混合子单元数量相同；所述的外气管内设置若干个环形导流室隔板，所述的导流室隔板设置于混合舱侧壁的中央位置；相邻混合舱隔板之间形成混合舱，相邻导流室隔板之间形成导流混合舱。
所述的反应气体混合室的出气口与内气管的进气端连通，最靠近内气管的进气端的混合舱隔板与内气管的进气端之间形成第一混合舱，所述的反应气体混合室外侧套有工作气体储气舱，所述的工作气体储气舱与相邻的导流混合舱之间设置有导流室隔板。
所述的导流混合舱内设置有导流板，所述的导流板为环形板，所述的导流板固定安装在内气管的外表面。
所述的导流板的宽度为导流室隔板宽度的二分之一，所述的导流板设置在相邻两导流室隔板之间的中央位置。
所述的进气喷嘴和出气喷嘴的大径端直径均为1mm，小径端直径均为0.2mm。
本实用新型柔性宽幅连续磁控溅射镀膜气体混合装置的有益效果是：
第一，反应气体、工作气体预先混合，而非直接将反应气体、工作气体直接输入磁控溅射沉积室，保证了横向沉积反应均匀度差异较低；
第二，环形进气带和环形出气带内的喷嘴环形分布，喷嘴喷孔随气流方向呈现进口直径大于出口直径，便于在出口处产生较大压力，提高流速，提升冲击力；
第三，工作气体通过进气喷嘴冲入第一混合舱内，冲击并与反应气体的混合；
第四，混合气体由环形出气带或环形进气带内的喷嘴喷出，由众多微小的喷嘴将混合气体分割形成多个气团，使气体能够更均匀的混合；
第五，通过设置多级的气体混合子单元，使气体工作气体和反应气体多次冲击混合，使气体混合的均匀性得到极大提高；
第六，该装置体积小、结构简单、经济，多种气体混合密度分布均匀，对柔性宽幅连续磁控溅射镀膜横向均匀性控制作用明显。
附图说明
图1为本实用新型柔性宽幅连续磁控溅射镀膜气体混合装置的结构原理图。
图2为本实用新型柔性宽幅连续磁控溅射镀膜气体混合装置进气喷嘴的结构原理图。
图3为本实用新型柔性宽幅连续磁控溅射镀膜气体混合装置出气喷嘴的结构原理图。
附图标记：1、第一反应气体进气口；2、第二反应气体进气口；3、工作气体进气口；4、环形进气带；5、环形出气带；6、工作气体储气舱；7、混合舱；8、混合舱隔板；9、导流室隔板；10、导流板；11、混合气体出气口；12、进气喷嘴；13、出气喷嘴；14、反应气体混合室；15、第一混合舱；16、导流混合舱。
具体实施方式
现在结合附图1至3对本实用新型作进一步详细的说明。
如图1所示，柔性宽幅连续磁控溅射镀膜气体混合装置，其特征在于：包括若干级气体混合子单元顺次连接组成的气体混合单元，所述的气体混合子单元包括导流混合舱16和混合舱7，所述的混合舱7为空心管状，混合舱7的侧壁两端边缘分别设置有环形进气带4和环形出气带5，所述的混合舱7的环形进气带4与导流混合舱16出气端连通，所述的混合舱7的环形出气带5与下一级气体混合子单元内的导流混合舱16的进气端连通，气体混合子单元内的混合舱7两端的进气端和出气端均密封；
所述的气体混合单元前置第一混合舱15，第一混合舱15的环形出气带5与第一级气体混合子单元内导流混合舱16的进气端连通，第一混合舱15的出气端密封，第一混合舱15的进气端与反应气体混合室14连通，第一混合舱15的环形进气带4与工作气体储气舱6连通；
所述的反应气体混合室14与至少一个反应气体进气口连通，所述的工作气体储气舱6与至少一个工作气体进气口3连通；
所述的环形进气带4环形分布若干个进气喷嘴12，所述的进气喷嘴12的轴向沿环形进气带4的径向分布，所述的进气喷嘴12的孔径大小由管壁外侧到管壁内侧逐渐减小，所述的环形出气带5环形分布若干个出气喷嘴13，所述的出气喷嘴13的轴向沿环形出气带5的径向分布，所述的出气喷嘴13的孔径大小由管壁内侧到管壁外侧逐渐减小。
多种反应气体通过反应进气口通入反应气体混合室14内，实现反应气体的预混合，预混合后的反应气体通过第一混合舱15的进气端注入第一混合舱15内，工作气体则通过工作气体进气口3注入到工作气体储气舱6内，工作气体储气舱6与第一混合舱15的环形进气带4连通，工作气体通过环形进气带4内的进气喷嘴12喷射入第一混合舱15内，由于进气喷嘴12的直径随着气流路径逐渐减小，因此，在喷入一混合舱15内时压强大，流速高，形成冲击气流，实现工作气体与反应气体在第一混合舱15内的混合。
混合后的气体通过第一混合舱15的环形出气带5注入到气体混合单元内，当混合气体从第一混合舱15内注入到第一气体混合子单元的导流混合舱16时，环形出气带5内的若干个出气喷嘴13将混合气体高压喷出，将混合气体分割成若干个较小的气团，所有的小气团在导流混合舱16内相互融合，使混合气体更加均匀，同理，后续混合气体每次穿过环形进气带4或环形出气带5时，均会是混合气体更加均匀。
可以根据使用需求，设置多级气体混合子单元，完成气体均匀混合，达到所需技术效果。
本实施例中，反应气体混合室14分别与第一反应气体进气口1和第二反应气体进气口2连通，所述的工作气体储气舱6与一个工作气体进气口3连通。
其中第一反应气体进气口1和第二反应气体进气口2分别与两种不同的反应气体气源连通，而工作气体进气口3则与工作气体气源连通，两种不同的反应气体在反应气体混合室14内混合。磁控溅射中工作气体为氩气，反应气体根据沉积薄膜特性需要分别为o2、n2、c2h2、ch2等中任何单一气体，或o2+n2等气体混合。通过对磁控溅射工作气体、反应气体分压控制获得某种特性的薄膜。宽幅柔性卷绕式连续型磁控溅射镀膜生产中，阴极宽度在1米以上，未使用气体混合装置时，由于工作气体共存原因反应气体在阴极表面长轴方向分布密度不均，成膜横向与纵向指标均匀性偏差超过20％。本装置使得多种气体的单一气团被充分分割的尽可能小，使混合后的多种气体进入磁控溅射沉积室后的分度密度更加均匀，成膜横向与纵向指标均匀性偏差可达到3％以内。
本实施例中，气体混合单元由四级气体混合子单元顺次连接组成，第一级气体混合子单元导流混合舱16的进气端与第一混合舱15的环形出气带5连通，第四级气体混合子单元的混合舱7的出气端与混合气体出气口11连通。
当采用两种反应气体以及一种工作气体的工况下，采用四级气体混合子单元能够达到气体均匀混合的技术效果，消除沉积后的薄膜性能指标差异性较大的技术问题。
本实施例中，气体混合单元由内气管和外气管两根导气管相互嵌套形成，内气管内等间距的设置若干个混合舱隔板8，所述的混合舱隔板8与内气管轴向垂直，所述的混合舱隔板8数量与气体混合子单元数量相同；所述的外气管内设置若干个环形导流室隔板9，所述的导流室隔板9设置于混合舱7侧壁的中央位置；相邻混合舱隔板8之间形成混合舱7，相邻导流室隔板9之间形成导流混合舱16。
内气管和外气管以及混合舱隔板8和导流室隔板9共同组成了如图1所示的气体混合单元，内气管管壁和相邻两混合舱隔板8隔出空间形成混合舱7，内气管管壁、外气管管壁以及相邻导两导流室隔板9隔出空间形成导流混合舱16，所述的混合舱7和导流混合舱16内外交替设置，通过混合舱隔板8密封混合舱7的进气端和出气端，实现结构的最简化。混合舱7和导流混合舱16内外交替设置也保证了环形进气带4和环形出气带5能够有效的连通相邻的混合舱7和导流混合舱16。
本实施例中，反应气体混合室14的出气口与内气管的进气端连通，最靠近内气管的进气端的混合舱隔板8与内气管的进气端之间形成第一混合舱15，所述的反应气体混合室14外侧套有工作气体储气舱6，所述的工作气体储气舱6与相邻的导流混合舱16之间设置有导流室隔板9。
内气管的进气端不被密封，与反应气体混合室14连通，因此形成的第一混合舱15起到承上启下的作用，将反应气体和工作气体混合后注入气体混合单元内实现混合气体的进一步均匀混合。
本实施例中，导流混合舱16内设置有导流板10，所述的导流板10为环形板，所述的导流板10固定安装在内气管的外表面。
导流板10能够减少气流在导流混合舱16内的冲击形成的乱流，提高混合气流的混合时的流畅度。
进一步优选，导流板10的宽度为导流室隔板9宽度的二分之一，所述的导流板10设置在相邻两导流室隔板9之间的中央位置。
本实施例中，进气喷嘴12和出气喷嘴13的大径端直径均为1mm，小径端直径均为0.2mm。
本实施例中，工作气体储气舱6、反应气体混合室14、混合舱7、导流混合舱16均采用不锈钢材料制成。
该装置体积小、结构简单、经济，多种气体混合密度分布均匀，对柔性宽幅连续磁控溅射镀膜横向均匀性控制作用明显。
以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，应视为本实用新型的保护范围。
1.柔性宽幅连续磁控溅射镀膜气体混合装置，其特征在于：包括若干级气体混合子单元顺次连接组成的气体混合单元，所述的气体混合子单元包括导流混合舱(16)和混合舱(7)，所述的混合舱(7)为空心管状，混合舱(7)的侧壁两端边缘分别设置有环形进气带(4)和环形出气带(5)，所述的混合舱(7)的环形进气带(4)与导流混合舱(16)出气端连通，所述的混合舱(7)的环形出气带(5)与下一级气体混合子单元内的导流混合舱(16)的进气端连通，气体混合子单元内的混合舱(7)两端的进气端和出气端均密封；
所述的气体混合单元前置第一混合舱(15)，第一混合舱(15)的环形出气带(5)与第一级气体混合子单元内导流混合舱(16)的进气端连通，第一混合舱(15)的出气端密封，第一混合舱(15)的进气端与反应气体混合室(14)连通，第一混合舱(15)的环形进气带(4)与工作气体储气舱(6)连通；
所述的反应气体混合室(14)与至少一个反应气体进气口连通，所述的工作气体储气舱(6)与至少一个工作气体进气口(3)连通；
所述的环形进气带(4)环形分布若干个进气喷嘴(12)，所述的进气喷嘴(12)的轴向沿环形进气带(4)的径向分布，所述的进气喷嘴(12)的孔径大小由管壁外侧到管壁内侧逐渐减小，所述的环形出气带(5)环形分布若干个出气喷嘴(13)，所述的出气喷嘴(13)的轴向沿环形出气带(5)的径向分布，所述的出气喷嘴(13)的孔径大小由管壁内侧到管壁外侧逐渐减小。
2.如权利要求1所述的柔性宽幅连续磁控溅射镀膜气体混合装置，其特征在于：所述的反应气体混合室(14)分别与第一反应气体进气口(1)和第二反应气体进气口(2)连通，所述的工作气体储气舱(6)与一个工作气体进气口(3)连通。
3.如权利要求2所述的柔性宽幅连续磁控溅射镀膜气体混合装置，其特征在于：所述的气体混合单元由四级气体混合子单元顺次连接组成，第一级气体混合子单元导流混合舱(16)的进气端与第一混合舱(15)的环形出气带(5)连通，第四级气体混合子单元的混合舱(7)的出气端与混合气体出气口(11)连通。
4.如权利要求1所述的柔性宽幅连续磁控溅射镀膜气体混合装置，其特征在于：所述的气体混合单元由内气管和外气管两根导气管相互嵌套形成，内气管内等间距的设置若干个混合舱隔板(8)，所述的混合舱隔板(8)与内气管轴向垂直，所述的混合舱隔板(8)数量与气体混合子单元数量相同；所述的外气管内设置若干个环形导流室隔板(9)，所述的导流室隔板(9)设置于混合舱(7)侧壁的中央位置；相邻混合舱隔板(8)之间形成混合舱(7)，相邻导流室隔板(9)之间形成导流混合舱(16)。
5.如权利要求4所述的柔性宽幅连续磁控溅射镀膜气体混合装置，其特征在于：所述的反应气体混合室(14)的出气口与内气管的进气端连通，最靠近内气管的进气端的混合舱隔板(8)与内气管的进气端之间形成第一混合舱(15)，所述的反应气体混合室(14)外侧套有工作气体储气舱(6)，所述的工作气体储气舱(6)与相邻的导流混合舱(16)之间设置有导流室隔板(9)。
6.如权利要求4所述的柔性宽幅连续磁控溅射镀膜气体混合装置，其特征在于：所述的导流混合舱(16)内设置有导流板(10)，所述的导流板(10)为环形板，所述的导流板(10)固定安装在内气管的外表面。
7.如权利要求6所述的柔性宽幅连续磁控溅射镀膜气体混合装置，其特征在于：所述的导流板(10)的宽度为导流室隔板(9)宽度的二分之一，所述的导流板(10)设置在相邻两导流室隔板(9)之间的中央位置。
8.如权利要求1所述的柔性宽幅连续磁控溅射镀膜气体混合装置，其特征在于：所述的进气喷嘴(12)和出气喷嘴(13)的大径端直径均为1mm，小径端直径均为0.2mm。
技术总结