[发明专利]基于CAN总线的真空镀膜设备的蒸发源控制装置及其控制方法

说明书

本发明涉及一种基于CAN总线的真空镀膜蒸发源控制装置及其控制方法，该控制装置的主控制器包括微控制器、开关量调理模块、开关量输出驱动模块、模拟量输入调理模块、模拟量变换输出模块、CAN总线接口模块等。本装置在运行时能够对真空镀膜设备蒸发源进行全自动监督控制，保证蒸发功率的控制精度和稳定性，提高镀膜质量。所述的主控制器能够通过CAN总线实时获得管理计算机的控制命令和目标值，采集蒸发源主回路二次侧负载电流、电压和报警信息，根据预置的控制程序和算法进行分析计算，通过调节蒸发源主回路一次侧的电流电压，而对蒸发源负载功率进行调节。所述的主控制器在使用时还能够将蒸发源当前状态信息和电量信息上传给管理计算机。

技术领域

本发明涉及一种真空镀膜设备的蒸发源控制装置及其控制方法，特别是涉及一种基于CAN总线的真空镀膜设备的蒸发源控制装置及其控制方法。

背景技术

蒸发镀膜与其他真空镀膜方法相比，具有较高的沉积速率，可镀制单质以及得到不易热分解的化合物膜的特点。蒸发镀膜设备是一种通过加热蒸发某种物质使其沉积在固体表面上的设备。蒸发镀膜设备也称为真空镀膜机或者真空镀膜系统。蒸发镀膜设备包括真空罩（也称为真空镀膜室）和抽真空系统，还包括设置在真空罩中的基片和蒸发源。基片位于蒸发源上方。基片就是待镀工件，如金属、陶瓷、塑料等。蒸发源是用来加热膜材使之气化蒸发的装置。所述的膜材就是蒸发物质，蒸发物质通常为固体金属（例如铝）和化合物。

蒸发源有三种类型。①电阻加热源：用难熔金属如钨、钽制成舟箔或丝状,通以电流,加热在它上方的或置于坩埚中的蒸发物质。电阻加热源主要用于蒸发Cd、Pb、Ag、Al、Cu、Cr、Au、Ni等材料；②高频感应加热源：用高频感应电流加热坩埚和蒸发物质；③电子束加热源：适用于蒸发温度较高（不低于2000℃）的材料，即用电子束轰击材料使其蒸发。蒸发源是真空镀膜设备的核心组件。真空镀膜设备根据设备规格大小配置数量不等的蒸发源。蒸发源控制的自动化程度、精度和稳定性是关系镀膜效率、薄膜质量的关键因素之一。

现有的蒸发源控制系统采用手动调节或计算机集中控制两种方式。其中的手动调节方式是直接开环控制负载电压或电流，且由操作人员直接判断控制量的给定值。这种方式使得镀膜工艺严重依赖于操作人员的经验与技术水平，从而导致工艺稳定性较差、生产效率较低，产品品质也得不到根本保证。计算机集中控制方式，使用在蒸发源数量较少的设备上时有优势，若在蒸发源数量较多的大型真空设备上采用集中控制，将会出现接线复杂、信号易受干扰等问题。目前也有采用总线结构的调节器来控制蒸发源，但通常只停留在对单个控制量进行反馈控制的水平，不能实现多变量的闭环控制，关键是没有配置必要开关量的控制接口，从而不能从根本上解决大规模蒸发源的分布式控制问题。例如，中国专利文献CN1327082A（中国专利申请号00110495.0）就公开了一种真空镀膜计算机控制装置，其中所提到的基片加热监控及退出模块就属于上述情况。另外，到目前为止尚未见到将CAN总线分布式控制网络用于真空镀膜设备蒸发源控制的报道。

CAN总线即为控制器局域网（Controller Area Network，CAN），是一种多线路网络通信系统。该系统的核心是ISO国际标准化的串行通信协议。CAN 总线的应用中由CPU 系统、CAN 控制器和CAN 收发器三个部分构成。CPU通过外部总线向CAN 控制器的发送寄存器写入发送数据，或者读取CAN 控制器的接收寄存器，来控制CAN 控制器完成数据的收发功能；CAN 控制器能够按照CAN 总线的时序接收发送数据；CAN 收发器能够把来自CAN 控制器的逻辑电平（CANTX、CANRX） 转换为CAN 总线所要求的差分信号（CANH、CANL） 进行传输。

发明内容

为避免上述技术的不足，本发明要解决的技术问题也即本发明的目的是，提供了一种可通过现场总线网络对真空镀膜设备蒸发源进行控制，以提高设备的自动化程度，保证蒸发源的控制精度和稳定性，提高镀膜质量的基于CAN总线的真空镀膜设备的蒸发源控制装置及其控制方法。