一、转化背景

随着“中国制造2025”、“工业4.0”等概念的提出和推进，智能化、数字化、信息化、网络化成为工业生产的主要趋势。磁控溅射镀膜设备产品是平板显示、触控面板、光伏电池以及装饰面板等下游产品中重要原材料的生产设备，进而广泛地应用于工业控制、智能表计、智能家居、汽车电子、医疗健康、智能金融数据终端以及消费电子等应用领域。在下游市场需求以及技术创新的推动下，我国磁控溅射镀膜行业也得到了快速发展。

二、转化主体

陕西工业职业技术学院功能薄膜与涂层技术实验室自2020年9月组建以来，聚焦陕西省、咸阳市太阳能光伏、半导体及集成电路、新型电子显示产业链，解决这些新兴产业中重要镀膜原材料的关键真空镀膜生产设备的技术难题。

研究团队由多位国家自然科学基金获得者、陕西高校科技成果奖获得者、陕西省青年科技新星、陕西高校青年杰出人才、陕西高校优秀青年人才和行业知名专家组成，形成了高水平的研发平台。

实验室以企业需求为导向，开展关键技术攻关及成果转化，致力于从技术创新到成果转化的应用型科研模式，开发高精真空镀膜产品的关键工艺技术及镀膜设备。项目负责人王伟副教授曾在西安工业大学薄膜与光学制造技术教育部重点实验室从事相关博士后工作，积累了丰富的研究经验。

三、主要做法

真空镀膜设备作为一项关键的高新技术设备，以其高性价比、低污染的优势成为了表面处理行业的主流技术，正逐步成为提升产品质量、增强材料性能的重要工具。我国已经成为全球真空镀膜大国，覆盖产品品种超过80%，广泛应用于电子、光学、航空航天、新能源、医疗器械等多个应用领域，是平板显示、触控面板、光伏电池、装饰面板、新能源汽车、集成电路等下游产品中重要原材料的关键生产设备。

针对传统上-下布局镀膜设备中样品的公转、自转、倾角运动缺乏独立受控、不能连续多方位、连续变位控制的问题，王伟副教授带领团队研发了屈臂或平行臂控制传动组件，通过与多组独立驱动的传递机构整合，成功研制了屈臂式和平行臂式两套混联驱动型真空镀膜平台，得到行业内高度评价和认可。目前沈阳鹏程真空、无锡微视传感、陕西智安科唯等企业正在配合进行技术验证中。其中，团队研发的屈臂式混联驱动型镀膜设备已在沈阳鹏程真空公司中的在全自动一体式磁控溅射镀膜设备中得到了应用。该设备不仅增强了下游平板显示、集成电路、新能源等新兴产业的原材料及零部件的供应和配套能力，赋予下游新兴产业发展的新动能。

图1 混联驱动平台的总装图、内部结构、传动结构图

四、转化成果

沈阳鹏程真空技术有限公司与王伟副教授团队于2022年就屈臂式混联驱动型薄膜掠射角溅射平台的研发与应用开展了相关业务合作，并在2024年签订了一项发明专利实施许可合同，许可方式为普通许可。本次合作的混联驱动真空镀膜平台是表面处理行业内主流设备，正逐步成为提升产品质量、增强材料性能的重要工具，该设备可以使工件可以在0~90°范围内进行公转、自转、倾角三个自由度单个独立、任意联动的自动控制，解决传统真空溅射设备中倾斜角度调节范围小、公转、自转和摆动三个自由度无法分开独立、联动控制的技术问题。项目合作开展的三自由度混联驱动镀膜平台已应用于公司全自动一体式磁控溅射镀膜设备上，提升了公司产品的智能化和精密化镀膜工艺质量，为公司产生经济效益200万元。

五、经验总结

（一）关键要素

跨学科合作的重要性：三自由度混联驱动型镀膜平台涉及机械工程、材料科学、表面工程和真空镀膜工艺等多学科领域。成功的关键在于不同专业、技术领域的团队成员之间的紧密交流与合作，才能解决研发过程中的各种挑战。

精细化的结构设计：混联驱动型镀膜平台的实现，每个运动模块都要求极高的运动及结构控制设计。特别是平台在实现自转和倾角摆动的独立或联动设计中，通过详细的设计计算和仿真分析，逐步建立了创新的结构设计，实现了联动。

（二）不足之处

体积控制：三自由的联动控制使得镀膜平台的空间体积仍然较大，限制了其在小型镀膜设备中的安装应用。需要进一步小型化和便携化的优化设计。

成本控制：混联驱动式镀膜平台的研发和生产成本仍然较高，限制了其在中小规模镀膜工艺做的经济性。降低制造成本，提升镀膜工艺质量和效率，仍是未来的关键目标。

（三）未来举措

未来进一步探索新型左右布局方式下共溅射镀膜工艺的混联驱动式镀膜设备，以满足更多新兴下游产业的镀膜需求，同时进一步简化设备结构，形成模块化的设计，降低制造成本和占用空间，推动混联驱动设备技术在不同真空镀膜行业中的应用。通过行业合作，进行大规模企业级生产线验证并探索新的应用领域，扩大市场应用价值。

六、推广应用

本项目相关技术产品自动化程度高，结构可靠性高，易于维护，薄膜均匀性高，能够突破传统上-下布局溅射平台存在倾斜角度调节范围小，公转、自转和摆动三个自由度无法分开独立、联动控制的难题，广泛应用于复杂工件的多方位、多角度的连续溅射、连续变位溅射的工艺要求、 镀膜中/后的检测分析/窗口观察，满足高新材料或复杂非线性薄膜的指标要求，同时通过紧急制动模块确保了镀膜设备的运行安全，在未来真空溅射镀膜技术领域具有重要现实意义，本产品也是平板显示、触控面板、动力电池、半导体等下游产品中重要原材料的关键生产设备。

目前本项目技术涉及的“平行臂传动机构、Y字型实验台中枢传动轴、二段式折叠展开结构、屈臂式传动机构、中字型混合传动架”技术，在全自动一体化磁控溅射、双室真空镀膜系统、机械臂末端执行机构、防飞溅展开结构等方面，与沈阳鹏程真空、无锡微视传感、陕西智安科唯进行了技术应用合作，产品技术得到了客户的认可与试用。 在前期技术服务基础上，与沈阳鹏程签订了专利技术许可服务合同，未来几年技术实施效果将得到进一步扩大，同时对新一代全自动镀膜系统进行合作开发。