CN107541706A - 滚花轮和滚花方法 - Google Patents

Abstract

一种滚花轮和滚花方法，包括：体部，所述体部上设有滚花面；位于所述滚花面内的多个凹槽，所述多个凹槽平行设置，所述凹槽包括相对设置的侧壁以及连接相对侧壁的底面。本发明通过在所述体部滚花面内形成多个凹槽，所述凹槽包括相对设置的侧壁以及连接想对侧壁的底面。本发明的滚花轮通过所述凹槽的侧壁以及底面施加压力实现滚花，因此所形成的花纹也是有相对应的三个平面构成。所以所述滚花轮能够有效的减少尖角的形成，有利于降低滚花工艺难度，有利于提高所形成花纹的均匀程度，提高滚花合格率和稳定性。

Description

滚花轮和滚花方法

技术领域

本发明涉及靶材制造领域，特别涉及一种滚花轮和滚花方法。

背景技术

在半导体溅射工艺中，为了提高溅射沉积的均匀性，通常在溅射设备中安置环件结构，以约束溅射粒子的运动轨迹，也就是说，所述环件结构在溅射过程中起到聚焦高能量粒子的作用。

具体的，参考图1，示出了一种溅射设备的结构示意图。

溅射靶材10设置于待沉积表面11的上方，环件结构12设置于溅射靶材10与待沉积表面11之间。高能粒子13轰击溅射靶材10产生的颗粒物部分落在待沉积表面11上，还有部分被吸附在环件结构12的表面。

现有技术在环件结构12的表面设置有凹凸的花纹，提高环件结构12表面的粗糙程度，以增加环件结构12对颗粒物的吸附能力。而环件结构12断口表面的花纹是否标准，对所述环件结构12在溅射过程中能否较好地实现聚焦高能粒子具有很大的影响。现有技术中往往采用滚花工艺在所述环件结构12表面压滚花纹。

但是现有技术中所形成的花纹均匀度较低，所形成的环件结构在使用过程中容易出现尖端放电(Arcing)或剥落(Peeling)的问题。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种滚花轮和滚花方法，以提高花纹的均匀度。

为解决上述问题，本发明提供一种滚花轮，包括：

体部，所述体部上设有滚花面；位于所述滚花面内的多个凹槽，所述多个凹槽平行设置，所述凹槽包括相对设置的侧壁以及连接相对侧壁的底面。

可选的，所述侧壁与所述底面之间的夹角在70°到110°范围内。

可选的，在垂直延伸方向的平面内，所述凹槽的形状为倒梯形。

可选的，在垂直延伸方向的截面内，所述凹槽底面尺寸与所述凹槽开口尺寸的比值在0.2到0.6范围内。

可选的，相邻凹槽的侧壁相连。

可选的，所述体部具有圆柱体结构，所述体部具有贯穿圆柱体底面的通孔，圆柱体的侧面为所述滚花面，所述凹槽沿圆柱体的轴向延伸。

可选的，所述凹槽延伸方向与所述体部侧面的母线斜交。

可选的，所述凹槽延伸方向与所述体部侧面的母线平行。

可选的，所述通孔与所述体部同轴设置。

可选的，所述体部还具有与所述滚滚花面垂直设置的两个端面，所述两个端面相背设置；以及连接所述端面与所述滚花面的连接面；凹槽还延伸至所述连接面。

可选的，所述连接面与所述端面之间的夹角在93°到100°范围内；所述连接面与所述周面之间的夹角在170°到177°范围内。

相应的，本发明还提供一种滚花方法，包括：

提供本发明的滚花轮；提供待处理件，所述待处理件具有待处理表面；装配所述滚花轮和所述待处理件，使所述滚花轮体部的滚花面与所述待处理件的待处理表面相接触；使所述滚花面向所述待处理面施加过盈压力，进行滚花。

可选的，进行滚花的步骤包括：向所述滚花轮施加过盈压力的过盈量在20％以内。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明通过在所述体部滚花面内形成多个凹槽，所述凹槽包括相对设置的侧壁以及连接想对侧壁的底面。本发明的滚花轮通过所述凹槽的侧壁以及底面施加压力实现滚花，因此所形成的花纹也是有相对应的三个平面构成。所以所述滚花轮能够有效的减少尖角的形成，有利于降低滚花工艺难度，有利于提高所形成花纹的均匀程度，提高滚花合格率和稳定性。

附图说明

图1是一种溅射设备的结构示意图；

图2是一种滚花装置的剖面结构示意图；

图3是一种环件结构表面的放大图；

图4是另一种环件结构表面的放大图；

图5是本发明滚花轮一实施例的立体示意图；

图6为图5中沿AA线的剖视结构示意图；

图7是图5中圈150中结构沿BB线的剖视结构示意图；

图8是图5所示滚花轮所形成花纹垂直延伸方向截面内的剖面放大图；

图9是本发明滚花方法一实施例的设备示意图。

具体实施方式

由背景技术可知，现有技术的滚花轮在环件结构上形成的花纹存在均匀度低的问题。现结合现有技术中滚花装置的结构以及滚花工艺过程分析其花纹均匀度低问题的原因：

参考图2，示出了一种滚花装置的剖面结构示意图。

所述滚花装置包括：刀杆10以及套装在所述刀杆10上滚花轮11，所述滚花轮11外周面12上具有花纹凹槽13。所述花纹凹槽13为V型，由相对设置的第一侧壁13a和第二侧壁13b围成。

在进行滚花过程中，滚花轮11外周面12与环件结构14表面相接触，通过所述第一侧壁13a和所述第二侧壁13b向所述环件结构14表面施加压力，从而形成花纹。

参考图3，示出了一种环件结构表面的放大图。

当所施加压力过大，环件结构14a上所形成花纹容易出现尖角结构(如图中圈15所示)。当环件结构14a表面形成具有尖角结构的花纹时，所述环件结构14a在使用过程中容易出现尖端放电的问题。

参考图4，示出了另一种环件结构表面的放大图。

当所施加压力过小，环件结构14b上所形成花纹深度过浅。当环件结构14b表面形成深度过浅的花纹时，所形成环件结构14b的表面吸附能力较弱，容易在使用过中出现剥落(Peeling)的问题。

此外，现有技术中还可以通过施加过盈压力，使所形成的花纹均具有尖角结构，再通过抛光去除所述尖角结构，从而防止经滚花的环件结构在使用过程中出现尖端放电的问题。但是所述环件结构需要经滚花以及抛光两道工艺处理，增加了工艺步骤，提高了工艺难度；而且由于所述尖角结构是通过抛光工艺去除的，所以抛光过后所形成花纹表面光滑度较高，环件结构吸附能力弱，在使用过程中也容易出现剥落的问题。

为解决所述技术问题，本发明提供一种滚花轮，包括：

体部，所述体部上设有滚花面；位于所述滚花面内的多个凹槽，所述多个凹槽平行设置，所述凹槽包括相对设置的侧壁以及连接相对侧壁的底面。

本发明通过在所述体部滚花面内形成多个凹槽，所述凹槽包括相对设置的侧壁以及连接想对侧壁的底面。本发明的滚花轮通过所述凹槽的侧壁以及底面施加压力实现滚花，因此所形成的花纹也是有相对应的三个平面构成。所以所述滚花轮能够有效的减少尖角的形成，有利于降低滚花工艺难度，有利于提高所形成花纹的均匀程度，提高滚花合格率和稳定性。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

参考图5至图7，示出了本发明滚花轮一实施例的结构示意图。其中图5为所述滚花轮的立体示意图，图6为图5中沿AA线的剖视图，图7是图5中圈150中结构沿BB线的剖视图。

需要说明的是，本实施例中，所述滚花轮用于对溅射工艺中使用的环件结构进行表面滚花处理。但是本发明其他实施例中，所述滚花轮还可以对溅射工艺中所使用的靶材或其他辅助部件进行表面滚花处理。

如图5至图7所示，所述滚花轮包括：体部100，所述体部100上设有滚花面；位于所述滚花面内的多个凹槽111，所述多个凹槽111平行设置，所述凹槽111包括相对设置的侧壁111a以及连接相对侧壁111a的底面111b。

所示体部100用于实现所述滚花轮的固定。所述体部100上设有滚花面。采用所述滚花轮进行滚花时，所述滚花面与所述环件结构的表面相互挤压，在所述环件结构表面形成花纹实现滚花。

具体的，所述体部100具有圆柱体结构。所以，所述体部100包括两个端面101以及连接两个端面101的侧面110。所述圆柱体的侧面110为滚花面。

需要说明的是，本实施例中，所述体部100还具有贯穿所述圆柱体端面101的通孔102，用于设置刀杆以固定所述滚花轮。此外，所述通孔102与所述圆柱体同轴设置，也就是说，所述通孔轴线与所述周面之间的距离处处相等，从而有利于提高所述滚花面与所述环件结构表面之间压力的均匀程度，有利于提高滚花花纹的均匀程度。

本实施例中，所述体部为圆柱体结构。所以两个所述端面101为圆形，且沿所述圆柱体轴线方向相背设置。两个所述端面101与所述滚花面垂直设置。

此外，所述固定件100还包括：连接所述端面101和所述侧面110的连接面140，所述连接面140用于实现所述端面101和所述侧面110之间的连接。

结合参考图6，所示连接面140与所述端面101之间的夹角α在93°到100°范围内，且所示连接面140与所述侧面110之间的夹角β在170°到177°范围内。

由于所示连接面140与所示端面101之间的夹角α以及所述连接面140与所述侧面110之间的夹角β均为钝角，因此沿所述端面101向中间的方向上，所述体部100的半径增大。所以所述体部100平行所述侧面110的截面面积逐渐减小。采用这种形状的体部，能够有效增大滚花过程中，所述滚花面与所述环件结构表面相互挤压的压强，有利于提高滚花效率和滚花效果。

如图5至图7所示，所述凹槽111位于所述滚花面上，用于构成所述滚花轮的滚花花纹。本实施例中，所述体部100为圆柱体，所述滚花面为所述圆柱体的侧面。所述凹槽111沿所述圆柱体的轴向延伸。具体的，本实施例中，所述凹槽111延伸方向与所述体部100侧面的母线斜交，也就是说所述凹槽111与所述体部100侧面母线的夹角γ为锐角。

但是所述凹槽111延伸方向与所述体部100侧面母线斜交的做法仅为一示例，本发明其他实施例中，所述凹槽延伸方向还可以与所述体部侧面的母线平行。

需要说明的是，本实施例中，所述侧面110和所述端面101之间还具有连接面140。所以所述凹槽111还延伸至所述连接面140。

在所述滚花面上，多个所述凹槽111沿延伸方向的垂向平行设置。因此滚花后，环件结构表面的花纹为规则花纹，从而有利于对滚花效果的检测和控制。

在进行表面滚花时，所述滚花面(侧面110)与环件结构表面发生挤压时，所述侧壁111a向环件结构表面施加压力。所述侧面施加的压力使环件结构表面的材料原子发生位移，从而使环件结构表面的材料填充所述凹槽111，从而在环件结构表面形成花纹实现滚花。

结合参考图8，示出了图5所示滚花轮所形成花纹垂直延伸方向截面内的剖面放大图。

所述凹槽111由相对设置的侧壁111a和连接相对侧壁111a的底面111b围成。由于所述侧壁111a通过底面111b相连，所以在进行滚花时，所述底面111b能够对所形成的花纹施加压力，从而避免形成具有尖角结构的花纹，从而能够降低所形成环件结构在形成过程中出现尖端放电的问题。

此外，由于对环件结构的表面滚花处理是通过所述凹槽111侧面111a施加挤压力实现的，因此，所述环件结构表面会因为压力而形成褶皱形花纹(如图8圈160中所示)。所述褶皱的形成能够增大所述环件结构的表面粗糙程度，进而可以降低所述环境结构在使用过程中出现剥落的问题。

继续参考图7，如果所述凹槽111侧壁111a和所述底面111b的夹角γ过大，会使所述凹槽111的深宽比过小，因此所述滚花轮所形成花纹的深宽比较小，会影响环件结构表面粗糙度的提高，所形成环件结构容易在使用过程中出现剥落的问题；如果所述凹槽111侧壁111a和所述底面111b的夹角γ太小，则会使所述凹槽111的深宽比过大，因此所述滚花轮所形成花纹的深宽比较大，容易在环件结构表面形成尖角结构，所形成环件结构容易在使用过程中出现尖端放电的问题。具体的，本实施例中，所述侧壁111a和所述底面111b的夹角θ在70°到110°范围内。

本实施例中，所述侧壁111a和所述底面111b的夹角γ为钝角。因此，在垂直延伸方向的平面内，所述凹槽111的形状为倒梯形。使所述凹槽11的截面为倒梯形的做法，有利于增大所述侧面111a施加的压力，有利于降低所述滚花轮实现滚花的难度，增强滚花效果。

此外，对于倒梯形的凹槽111而言，如果所述凹槽的开口尺寸D_max与所述凹槽的底面尺寸D_min的比值太小，则所述滚花轮滚花后的环件结构表面容易形成尖角结构，滚花后的所述环件结构在使用过程中容易出现尖端放电的问题；如果如果所述凹槽的开口尺寸D_max与所述凹槽的底面尺寸D_min的比值太大，则所述滚花轮滚花后的环件结构表面粗糙程度较低，所述环件结构在使用过程中容易出现剥落的问题。具体的，本实施例中，在垂直延伸方向的截面内，所述凹槽111的底面尺寸D_min与所述凹槽的开口尺寸D_max的比值在0.2到0.6范围内。

需要说明的是，本实施例中，相邻凹槽111的侧壁111a相连。因此所述体部100侧面上，相邻凹槽111的侧壁111a构成尖角结构。所述尖角结构的形成，有利于增大所述侧面与环件结构表面压力的压强，有利于降低对环件结构进行表面滚花处理的工艺难度，提高表面滚花效果。但是相邻凹槽111的侧壁111a相连构成尖角结构的做法仅为一示例。在本发明其他实施例中，相邻凹槽111的侧壁111a也可以不直接相连，而是通过曲面或者通过至少一个的平面相连。

相应的，本发明还提供一种滚花方法，包括：

提供本发明所提供的滚花轮；提供待处理件，所述待处理件具有待处理表面；装配所述滚花轮和所述待处理件，使所述滚花轮体部的滚花面与所述待处理件的待处理表面相接触；使所述滚花面向所述待处理面施加过盈压力，进行滚花。

参考图9，示出了本发明滚花方法一实施例的设备示意图。

首先，本发明所提供的滚花轮210。

具体的，所述滚花轮210的具体技术方案与前述实施例相同。本发明在此不再赘述。

之后，提供待处理件220，所述待处理件220具有待处理表面。

本实施例中，所述滚花方法用于对溅射工艺中使用的环件结构进行表面滚花处理，因此所述待处理件220为溅射工艺中所使用的环件结构。其中，所述环件结构的表面为待处理表面。

需要说明的是，为了提高所形成表面花纹的质量，本实施例中，提供所述待处理件220的步骤之前，所述滚花方法还包括：对所述待处理件220的待处理表面进行表面抛光。具体的，对所述待处理件220的待处理表面进行表面抛光的步骤包括：对所述环件结构的表面进行表面抛光处理。

接着，装配所述滚花轮210和所述待处理件220，使所述滚花轮210体部的滚花面与所述待处理件220的待处理表面相接触。

需要说明的是，本实施例中，通过机床实现滚花，所述滚花轮210具有通孔。相应的，进行滚花的机床上配置有刀杆200。所述滚花轮210通过通孔套设于所述刀杆200上。

所述机床上还设置有用于固定所述待处理件220的固定件。所以装配所述待处理件220的步骤包括：将待处理件220设置于所述机床的固定件上。

所述刀杆与所述固定件可以相对移动，所以在实现所述滚花轮210和所述刀杆的固定连接，实现所述待处理件220与所述固定件的固定连接之后，调整所述刀杆和所述固定件的相对位置，使所述滚花轮210的滚花面与所述待处理件220的待处理表面相接触。

之后，使所述滚花面向所述待处理面施加过盈压力，进行滚花。

具体的，本实施例中，所述刀杆200为可动刀杆。所述机床通过刀杆200使所述滚花轮210向所述待处理件220的表面施加压力；此外，在施加压力的同时，所述机床还通过刀杆200向所述滚花轮210施加沿所述环件结构环形切线方向的给进，使所述滚花轮210在所述环件结构的表面上实现滚动，从而使实现滚花。

由于在滚花过程中，向所述滚花轮210施加的是过盈压力，所以在进行滚花时，能够使所述待处理件220的材料填满所述滚花轮210表面的凹槽，从而形成花纹，能够有效的所形成花纹深度过浅，从而可以有效改善所形成环件结构在使用过程中出现剥落的问题。而且由于所述固定件周面上的凹槽是由相对的两个侧面和连接所述两个侧面的底面围成，当所述待处理件220材料填满所述滚花轮210表面的凹槽形成花纹时，围成所述凹槽的侧壁和底面均能够对所述待处理件220表面实现挤压，从而可以避免所形成花纹出现尖角结构，从而可以有效减少所形成环件结构在使用过程中出现尖端放电的问题。

此外，与现有技术中通过控制压力大小，使所述待处理件的材料部分填充所述滚花刀表面凹槽的做法相比，本发明通过施加过盈压力，使所述待处理件材料完全填充所述凹槽的做法，能够有效的降低表面滚花处理的工艺难度，有利于提高所形成花纹的质量，提高成品率。

在进行滚花的过程中，如果所述过盈压力太小，则容易使所形成花纹的深度过小，所形成环件结构容易在使用过程中出现剥落的问题；如果所述过盈压力太大，则容易造成能源浪费、增加工艺难度的问题。本实施例中，在进行滚花的过程中，向所述滚花轮施加过盈压力的过盈量在20％以内。

综上，本发明通过在所述体部滚花面内形成多个凹槽，所述凹槽包括相对设置的侧壁以及连接想对侧壁的底面。本发明的滚花轮通过所述凹槽的侧壁以及底面施加压力实现滚花，因此所形成的花纹也是有相对应的三个平面构成。所以所述滚花轮能够有效的减少尖角的形成，有利于降低滚花工艺难度，有利于提高所形成花纹的均匀程度，提高滚花合格率和稳定性。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (13)

1.一种滚花轮，其特征在于，包括：

体部，所述体部上设有滚花面；

位于所述滚花面内的多个凹槽，所述多个凹槽平行设置，所述凹槽包括相对设置的侧壁以及连接相对侧壁的底面。

2.如权利要求1所述的滚花轮，其特征在于，所述侧壁与所述底面之间的夹角在70°到110°范围内。

3.如权利要求1所述的滚花轮，其特征在于，在垂直延伸方向的平面内，所述凹槽的形状为倒梯形。

4.如权利要求3所述的滚花轮，其特征在于，在垂直延伸方向的截面内，所述凹槽底面尺寸与所述凹槽开口尺寸的比值在0.2到0.6范围内。

5.如权利要求1所述的滚花轮，其特征在于，相邻凹槽的侧壁相连。

6.如权利要求1所述的滚花轮，其特征在于，所述体部具有圆柱体结构，所述体部具有贯穿圆柱体底面的通孔，圆柱体的侧面为所述滚花面，所述凹槽沿圆柱体的轴向延伸。

7.如权利要求6所述的滚花轮，其特征在于，所述凹槽延伸方向与所述体部侧面的母线斜交。

8.如权利要求6所述的滚花轮，其特征在于，所述凹槽延伸方向与所述体部侧面的母线平行。

9.如权利要求6所述的滚花轮，其特征在于，所述通孔与所述体部同轴设置。

10.如权利要求1所述的滚花轮，其特征在于，所述体部还具有与所述滚花面垂直设置的两个端面，所述两个端面相背设置；以及连接所述端面与所述滚花面的连接面；

凹槽还延伸至所述连接面。

11.如权利要求10所述的滚花轮，其特征在于，所述连接面与所述端面之间的夹角在93°到100°范围内；所述连接面与所述滚花面之间的夹角在170°到177°范围内。

12.一种滚花方法，其特征在于，包括：

提供如权利要求1至权利要11任意一项权利要求所述的滚花轮；

提供待处理件，所述待处理件具有待处理表面；

装配所述滚花轮和所述待处理件，使所述滚花轮体部的滚花面与所述待处理件的待处理表面相接触；

使所述滚花面向所述待处理面施加过盈压力，进行滚花。

13.如权利要求12所述的滚花方法，其特征在于，进行滚花的步骤包括：向所述滚花轮施加过盈压力的过盈量在20%以内。