CN110042351B - 一种用于旋转阴极的液密封结构及真空磁控溅射装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开一种用于旋转阴极的液密封结构，在真空磁控溅射旋转阴极中采用上述液密封结构用于冷却水的动态和静态密封，所述第一密封环的一端设置有与固定件连接的键结构，另一端与第二密封环平面接触；两密封环高光洁度表面之间直接接触提供动态密封，动态密封表面提供一个合适的轴向力，保证良好的动态密封并保护动态密封表面。因此，采用上述液密封结构既可以保证高压大流量的冷却水供应，减少靶面积瘤、打弧现象；又可以确保有更高的溅射速率。并且，在真空磁控溅射旋转阴极中采用上述液密封结构可以有效的满足旋转阴极在其使用过程中对冷却循环密封结构的质量高密封性能和长期免维护的迫切需求。

Description

一种用于旋转阴极的液密封结构及真空磁控溅射装置
技术领域
本发明涉及密封结构技术领域，更具体地说，本发明涉及一种对旋转阴极的液动密封的密封结构。
背景技术
真空磁控溅射是物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)的一种。工作原理是指电子在电场E的作用下，在飞向基片过程中与氩原子发生碰撞，使其电离产生出Ar正离子和新的电子；新电子飞向基片，Ar离子在电场作用下加速飞向阴极靶，并以高能量轰击靶表面，使靶材发生溅射，在材料上完成镀膜。
磁控溅射包括很多种类，主要有平面磁控溅射和圆柱磁控溅射沉积技术。
圆柱磁控溅射阴极工作时，由减速电机通过同步带轮驱动，使靶材围绕着固定的磁条组件匀速转动，整个靶面都能位于溅射区域。冷却水直接通过靶管内侧，对靶材进行直接冷却，再通过磁条组件中心的空心轴对磁铁进行间接冷却。
现有技术中，在真空磁控溅射旋转阴极中用于冷却水的密封多数是胶圈形式，胶圈多用于静密封，用于动密封时由于耐磨性较差，容易损坏，造成漏水甚至其它不必要损失。
发明内容
本发明提供一种对旋转阴极的液密封结构，以解决现有技术中存在的上述问题。
本发明提供一种用于旋转阴极的液密封结构，其特征在于，包括固定件，第一密封环、第二密封环、压环、靶材端法兰以及弹性件；
其中，所述靶材端法兰包括法兰盘以及由法兰盘一端向外的筒结构；
所述第一密封环、第二密封环、压环、靶材端法兰的筒结构同轴设置；
所述第一密封环的一端设置有与固定件连接的键结构，另一端与第二密封环平面接触；所述第二密封环另一端与压环相抵接；
弹性件设置于所述法兰盘与所述压环之间，两端分别抵接所述法兰盘与所述压环，并在装配后呈压缩状态；
所述靶材端法兰的筒结构套接于所述压环和第二密封环外侧，并与二者密封接触；
可选的，所述第一密封环的一端设置有与固定件连接的键结构具体为由该端向外突出的花键，相应的固定件上设置有键槽。
可选的，所述第一密封环的一端设置有与固定件连接的键结构具体为设置于该段的键槽，相应的固定件上设置有向外突出的花键。
可选的，所述压环和第二密封环之间设置有静密封结构。
可选的，所述静密封结构为橡胶密封圈。
可选的，所述弹性件为弹簧。
可选的，所述法兰盘与所述法兰盘一端向外的筒结构为一体成型结构。
可选的，所述法兰盘与所述法兰盘一端向外的筒结构为分体式结构，二者之间通过花键相连接。
可选的，所述第一密封环、第二密封环为陶瓷材料。
本申请还提供一种包括上述液密封结构的真空磁控溅射装置。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明提供一种用于旋转阴极的液密封结构，包括固定件，第一密封环、第二密封环、压环、靶材端法兰以及弹性件；其中，所述靶材端法兰包括法兰盘以及由法兰盘一端向外的筒结构；所述第一密封环、第二密封环、压环、靶材端法兰的筒结构同轴设置；所述第一密封环的一端设置有与固定件连接的键结构，另一端与第二密封环平面接触；所述第二密封环另一端与压环相抵接；弹性件设置于所述法兰盘与所述压环之间，两端分别抵接所述法兰盘与所述压环，并在装配后呈压缩状态；所述靶材端法兰的筒结构套接于所述压环和第二密封环外侧，并与二者密封接触；所述靶材端法兰、压环以及第二密封环共同套接于固定件的圆柱体上，与所述圆柱体之间的空腔构成冷却液体的容纳空间。
在真空磁控溅射旋转阴极中采用上述液密封结构用于冷却水的动态和静态密封，所述第一密封环的一端设置有与固定件连接的键结构，另一端与第二密封环平面接触；两密封环高光洁度表面之间直接接触提供动态密封，动态密封表面提供一个合适的轴向力，保证良好的动态密封并保护动态密封表面。因此，采用上述液密封结构既可以保证高压大流量的冷却水供应，减少靶面积瘤、打弧现象；又可以确保有更高的溅射速率。并且，在真空磁控溅射旋转阴极中采用上述液密封结构可以有效的满足旋转阴极在其使用过程中对冷却循环密封结构的质量高密封性能和长期免维护的迫切需求。
附图说明
图1是现有技术中密封结构内部结构示意图。
图2是本申请实施例提供的液密封结构的内部结构示意图，其中所述法兰盘与所述法兰盘一端向外的筒结构为一体成型结构。
图3是本申请实施例提供的液密封结构的内部结构示意图，其中所述法兰盘与所述法兰盘一端向外的筒结构为分体式结构，二者之间通过花键相连接。
图4是本申请实施例提供的PVD产线圆柱旋转阴极部分结构图。
具体实施例
本申请公开一种用于旋转阴极的液密封结构，在真空磁控溅射旋转阴极中采用液密封结构用于冷却水的动态和静态密封，两密封环高光洁度表面之间直接接触提供动态密封，动态密封表面提供一个合适的轴向力，保证良好的动态密封并保护动态密封表面。因此，此种液密封结构有效提升了真空磁控溅射旋转阴极中旋转水密封可靠性，解决靶材表面冷却效果差避免靶面出现积瘤、打弧，提高冷却水流量确保溅射电源工作功率上限提高。
以下通过具体的实施例对本申请提供的液密封结构进行详细的介绍和说明。
图1是现有技术中密封结构内部结构示意图。图2是本申请实施例提供的液密封结构的内部结构示意图，其中所述法兰盘与所述法兰盘一端向外的筒结构为一体成型结构。图3是本申请实施例提供的液密封结构的内部结构示意图，其中所述法兰盘与所述法兰盘一端向外的筒结构为分体式结构，二者之间通过花键相连接。图4是本申请实施例提供的PVD产线圆柱旋转阴极部分结构图。可分别结合图2、图3和图4及下述说明对本申请的液密封结构进行理解。
本申请实施例提供一种用于旋转阴极的液密封结构，该液密封结构包括以下部件：固定件001，第一密封环002、第二密封环003、压环004、靶材端法兰005以及弹性件006。
下面对本申请的液密封结构进行详细介绍。本申请实施例中，第一密封环 002和第二密封环003均为环状结构。第一密封环002的一端设置有与固定件 001连接的键结构，另一端与第二密封环003平面接触；所述第二密封环003另一端与压环004相抵接。其中，所述第一密封环002的一端设置有与固定件001 连接的键结构具体为由该端向外突出的花键，相应的固定件001上设置有键槽。此外，所述第一密封环002的一端设置有与固定件001连接的键结构还可以为设置于该段的键槽，相应的固定件001上设置向外突出的花键。本实施例中，所述第一密封环002、第二密封环003均为陶瓷材料，所述第一密封环002和第二密封环003之间为高光洁度的平面。当然，第一密封环002、第二密封环003 也可以是其它材质，例如其它高硬度耐磨材质，在此不再赘述。
以上是对所述密封环结构的介绍和说明，由于第一密封环002和第二密封环003的相对运动是由压环004和靶材端法兰005的带动下运动的。下面对所述压环004和靶材端法兰005进行介绍和说明。所述靶材端法兰005包括法兰盘005-1以及由法兰盘一端向外的筒结构005-2；所述法兰盘005-1与所述法兰盘一端向外的筒结构005-2为一体成型结构，如图2所示。此外，所述法兰盘 005-1与所述法兰盘一端向外的筒结构005-2还可以为分体式结构，二者之间通过花键相连接，如图3所示；本实施例中以后者为例进行说明。
所述第一密封环002、第二密封环003、压环004、靶材端法兰的筒结构005-2 同轴设置；弹性件006设置于所述法兰盘005-1与所述压环004之间，两端分别抵接所述法兰盘005-1与所述压环004；弹性件006在装配后呈压缩状态；本实施例中，所述弹性件006为弹簧；所述靶材端法兰的筒结构005-2套接于所述压环004和第二密封环003外侧，并与二者密封接触；所述靶材端法兰005、压环 004以及第二密封环003共同套接于固定件001的圆柱体上，与所述圆柱体之间的空腔构成冷却液体的容纳空间。
本申请提供的液密封结构可以应用在真空磁控溅射旋转阴极中用于冷却水的动态密封情景。一般情况下，适用于真空磁控溅射旋转阴极中用于冷却水的动态密封的密封结构需要确保靶材正常旋转的同时保证充足的冷却水供应。然而，现有技术多数使用胶圈形式密封，如图1所示，胶圈多用于静密封，用于动密封时由于耐磨性较差，容易损坏，造成漏水甚至其它不必要损失。本实施例中通过第一密封环002和第二密封环003结构，第一密封环002固定，电机带动靶材旋转，靶材端法兰005带动压环004、第二密封环003旋转，与第一密封环002之间产生相对运动，第一密封环002和第二密封环003两抵接平面之间发生相对位移并提供动态密封。结合本申请提供的液密封结构工作原理，采用陶瓷材料的密封环结构更可有效提升真空磁控溅射旋转阴极中旋转水密封可靠性，解决靶材表面冷却效果差避免靶面出现积瘤、打弧，提高冷却水流量确保溅射电源工作功率上限提高。
此外，本实施例中具体采用陶瓷材料的密封环结构，并以动静结合的方式可提供连续较长时间的密封工作状态，同时方便两密封环平面之间发生相对位移并提供动态密封。
图4所示为PVD产线圆柱旋转阴极部分，本发明中图2和图3为图4中的 A部分放大后的两种结果示意图。真空磁控溅射设备为提高设备产能，旋转阴极需要大功率工作，大功率就需要大量的冷却水供应，本申请在保证阴极正常旋转的同时提供高质量的水密封。
本申请的实施例可应用在PECVD设备传动系统磁流体水冷部分。PECVD 设备反应腔室内部为持续高温环境，为保证可靠性和真空下传动馈入，传动系统采用磁流体结构，但磁流体结构不耐高温，为保护磁流体不被高温损坏，加入以本申请的实施例的密封结构为主体的水冷系统可提供良好的冷却效果。
本申请虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本申请，任何本领域技术人员在不脱离本申请的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本申请的保护范围应当以本申请权利要求所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种用于旋转阴极的液密封结构，其特征在于，包括固定件，第一密封环、第二密封环、压环、靶材端法兰以及弹性件；
其中，所述靶材端法兰包括法兰盘以及由法兰盘一端向外的筒结构；
所述第一密封环、第二密封环、压环、靶材端法兰的筒结构同轴设置；
所述第一密封环的一端设置有与固定件连接的键结构，另一端与第二密封环平面接触；所述第二密封环另一端与压环相抵接；
弹性件设置于所述法兰盘与所述压环之间，两端分别抵接所述法兰盘与所述压环，并在装配后呈压缩状态；
所述靶材端法兰的筒结构套接于所述压环和第二密封环外侧，并与二者密封接触；
所述靶材端法兰、压环以及第二密封环共同套接于固定件的圆柱体上，与所述圆柱体之间的空腔构成冷却液体的容纳空间。
2.根据权利要求1所述的用于旋转阴极的液密封结构，其特征在于，所述第一密封环的一端设置有与固定件连接的键结构具体为由该端向外突出的花键，相应的固定件上设置有键槽。
3.根据权利要求1所述的用于旋转阴极的液密封结构，其特征在于，所述第一密封环的一端设置有与固定件连接的键结构具体为设置于该端的键槽，相应的固定件上设置有向外突出的花键。
4.根据权利要求1所述的用于旋转阴极的液密封结构，其特征在于，所述压环和第二密封环之间设置有静密封结构。
5.根据权利要求4所述的用于旋转阴极的液密封结构，其特征在于，所述静密封结构为橡胶密封圈。
6.根据权利要求1所述的用于旋转阴极的液密封结构，其特征在于，所述弹性件为弹簧。
7.根据权利要求1所述的用于旋转阴极的液密封结构，其特征在于，所述法兰盘与所述法兰盘一端向外的筒结构为一体成型结构。
8.据权利要求1所述的用于旋转阴极的液密封结构，其特征在于，所述法兰盘与所述法兰盘一端向外的筒结构为分体式结构，二者之间通过花键相连接。
9.根据权利要求1至8任一所述的用于旋转阴极的液密封结构，其特征在于，所述第一密封环、第二密封环为陶瓷材料。
10.一种真空磁控溅射装置，其特征在于，包括上述权利要求1至9任一液密封结构。
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