CN111593307A - 一种磁流体端头及磁控溅射靶 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种磁流体端头，应用于磁控溅射靶，包括外壳、设置于所述外壳内的磁流体组件、以及空心轴组件。所述空心轴组件设置于所述外壳内，并进一步包括内空心轴和外空心轴；所述内空心轴内接于所述外空心轴中，用于连接溅射靶头；其中，所述磁流体组件设置于所述外壳和所述外空心轴之间，所述外空心轴能够将所述磁流体组件与所述内空心轴隔离。本发明实施例还提供一种磁控溅射靶，包括以上所述的磁流体端头、与所述磁流体端头可拆卸连接的溅射靶头和运动机构。本发明实施例能够解决磁控溅射靶中磁流体密封装置及与其相连部件的漏电安全问题，防止发生磁控溅射靶中阴阳极短路问题，从而提高磁控溅射靶的安全性。

Description

一种磁流体端头及磁控溅射靶

技术领域

本发明实施例涉及一种磁流体端头及包含所述磁流体端头的磁控溅射靶。

背景技术

磁流体是一种对磁场敏感、可流动的新型材料，是由直径为纳米量级的磁性固体颗粒均匀分散在基载液中而形成的一种稳定的胶体溶液，它既具有液体的流动性又具有固体磁性材料的磁性，当磁流体注入磁场的间隙时，它可以充满整个间隙，形成一种"液体的O型密封圈"，常用于将旋转运动传递到真空环境的密封装置中。

卷绕式磁控溅射镀膜设备常用于在不锈钢卷材上镀膜，靶芯组件是它的主要组成部分之一，主要用于提供磁场和靶材的冷却等。目前，靶芯组件通常是由水管靶头、聚合物、T型轴套、o-ring、石墨环、弹簧、垫圈、铜螺母、T型袖套等多个部件构建而成，再配合磁流体一起使用，以实现真空密封，使靶材在真空环境腔室内旋转。其中：水管靶头用于实现靶芯与靶材的同心，并在其内部提供冷却水路；聚合物用于防止靶材在旋转过程中对靶头与袖套之间的磨损；T型轴套用于与石墨环配合实现机械密封；o-ring用于在石墨环的内部形成一层密封面；石墨环用于与o-ring和T型轴套的端面形成机械密封面，防止漏水；弹簧用于为石墨环与T型轴套提供一定的压力，保证机械密封度；垫圈用于防止弹簧的旋转造成机械密封不足；铜螺母用于控制弹簧的压缩量进而控制弹簧的压力；T型袖套用于实现靶材内部与外部隔离，并与靶材连动提供靶材旋转的动力；磁流体用于隔离基座门与外界，起真空密封作用。在磁控溅射时，靶芯的磁场方向固定即靶芯固定，T型袖套与靶材连接通过马达带动旋转，利用o-ring、石墨环、T型轴承、弹簧实现机械密封，保证水路在旋转过程中不会漏水。然而在实际的实施过程中，这种方案存在以下不足之处：

1、各组件之间绝缘性能不好，磁流体端头、以及与磁流体端头连接的部件，例如：靶材冷却水管、同步轮、马达皮带等容易带电，存在安全隐患，需要增加额外的绝缘保护装置；

2、这种机械密封结构的磨损量大，易损耗，更换频率高，成本高。

发明内容

本发明实施例要解决的问题是针对以上存在的不足，提供一种能够提高安全性的磁流体端头以及包含所述磁流体端头的磁控溅射靶。

根据本发明实施例的一个方面，提供一种磁流体端头，应用于磁控溅射靶，包括外壳、以及设置于所述外壳内的磁流体组件，还包括空心轴组件，所述空心轴组件设置于所述外壳内，并且进一步包括：内空心轴和外空心轴；所述内空心轴，内接于所述外空心轴中，用于连接溅射靶头；

其中，所述磁流体组件设置于所述外壳和所述外空心轴之间，所述外空心轴能够将所述磁流体组件与所述内空心轴隔离。

优选的，所述内空心轴与所述溅射靶头连接的一端从所述外壳中伸出。

优选的，所述磁流体端头还包括用于对所述内空心轴进行绝缘的绝缘组件。

优选的，所述绝缘组件包括：设置于所述外空心轴的内壁和内空心轴外壁之间的绝缘层、设置于所述内空心轴的伸出端与所述外空心轴的端面之间的绝缘垫、以及设置于所述内空心轴的伸出端与所述外壳的端面之间的绝缘体。

优选的，还包括供电组件，所述供电组件设置于所述内空心轴上，包括碳刷以及与碳刷连接的导电环，所述碳刷与外部电源连接，所述导电环与所述内空心轴接触连接。

优选的，所述供电组件设置于所述内空心轴与所述溅射靶头连接一端的相对端，

所述绝缘组件还包括：绝缘环、绝缘套和绝缘外壳；

所述绝缘环，设置于所述供电组件与所述外空心轴之间，用于支撑所述绝缘层和隔离所述供电组件和所述外空心轴；

所述绝缘外壳，设置于所述供电组件外部，并与所述外壳的端面接触，用于隔离所述供电组件和所述外壳；

所述绝缘套，设置于所述供电组件和所述绝缘外壳之间，用于隔离碳刷，降低漏电风险。

优选的，还包括内接于所述内空心轴内的转接管，所述转接管用于连接所述溅射靶头的靶头，转接管的内部空腔与所述溅射靶头的冷却结构连通。

优选的，所述磁流体组件包括有极靴、极齿和永磁铁，

所述极靴套设于外空心轴上，所述极齿设置于极靴与外空心轴之间；

所述极靴的内壁上设有凹槽，所述永磁铁设置于所述凹槽内；

所述极齿的间隙内填充有磁性液体。

优选的，外空心轴采用可导磁材料制成，所述磁性液体采用纳米级的四氧化三铁颗粒制成，所述极靴和外壳之间设有一个或多个第八密封圈。

本发明实施例能够解决磁控溅射靶中磁流体端头，以及与磁流体端头相连的部件，例如：水管靶头、同步轮、马达皮带等容易带电的安全，防止发生磁控溅射靶中阴阳极短路问题，提高磁控溅射靶的安全性。

本发明实施例所述磁流体端头，应用于磁控溅射靶，通过在在磁流体端头中设置绝缘组件，既阻隔了内空心轴的电荷传递到外壳使磁流体端头外壳带电，避免需要增加绝缘保护装置，使结构简单；也阻隔了电荷传递到马达皮带、以及用于连接磁控溅射靶的转接管，提高了使用安全性。

根据本发明实施例的另一个方面，提供一种磁控溅射靶，包括以上所述的磁流体端头、运动机构和溅射靶头；

所述溅射靶头，与所述磁流体端头可拆卸连接，用于提供磁控溅射磁场和靶材；

所述运动机构，与所述磁流体端头可拆卸连接，用于为所述磁流体端头提供旋转动力。

所述运动机构包括同步轮，所述同步轮与所述内空心轴连接，用于带动所述内空心轴转动。

本发明实施例磁控溅射靶由于采用了如上所述的磁流体端头，可以解决磁流体端头以及与磁流体端头连接部件，例如：冷却管道、同步轮、马达皮带等容易带电的问题，避免磁控溅射靶中带电组件发生阴阳极短路问题，影响机台的稳定性。此外，将多种组件功能融合于一体，简化组建的工作量，且易损件为低廉的密封圈，可大幅度降低成本。

附图说明

图1为实施例1中磁流体端头的结构示意图；

图2为实施例2中溅射靶头的结构示意图；

图3为实施例2中靶芯的内部结构示意图；

图4为实施例2中磁控溅射靶的结构示意图；

图5为图4中磁控溅射靶的剖面图；

图6为实施例2中基座门的剖面图。

图中：1-外壳；11-极靴；12-永磁铁；13-极齿；14-第一螺栓；15-第二螺栓；16-第三螺栓；21-外空心轴；22-内空心轴；31-绝缘体；32-绝缘垫；33-绝缘层；34-绝缘环；35-绝缘套；36-绝缘外壳；41-第一轴承；42-第二轴承；43-轴承隔环；51-第一密封圈；52-第二密封圈；53-第三密封圈；54-第四密封圈；55-第五密封圈；56-第六密封圈；57-第七密封圈；58-第八密封圈；61-第一X型密封圈；62-第二X型密封圈；63-第三X型密封圈；71-第一卡簧；72-第二卡簧；81-外螺纹环；82-键槽；83-第一轴套；84-油封；85-油孔；86-导电环；87-碳刷；88-同步轮；9-转接管；91-第一进水管；92-第一出水管；

100-靶芯；101-靶头；102-靶尾；103-尼龙套；104-导向键；105-定位销；106-永磁铁组；200-背管；201-靶材；202-第九密封圈；300-上端盖；301-回水孔；302-DSS端盖；303-扇垫；304-平垫；305-第四螺栓；306-第五螺栓；307-密封盖；308-第三轴承；400-下端盖；401-靶筒护套；402-大螺母；403-第四X型密封圈；404-第十密封圈；405-第三卡簧；406-第二轴套；

700-基座门；701-密封盖；702-密封圈；703-真空室。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

由于现有技术中磁流体端头因磁流体导电而导致整个密封结构外壳都带电，在用于密封磁控溅射靶时，造成冷却管道、同步轮、马达皮带等附加组件也带电，存在安全隐患大等问题，需要额外增加绝缘保护装置，带来极大不便，因此本发明实施例提供一种磁流体端头，应用于磁控溅射靶，包括外壳、以及设置于所述外壳内的磁流体组件，还包括：

空心轴组件，所述空心轴组件设置于所述外壳内，并且进一步包括：内空心轴和外空心轴；所述内空心轴，内接于所述外空心轴中，用于连接溅射靶头；

其中，所述磁流体组件处于所述外壳和所述外空心轴之间，所述外空心轴能够将所述磁流体组件与所述内空心轴隔离。

相应的，本发明实施例还提供一种磁控溅射靶，包括上述的磁流体端头、溅射靶头和运动机构；

所述溅射靶头，与所述磁流体端头可拆卸连接，用于提供磁控溅射磁场和靶材；

所述运动机构，与所述磁流体端头可拆卸连接，用于为所述磁流体端头提供旋转动力。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种磁流体端头，应用于磁控溅射靶，包括：外壳1、以及设置于外壳1内的磁流体组件。

所述磁流体端头还包括：空心轴组件，空心轴组件设置于所述外壳1内，用于连接溅射靶头并为其中的靶材传递磁控溅射所需的负电压及旋转动力。

进一步的，所述空心轴组件包括：外空心轴21和内空心轴22。内空心轴22内接于外空心轴21中，用于连接溅射靶头；

进一步的，磁流体组件设置于外壳1和外空心轴21之间，外空心轴21能够将磁流体组件与内空心轴22隔离；内空心轴22用于连接溅射靶头，外空心轴21的外壁与外壳1连接，外空心轴21采用可导磁材料制成，外壳1采用无磁材料制成。

进一步的，所述磁流体端头还包括绝缘组件，绝缘组件设置于外空心轴21和内空心轴22之间，用于阻隔内空心轴22的电荷传递到外空心轴21，用于阻隔内空心轴22的电荷传递到外空心轴21，再传递到磁流体端头的外壳1，即用于对所述内空心轴22进行绝缘。

具体来说，内空心轴22与所述溅射靶头连接的一端从外壳1中伸出，绝缘组件包括：设置于外空心轴的内壁和内空心轴外壁之间的绝缘层33、设置于内空心轴的伸出端与外空心轴的端面之间的绝缘垫32、以及设置于内空心轴的伸出端与外壳的端面之间的绝缘体31。

进一步的，在外空心轴21的内壁和内空心轴22外壁之间设置绝缘层33，并设置第七密封圈57；同时，在外空心轴21的上端与内空心轴22的连接处设置绝缘垫32，并在绝缘垫32与内空心轴22之间设置第三密封圈53，在绝缘垫32与外空心轴21之间设置第六密封圈55，用于使带负电荷的内空心轴22与外空心轴21之间绝缘，避免磁流体端头的整体结构带负电，同时实现对内空心轴22和外空心轴21的真空密封。

在磁流体端头的外壳1的上端设置绝缘体31，在绝缘体31与外壳1的连接处设置第四密封圈54，用于实现绝缘体31与外壳1的密封连接。绝缘体31与内空心轴22的上端的外壁连接，在其连接处设置第一X型密封圈61，第一X型密封圈61由于具有作用稳定，不易变形，密封面极大等特点，可以实现与内空心轴22之间的动态密封。在绝缘体的上端设置有凸起311，可阻挡掉落的磁控溅射物进入绝缘体31与内空心轴22的连接处，影响绝缘性和密封性。绝缘体31采用硬度高、在200℃环境下长期稳定、耐腐蚀的PEEk材料(即聚醚醚酮，英文名称polyetheretherketone，简称PEEK)，当然，也可以采用其他类似性能的材料。

具体的，所述磁流体组件设置于外壳1内，包括有极靴11、极齿13和永磁铁12。

极靴11套设于外空心轴21上，极靴11与外空心轴21之间设置有极齿13，极齿13与外空心轴21的间隙内填充有磁性液体(即液态磁性材料)，本实施例中采用主要成份为纳米级的四氧化三铁颗粒的磁性液体；极靴11的外壁与外壳1连接，在极靴11与外壳1之间设置有一个或多个第八密封圈58，从而实现真空密封；极靴11的内壁上设有凹槽，永磁铁12设置于凹槽内。本实施例中，永磁铁12可采用N-S,S-N型永磁铁，其与极靴11、外空心轴21一同形成磁场回路。磁性液体在永磁铁12提供磁力的磁场中填充在极齿13与外空心轴21之间的间隙中。

在外壳1与外空心轴连接处的上下两端各设置有第二轴承42(本实施例对第二轴承的数量不做进一步限定)，通过第二轴承42，实现外孔轴21与内空心轴同步旋转。

进一步的，磁流体端头还包括供电组件，供电组件设置于内空心轴22上，并处于内空心轴22与所述溅射靶头连接一端的相对端。

供电组件包括碳刷87以及与碳刷连接的导电环86，碳刷87与外部电源连接，导电环86还与内空心轴22接触连接，将电压通过内空心轴22传递到溅射靶头，以提供磁控溅射所需的电压。

进一步的，所述绝缘组件还包括：绝缘外壳36、绝缘环34、绝缘套35。其中，绝缘环34设置于供电组件与外空心轴21之间，用于支撑绝缘层33和隔离供电组件和外空心轴21；绝缘外壳36设置于供电组件外部，并与所述外壳的端面接触，用于隔离供电组件和外壳1；绝缘套35设置于供电组件和绝缘外壳36之间，用于隔离碳刷87，降低漏电风险。

具体的，在外壳1的端面上设置有环形的绝缘外壳36，绝缘外壳36用第一螺栓14固定在外壳1的端面上，用于保障设置于磁流体端头的供电组件的用电安全。在绝缘外壳36的环形空腔的内部设置有导电环86、碳刷87、绝缘环34、以及绝缘套35，其中：绝缘环34通过第二螺栓15连接在外空心轴21的底端，且与绝缘层33底端接触，用于固定和支撑绝缘层33，避免其脱落，还用于隔离导电环和外空心轴；导电环86用第三螺栓16连接在内空心轴22上，碳刷87安装在导电环86的外壁上；绝缘套35安装在导电环86与绝缘外壳36之间，并在绝缘套35与绝缘环34、导电环87的连接处分别设置有第二X型密封圈62和第三X型密封圈63，实现动密封，避免绝缘套35在安装或工作运行中与绝缘环34、导电环86接触，以免造成磨损和增加漏电风险，在维护时，只需更换第二X型密封圈62和第三X型密封圈63即可，可以极大地降低成本。在工作运行时，碳刷87可能出现的放电现象，本实施例通过绝缘套35将碳刷87隔离，可降低漏电风险。

进一步的，导电环86采用导电性能优良的材料，本实施例采用纯铜制作。

进一步的，本实施例中的绝缘体31、绝缘垫32、绝缘层33、绝缘环34、绝缘套35、绝缘外壳36均采用绝缘性好且耐高温材料，本实施例采用PEEK或陶瓷材料。

进一步的，所述磁流体端头还包括转接管9，转接管9内接于内空心轴22，准确的说，是转接管9的的中上部内接于内空心轴22，其下部穿过导电环86，但与导电环86之间不接触，之间留有间隙，以保持绝缘，转接管9用于连接溅射靶头的靶头，，转接管9内部空腔与溅射靶头的冷却结构连通，用于流通冷却介质。

具体的，在转接管9的上部的内壁上设置有键槽82，用于卡接溅射靶头中的导向键104。在转接管9上端的外壁与内空心轴22上端的内壁连接处设置外螺纹环81、第一轴套83、第一卡簧71、第二密封圈52、油封84，通过外螺纹环81、第一轴套83、第二密封圈52、油封84的配合，实现转接管9外壁与内空心轴22内壁的密封连接。其中：第一轴套83套接在转接管9外壁，第一轴套83的上端用第一卡簧71固定，防止移位；第二密封圈52用于对第一轴套83和转接管9外壁之间的密封，防止杂质、粉尘、冷却介质等进入内空心轴22，影响陶瓷轴承及其他密封结构的正常工作；在第一轴套83外壁设置有油封84，油封可以起润滑作用，也可以隔绝内空心轴与转接管9，油封84靠近连接溅射靶头的一端设置有外螺纹环81，外螺纹环81与内空心轴22进行螺纹连接，用于固定油封84；在油封84的位置设置有油孔85，用于添加润滑油以降低轴套第一83与内空心轴22之间的磨损，油封84可以防止在内空心轴22旋转过程中的润滑油损失和油污染。

内空心轴22与转接管9的连接处的中下部，设置有第一轴承41，第一轴承41采用绝缘性良好的陶瓷轴承，通过第一轴承41实现内空心轴22与转接管9的绝缘以及活动连接，第一轴承41的数量为一个或多个，本实施例中第一轴承41的数量为两个。这样做不仅可以确保内空心轴22与转接管9同心，从而保证内空心轴22与溅射靶头的靶芯同心，还能使内空心轴22和转接管9之间绝缘，避免内空心轴22上的电荷传递到转接管9再传递到磁控溅射靶，造成短路，影响磁控溅射的稳定性。为了避免在运行过程中，发生内空心轴22移位或偏心，还设置了轴承隔环43和第二卡簧72，轴承隔环43采用陶瓷材料支撑，将轴承隔环43安装在第一轴承41中间，将第二卡簧72安装在第一轴承41的上下两端，对第一轴承41进行固定，防止第一轴承41在工作时移位。

本实施例中，通过在磁流体端头中设置绝缘组件，既阻隔了内空心轴的电荷传递到外壳使磁流体端头外壳带电，避免需要增加绝缘保护装置，使结构简单；也阻隔了电荷传递到传送皮带、以及通过转接管连接溅射靶头，提高了使用安全性；用同心密封圈实现静密封，其使用寿命长，X型密封圈实现动密封，只需要定期更换X型密封圈就能实现与现有技术相同的效果，从而降低成本。

实施例2

如图1-图5所示，本实施例提供一种磁控溅射靶，包括实施例1中提供的磁流体端头，还包括溅射靶头和运动机构，

所述溅射靶头，与所述磁流体端头可拆卸连接，用于提供磁控溅射磁场和靶材；

所述运动机构，与所述磁流体端头可拆卸连接，用于为所述磁流体端头提供旋转动力。

进一步的，所述溅射靶头包括靶芯100，以及连接在靶芯100两端的上端盖300和下端盖400，在上端盖300和下端盖400之间设置有背管200，上端盖300、下端盖400、背管200、靶芯100一起构成密封空间，背管200用于安装靶材201，背管200和靶芯100为同心设置。

进一步的，所述溅射靶头的结构还包括连接盖307、第三轴承308、DSS端盖302、扇垫303、平垫304、第九密封圈202、空腔500、靶筒护套401、大螺母402、第四X型密封圈403、第二轴套215、第十密封圈404、尼龙套103、靶尾102、靶头101。

具体来说，靶芯100的两端分别安装有上端盖300和下端盖400，上端盖300起到密封溅射靶头上部的作用。在上端盖300的上端设置有连接盖307和第三轴承308，连接盖307通过第三轴承308与上端盖300活动连接。

为了进一步防止磁控溅射时溅射物附着在上端盖300上，发生溅射物脱落，本实施例在上端盖300上设置了DSS(全称Dark Space Shield)端盖302，DSS端盖302用第五螺栓306连接在上端盖300上，在其连接处设置扇垫303和平垫304，可以进一步实现DSS端盖300一直处于与阴极靶材201之间的绝缘状态，避免进行磁控溅射时DSS端盖302作为导体而连接阴阳两极，造成短路现象。扇垫303和平垫304为绝缘材料制成，优选陶瓷材料。DSS端盖302采用不锈钢材质，通过采用喷砂方法处理DSS端盖302的外表面，使表面附着力增大，防止磁控溅射时附着的溅射物脱落。

背管200用第四螺栓305连接安装在上端盖300和下端盖400之间，在连接处设置第九密封圈202，防止冷却介质(本实施例中采用冷却介质作为冷却介质，当然也可以采用其他的物质作为冷却介质，本实施例不做进一步限定)外漏，上端盖300、下端盖400、背管200、靶芯100的外壁一同构成一个密闭的空间，即空腔500。空腔500可以作为冷却介质的流动空间，当空腔500体积越大时，可容纳的冷却介质越多，冷却效果越好。本实施例不对空腔500的大小进行限定，可以根据工艺需求选择合适的尺寸。

背管200作为靶材201的载体，将靶材201附着在背管200上，既可以降低靶材成型的难度，还能提高靶材的强度。本实施中的靶材201可以采用金属、化合物、绝缘材料等，可以根据不同的工艺需求进行选择，本实施例不做进一步限定。

在靶芯100上靠近上端盖300的一端上安装有靶尾102，靶尾102内壁上嵌有尼龙套103，尼龙套103用于维持靶尾102和背管200之间一直存在均匀的间隙，防止靶芯与背管接触，造成磨损而损坏靶芯。在磁控溅射靶工作时，通过磨损尼龙套103实现靶材201旋转、靶芯100不旋转。在靶芯100的另一端设置有靶头101，靶头101通过定位销105固定在靶芯100上，靶头101的外壁与下端盖400连接。为了避免冷却介质外漏，在下端盖400与靶头101的连接处设置了第四X型密封圈403、第二轴套406、第十密封圈404、第三卡簧405，其中：第二轴套406设置于靶头101的外壁和下端盖400之间，密封圈404设置于第二轴套406与靶头101的连接处，第四X型密封圈403设置于第二轴套406与下端盖400的连接处，卡簧405设置于第二轴套406的下端，用于固定第二轴套406，实现对靶头101与下端盖400之间的动密封。第二轴套406优选绝缘材料，可以用于隔绝靶头与下端盖。在磁控溅射运行过程中，仅有第四X型密封圈403会磨损，只需要更换第四X型密封圈403就能实现密封，可以大大减少运行成本，降低维护难度。

将下端盖400与磁流体端头的内空心轴22的上端通过大螺母402连接固定，实现溅射靶头和磁流体结构的连接，使内空心轴22的电荷传递到溅射靶的靶材上，提供磁控溅射所需的负电压，同时带动靶材做同轴心旋转运动。在下端盖400的下端面与内空心轴22的上端面连接处设置第一密封圈51(见图1)，用于密封，防止腔室500中的冷却介质外漏。为了防止溅射物沉积到磁流体上或防止溅射物脱落到磁流体与靶材的间隙中，造成阴阳极短路，在大螺母402上设置有靶筒护套401，靶筒护套401采用绝缘、热塑性性好的合成材料，本实施例采用PEEK材料，既可以提升绝缘性，还能降低靶材与外界环境的打弧现象。

进一步的，为了控制靶芯磁场的方向，避免磁场发生变化而影响磁控溅射效果，在靶头101与转接管9连接处的靶头外壁上设置导向键104，用于控制靶芯磁场的方向。导向键104安装在转接管9内壁上设置的键槽82内。

在靶芯100的内部设置有大量的永磁铁106，以提供磁控溅射运行所需的磁场。磁控溅射运行时，会产生大量的热量，导致温度升高，为了降低高温对永磁铁106磁性的影响，在溅射靶头上设置有冷却结构，用于对靶心内的永磁铁降温。

进一步的，冷却结构包括：冷却管道和腔室500。

具体的，冷却管道设置于靶芯内部，并从靶芯100上安装的靶头101的下端伸出，用于与转接管9的内部空腔连接。将冷却管道插接到转接管9内部空腔，靶头105的外壁与转接管9的内壁连接，在连接处设置第六密封圈56，用于防止冷却介质外漏。

如图3所示，靶芯内部的冷却管道包括进水管601和回水管602，在进水管601上设置有大量的出水孔603，用于将进水管601的冷却介质喷出到腔室500。在上端盖300的靠近靶芯100的一端上设置有回水孔301，在靶芯100对应的位置上也设置有回水孔301，回水孔连通回水管602，用于作为冷却介质的回水通道。

冷却介质流通的过程：冷却介质从转接管9的第一进水管91通入，经过冷却管道中的进水管601到达靶芯100所在位置，对靶芯100内的永磁铁106进行冷却降温，同时，冷却介质从进水管601上设置的出水孔603进入腔室500，然后通过设置于上端盖上300的回收水301重新回到靶芯100内的回水管602，再经过回水管602流至转接管9，再从转接管9内部设置的第一出水管92排出。

具体的，所述运动机构包括同步轮88，同步轮88通过第三螺栓14连接在所述磁流体端头的内空心轴22上，同步轮88用于连接电动马达，以传递旋转动力，带动内空心轴22以及溅射靶头的靶材旋转。

进一步的，同步轮88采用绝缘性材料，优选塑胶或合成材料，在不降低机械强度的情况下，提高绝缘性，从而使与之连接的传送皮带也不带电荷，极大地提高了安全性。

如图4、图5、图6所示，磁控溅射靶在工作时需要在真空环境，将磁控溅射靶安装在腔体700内。在磁控溅射靶安装时，先将溅射靶头与磁流体端头连接，其中：溅射靶头的靶头105及靶头处伸出的冷却管道插接到磁流体结构中的转接管9中，靶头105下端的外壁与转接管9的内壁连接，在其连接处设置第六密封圈56，以防止冷却介质外漏，冷却管道中的进水管601和回水管602分别对接转接管中的第一进水管91和第一出水管92；下端盖400与内空心轴22的上端面连接，为磁控溅射靶传递磁控溅射所需要的负电压和旋转动力。在其连接处设置第一密封圈51，防止腔室500中的冷却介质外漏。

然后，将连接盖307安装在基座门700的上壁上设置的与连接盖307相适应的密封盖701内，既可以用于固定磁控溅射靶的一端，又可以基座门700与磁控溅射靶之间绝缘连接。磁控溅射靶的另一端通过磁流体端头安装在基座门700的下壁上，基座门700与磁流体端头上的绝缘体31连接，并在其连接处设置密封圈702，以保障真空室703与外界隔离。在绝缘体31上设置凸起311，可阻挡掉落的溅射物进入绝缘体31与内空心轴31连接部位，影响绝缘性、真空密封性。

最后，用传送皮带将同步轮88与电动马达连接，以提供磁控溅射靶的旋转的所需的旋转动力。

本实施例中的磁控溅射靶由于采用了实施例1中的磁流体端头，可以解决磁流体端头以及与磁流体端头连接部件，例如：冷却管道、同步轮、马达皮带等容易带电的问题，避免磁控溅射靶中带电组件发生阴阳极短路问题，影响机台的稳定性。此外，将多种组件功能融合于一体，简化组建的工作量，且易损件为低廉的密封圈，可大幅度降低成本。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明实施例的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种磁流体端头，应用于磁控溅射靶，包括外壳(1)、以及设置于所述外壳内的磁流体组件，其特征在于，还包括：

空心轴组件，所述空心轴组件设置于所述外壳内，并且进一步包括：内空心轴(22)和外空心轴(21)；所述内空心轴，内接于所述外空心轴中，用于连接溅射靶头；

其中，所述磁流体组件设置于所述外壳和所述外空心轴之间，所述外空心轴能够将所述磁流体组件与所述内空心轴隔离。

2.根据权利要求1所述的磁流体端头，其特征在于，所述内空心轴与所述溅射靶头连接的一端从所述外壳中伸出。

3.根据权利要求2所述的磁流体端头，其特征在于，还包括用于对所述内空心轴进行绝缘的绝缘组件。

4.根据权利要求3所述的磁流体端头，其特征在于，所述绝缘组件包括：设置于所述外空心轴的内壁和内空心轴外壁之间的绝缘层(33)、设置于所述内空心轴的伸出端与所述外空心轴的端面之间的绝缘垫(32)、以及设置于所述内空心轴的伸出端与所述外壳的端面之间的绝缘体(31)。

5.根据权利要求1所述的磁流体端头，其特征在于，还包括供电组件，所述供电组件设置于所述内空心轴上，包括碳刷以及与碳刷连接的导电环，所述碳刷与外部电源连接，所述导电环与所述内空心轴接触连接。

6.根据权利要求5所述的磁流体端头，其特征在于，所述供电组件设置于所述内空心轴与所述溅射靶头连接一端的相对端，

所述绝缘组件还包括：绝缘环(34)、绝缘套(35)和绝缘外壳(36)；

所述绝缘环(34)，设置于所述供电组件与所述外空心轴之间，用于支撑所述绝缘层和隔离所述供电组件和所述外空心轴；

所述绝缘外壳(36)，设置于所述供电组件外部，并与所述外壳的端面接触，用于隔离所述供电组件和所述外壳；

所述绝缘套(35)，设置于所述供电组件和所述绝缘外壳之间，用于隔离碳刷，降低漏电风险。

7.根据权利要求1-6任一项所述的磁流体端头，其特征在于，还包括内接于所述内空心轴内的转接管(9)，所述转接管用于连接所述溅射靶头的靶头，转接管的内部空腔与所述溅射靶头的冷却结构连通。

8.根据权利要求1-6任一项所述的磁流体端头，其特征在于，所述磁流体组件包括有极靴(11)、极齿(13)和永磁铁(12)，

所述极靴套设于外空心轴上，所述极齿设置于极靴与外空心轴之间；

所述极靴的内壁上设有凹槽，所述永磁铁设置于所述凹槽内；

所述极齿的间隙内填充有磁性液体。

9.根据权利要求8所述的磁流体端头，其特征在于，所述外空心轴采用可导磁材料制成，所述磁性液体采用纳米级的四氧化三铁颗粒制成，所述极靴和外壳之间设有一个或多个第八密封圈(58)。

10.一种磁控溅射靶，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的磁流体端头、溅射靶头和运动机构；

所述溅射靶头，与所述磁流体端头可拆卸连接，用于提供磁控溅射磁场和靶材；

所述运动机构，与所述磁流体端头可拆卸连接，用于为所述磁流体端头提供旋转动力。

11.根据权利要求10所述的磁控溅射靶，其特征在于，所述运动机构包括同步轮(88)，所述同步轮与所述内空心轴连接，用于带动所述内空心轴转动。

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