CN113755803B - 旋转驱动机构及平面阴极装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了旋转驱动机构及具有该旋转驱动机构的平面阴极装置，旋转驱动机构包括机架；连接组件，转动设于机架，用于固连平面阴极，具有进流通道和回流通道，进流通道和回流通道分别连通平面阴极的内部流道的两端；通水套，具有能够与进流通道保持连通的进液腔和与回流通道保持连通的排液腔；旋转驱动器，用于驱动连接组件转动以使平面阴极翻转；当旋转驱动器驱使连接组件时，用于冷却的液体依次经过进液腔、进流通道、平面阴极的内部流道、回流通道和排液腔，实现了平移阴极转动的同时保持冷却回路连通，无需配置挡板即可阻止平面阴极上的靶材遭受污染，提高真空腔室的空间利用率，提高靶基距设计的自由度，保障镀膜的均匀性。
Description
技术领域
本发明涉及磁控溅射技术领域，尤其涉及适用于平移阴极的旋转驱动机构以及具有该旋转驱动机构的平面阴极装置。
背景技术
为了在产品的表面真空镀膜，经常会在真空腔室内采用磁控溅射技术，磁控溅射的工作原理是指电子在电场的作用下，在飞向基片过程中与氩原子发生碰撞，使其电离产生出氩正离子和新的电子；新的电子飞向基片，氩正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，在溅射粒子中，中性的靶原子或分子沉积在基片上形成薄膜。
其中，阴极靶大多采用平面阴极，平面阴极工作过程中会产生大量的热量，为此，目前的平面阴极都配备有相应的冷却水路，这就导致了平面阴极不具备在真空室中可旋转的功能，在无需对工件进行真空镀膜或者更换所需镀膜的工件时，只能采用与靶材正对的挡板来防止靶材污染，这种结构会减少真空腔室的利用率，使得靶基距被迫设计为更大的数值，从而影响镀膜的均匀性、膜层有关性能和靶材的利用率。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的目的之一在于提供一种适用于平移阴极的旋转驱动机构，该旋转驱动机构能够驱使平移阴极转动而背对氩离子源，同时使得平移阴极内的冷却回路的保持连通；本发明的目的之二在于提供一种采用上述旋转驱动机构的平面阴极装置。
根据本发明第一方面实施例的旋转驱动机构，包括：机架；连接组件，转动设置在所述机架上，用于固定连接平面阴极，其内部设有进流通道和回流通道，所述进流通道的一端和所述回流通道的一端分别用于连通所述平面阴极的内部流道的两端；通水套，固定设置在所述机架上，所述通水套内设有能够与所述进流通道的另一端保持连通的进液腔和与所述回流通道的另一端保持连通的排液腔；旋转驱动器，设于所述机架上，与所述连接组件相连，用于驱动所述连接组件相对通水套转动以使所述平面阴极翻转。
根据本发明实施例的旋转驱动机构，至少具有如下有益效果：
以上结构的旋转驱动机构设置有用于固连平面阴极的连接组件，并在连接组件的内部设置与平面阴极的内部流道相连通的进流通道和回流通道，当旋转驱动器驱使连接组件和平面阴极转动时，用于冷却的液体依次经过进液腔、进流通道、平面阴极的内部流道、回流通道和排液腔，从而实现了平移阴极转动的同时保持冷却回路的连通，无需配置挡板即可阻止平面阴极上的靶材遭受污染，提高真空腔室的空间利用率，提高靶基距设计的自由度，保障镀膜的均匀性。
在本发明的一些实施例中，所述连接组件包括转动设置在通水套上的内轴套和位于所述内轴套的外部的外轴套，所述外轴套上设有用于固定连接所述平面阴极的连接座，所述旋转驱动器与所述内轴套相连，所述外轴套或者所述连接座通过联接结构与所述内轴套相连，所述外轴套与所述内轴套之间限定出第一进入通道，所述内轴套的内部具有第一排出通道，所述连接座上设有与所述第一进入通道连通的第二进入通道和与所述第一排出通道连通的第二排出通道，所述第一进入通道和所述第二进入通道组成所述进流通道，所述第一排出通道和所述第二排出通道组成所述回流通道。
在本发明的一些实施例中，所述联接结构包括固定套接在所述内轴套外部的非圆传动件，所述连接座的内部设有与所述非圆传动件相匹配的结合凹槽。
在本发明的一些实施例中，所述结合凹槽设于所述连接座朝向所述外轴套的端面上，所述外轴套朝向所述连接座的端部上设有限制所述非圆传动件沿所述外轴套的轴向移动的限位平面，所述非圆传动件上开设有若干将所述第一排出通道与所述第二排出通道相连通的连通孔。
在本发明的一些实施例中，所述外轴套靠近所述连接座的端部设有法兰盘，所述法兰盘与所述连接座通过螺栓组件相连，且所述法兰盘与所述连接座相接触的端面之间设有第一密封圈。
在本发明的一些实施例中，所述机架上设有活动套装在所述外轴套的外部的磁流体密封件。
在本发明的一些实施例中，所述机架上设有能够与所述平面阴极电性连接的通电组件。
在本发明的一些实施例中，所述连接座、所述外轴套均由导电材质构成，所述连接座与所述平面阴极电性连接，所述通电组件包括与所述外轴套的圆周壁面相抵的电刷。
在本发明的一些实施例中，所述通水套的内部设有位于所述进液腔之内的分水套，所述分水套绕其圆周表面间隔分布有多个通水孔，所述通水孔与所述进流通道相连通。
本发明第二方面实施例的平面阴极装置，包括上述任一技术方案的旋转驱动机构。该平面阴极装置能够转动至靶材背对氩离子源，同时保持冷却回路的连通，提高真空腔室的空间利用率，提高靶基距设计的自由度，保障镀膜的均匀性。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明的旋转驱动机构的一种实施例的结构示意图；
图2为图1的实施例的内部截面示意图；
图3为图2的法兰盘与连接座的连接处的结构分解示意图；
图4为本发明的平面阴极装置的一种实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参见图1、图2和图4，本发明的旋转驱动机构，包括：机架100；连接组件200，转动设置在机架100上，用于固定连接平面阴极10，其内部设有进流通道201和回流通道202，进流通道201的一端和回流通道202的一端分别用于连通平面阴极10的内部流道的两端；通水套300，固定设置在机架100上，通水套300内设有能够与进流通道201的另一端保持连通的进液腔310和与回流通道202的另一端保持连通的排液腔320；旋转驱动器400，设于机架100上，与连接组件200相连，用于驱动连接组件200相对通水套300转动以使平面阴极10翻转。
以上结构的旋转驱动机构设置有用于固连平面阴极10的连接组件200，并在连接组件200的内部设置与平面阴极10的内部流道相连通的进流通道201和回流通道202，当旋转驱动器400驱使连接组件200和平面阴极10转动时，用于冷却的液体依次经过进液腔310、进流通道201、平面阴极10的内部流道、回流通道202和排液腔320，从而实现了平移阴极转动的同时保持冷却回路的连通，无需配置挡板即可阻止平面阴极10上的靶材遭受污染，提高真空腔室的空间利用率，提高靶基距设计的自由度，保障镀膜的均匀性。
参见图2和图3，在本发明的一些实施例中，连接组件200包括转动设置在通水套300上的内轴套210和位于内轴套210的外部的外轴套220，外轴套220上设有用于固定连接平面阴极10的连接座230，旋转驱动器400与内轴套210相连，外轴套220或者连接座230通过联接结构203与内轴套210相连，外轴套220与内轴套210之间限定出第一进入通道2011，内轴套210的内部具有第一排出通道2021，连接座230上设有与第一进入通道2011连通的第二进入通道2012和与第一排出通道2021连通的第二排出通道2022，第一进入通道2011和第二进入通道2012组成进流通道201，第一排出通道2021和第二排出通道2022组成回流通道202。
以上结构的连接组件200利用连接座230与平面阴极10固定连接，在连接座230上设置第二进入通道2012以将第一进入通道2011和平面阴极10的内部流道的输入端相连通，在连接座230上设置第二排出通道2022以将第一排出通道2021和平面阴极10的内部流道的输出端相连通，连接组件200由内轴套210、外轴套220、连接座230等部分组成，方便各个通道通过钻孔的方式制造，降低生产难度。
参见图3，在本发明的一些实施例中，联接结构203包括固定套接在内轴套210外部的非圆传动件2031，连接座230的内部设有与非圆传动件2031相匹配的结合凹槽2032。当旋转驱动器400驱动内轴套210转动时，非圆传动件2031与结合凹槽2032相配合使得连接座230和外轴套220跟随内轴套210一起转动。当然，在其他实施例中，联接结构203还可以替代为传动键和与传动键相配合的键槽，只要联接结构203能够实现内轴套210、外轴套220、连接座230一起转动即可。
参见图3，在本发明的一些实施例中，结合凹槽2032设于连接座230朝向外轴套220的端面上，外轴套220朝向连接座230的端部上设有限制非圆传动件2031沿外轴套220的轴向移动的限位平面2211，非圆传动件2031上开设有若干将第一排出通道2021与第二排出通道2022相连通的连通孔。限位平面2211能够避免非圆传动件2031脱离结合凹槽2032，确保内轴套210与外轴套220始终共同转动。结合凹槽2032设于连接座230朝向外轴套220的端面方便加工生产，然而，非圆传动件2031设置的位置则可能部分阻隔第一排出通道2021和第二排出通道2022，因此，连通孔能够解决这一问题。
参见图3，在本发明的一些实施例中，外轴套220靠近连接座230的端部设有法兰盘221，法兰盘221与连接座230通过螺栓组件相连，且法兰盘221与连接座230相接触的端面之间设有第一密封圈222。法兰盘221与连接座230通过螺栓组件相连便于组装和拆卸，第一密封圈222能够避免液体从第一排出通道2021与第二排出通道2022的连接处向外溢出。
参见图1和图2，在本发明的一些实施例中，机架100上设有活动套装在外轴套220的外部的磁流体密封件500。采用磁流体密封件500能够极大程度地消除外轴套220相对磁流体密封件500转动的摩擦力，而且稳定性好。
在本发明的一些实施例中，为了给平面阴极10供电以使平面阴极10具有低电势，机架100上设有能够与平面阴极10电性连接的通电组件。
参见图4，在本发明的一些实施例中，连接座230、外轴套220均由导电材质构成，连接座230与平面阴极10电性连接，通电组件包括与外轴套220的圆周壁面相抵的电刷700。通过以上结构来对平面阴极10供电，避免大量增设导电部件，既降低了成本，又方便组装生产。
参见图2，在本发明的一些实施例中，通水套300的内部设有位于进液腔310之内的分水套600，分水套600绕其圆周表面间隔分布有多个通水孔610，通水孔610与进流通道201相连通。当用于冷却的液体进入进液腔310后，液体能途径各个通水孔610进入进流通道201之内，使得液体能够快速且均匀地进入进流通道201。
参见图4，本发明还公开了一种平面阴极装置，该平面阴极装置包括上述任一技术方案的旋转驱动机构，平面阴极10的内部流道的两端分别与进流通道201和回流通道202相连通，从而形成对平面阴极10上的电磁铁和靶材进行冷却的冷却回路。该平面阴极装置能够转动至靶材背对氩离子源，同时保持冷却回路的连通，提高真空腔室的空间利用率，提高靶基距设计的自由度，保障镀膜的均匀性。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.旋转驱动机构，其特征在于，包括：
机架(100)；
连接组件(200)，转动设置在所述机架(100)上，用于固定连接平面阴极(10)，其内部设有进流通道(201)和回流通道(202)，所述进流通道(201)的一端和所述回流通道(202)的一端分别用于连通所述平面阴极(10)的内部流道的两端；
通水套(300)，固定设置在所述机架(100)上，所述通水套(300)内设有能够与所述进流通道(201)的另一端保持连通的进液腔(310)和与所述回流通道(202)的另一端保持连通的排液腔(320)；
旋转驱动器(400)，设于所述机架(100)上，与所述连接组件(200)相连，用于驱动所述连接组件(200)相对通水套(300)转动以使所述平面阴极(10)翻转；
所述连接组件(200)包括转动设置在通水套(300)上的内轴套(210)和位于所述内轴套(210)的外部的外轴套(220)，所述外轴套(220)上设有用于固定连接所述平面阴极(10)的连接座(230)，所述旋转驱动器(400)与所述内轴套(210)相连，所述外轴套(220)或者所述连接座(230)通过联接结构(203)与所述内轴套(210)相连，所述外轴套(220)与所述内轴套(210)之间限定出第一进入通道(2011)，所述内轴套(210)的内部具有第一排出通道(2021)，所述连接座(230)上设有与所述第一进入通道(2011)连通的第二进入通道(2012)和与所述第一排出通道(2021)连通的第二排出通道(2022)，所述第一进入通道(2011)和所述第二进入通道(2012)组成所述进流通道(201)，所述第一排出通道(2021)和所述第二排出通道(2022)组成所述回流通道(202)；所述联接结构(203)包括固定套接在所述内轴套(210)外部的非圆传动件(2031)，所述连接座(230)的内部设有与所述非圆传动件(2031)相匹配的结合凹槽(2032)；所述结合凹槽(2032)设于所述连接座(230)朝向所述外轴套(220)的端面上，所述外轴套(220)朝向所述连接座(230)的端部上设有限制所述非圆传动件(2031)沿所述外轴套(220)的轴向移动的限位平面(2211)，所述非圆传动件(2031)上开设有若干将所述第一排出通道(2021)与所述第二排出通道(2022)相连通的连通孔；
所述机架(100)上设有能够与所述平面阴极(10)电性连接的通电组件；所述连接座(230)、所述外轴套(220)均由导电材质构成，所述连接座(230)与所述平面阴极(10)电性连接，所述通电组件包括与所述外轴套(220)的圆周壁面相抵的电刷(700)。
2.根据权利要求1所述的旋转驱动机构，其特征在于：
所述外轴套(220)靠近所述连接座(230)的端部设有法兰盘(221)，所述法兰盘(221)与所述连接座(230)通过螺栓组件相连，且所述法兰盘(221)与所述连接座(230)相接触的端面之间设有第一密封圈(222)。
3.根据权利要求1所述的旋转驱动机构，其特征在于：
所述机架(100)上设有活动套装在所述外轴套(220)的外部的磁流体密封件(500)。
4.根据权利要求1所述的旋转驱动机构，其特征在于：
所述通水套(300)的内部设有位于所述进液腔(310)之内的分水套(600)，所述分水套(600)绕其圆周表面间隔分布有多个通水孔(610)，所述通水孔(610)与所述进流通道(201)相连通。
5.平面阴极装置，其特征在于，包括如权利要求1-4任一项所述的旋转驱动机构。
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