CN204644452U - 一种靶管旋转磁控柱弧靶 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种靶管旋转磁控柱弧靶，包括分水套，靶座，靶体，防水罩，磁轴；分水套内上部有带支架限位分水环，下部为轴封组；大法兰下部有屏蔽罩，上部安装有绝缘密封套，绝缘密封套上设有轴套；轴套内装有轴封组和调心轴承；轴套上有压垫、铜鼻固定在压垫上；推力球轴承上有两限位半环及环套；传动齿轮通过绝缘环与靶管上端绝缘；电机支承板安装在大法兰上，同时支承电机和分水套；靶体由结构对称的靶管和用于密封水的端盖组成；磁轴包含磁轭和装配在其上的磁体，磁轴中的磁场区被密封在防水罩内。本装置靶材利用率提高；极大地降低故障率，延长单次使用寿命；结构简单，方便装配及检修；融入一体化设计理念，利于快捷整体更换靶。

Description

一种靶管旋转磁控柱弧靶

技术领域

本实用新型涉及真空镀膜机的零部件，具体涉及到一种靶管旋转磁控柱弧靶。

背景技术

现有的靶管旋转圆柱靶，靶材利用率不高，水冷效果差，消磁快，特别是结构复杂，制造成本高，装配不便。中国实用新型专利CN 201545907U公布了一种新型靶管旋转磁控溅射圆柱靶，中国实用新型专利CN201424502Y公布了一种旋转溅射电弧柱靶装置。但在实际使用中，这些靶存在部分零件加工难度大；结构复杂，制造成本升高，装配难度大；部分结构设计不合理，故障率大；不利率整体快速更换源头等缺点。中国实用新型专利CN201309962Y公布了一种通过防护处理的磁控溅射圆柱靶，采用热缩管等对磁铁进行了防护处理，能够防止水对磁铁的腐蚀。但这种方法所采用的材料及结构是一次性的，不可重复使用；也不利于频繁更换，限制了工艺扩展范围；长期浸在水中的防护用热缩管的寿命在一定程度上限制了靶的使用寿命。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种靶管旋转磁控柱弧靶。

为达上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：提供一种靶管旋转磁控柱弧靶，包括分水套，靶座，靶体，防水罩，磁轴；

分水套下部有聚四氟乙烯垫环，分水套内上部有带支架限位分水环，下部为由带骨架轴封、平垫和压垫构成的轴封组；

靶座包括大法兰，大法兰下部有屏蔽罩，上部安装有绝缘密封套，绝缘密封 套上有轴套；轴套内装有带骨架轴封、平垫组成的轴封组和调心轴承；轴套上有压垫、铜鼻固定在压垫上；压垫上有绝缘压环；压垫上有推力球轴承；推力球轴承上有两限位半环及环套；传动齿轮通过绝缘环与靶管上端绝缘；电机支承板安装在大法兰上，同时支撑电机和分水套；

靶体由结构对称的靶材和用于密封水的端盖、用于旋转密封的靶管组成；

防水罩由不锈钢圆管和两端可拆卸密封垫将磁轭的上下端密封；

磁轴包含磁轭和装配在其上的磁体，磁轴中的磁场区被密封在防水罩内。

作为本实用新型的优化方案，采用聚四氟乙烯垫环将分水套绝缘前密封固定在电机支承板上；

作为本实用新型的优化方案，分水套内被分水环分为上进水室和下出水室，分别通过水嘴与外部进出水管相接；

作为本实用新型的优化方案，磁轭上端口与进水室相通，靶管上端口与出水室相通；

作为本实用新型的优化方案，分水环上设计加工有固定磁轴的位置，以便确定柱靶磁场的空间分布，同时也阻止其随靶管旋转；

作为本实用新型的优化方案，为了不妨碍靶管旋转，分水套下端采用带骨架轴封和不锈钢平垫、压垫构成的轴封组与外部隔离；

作为本实用新型的优化方案，整个柱靶仅仅通过螺钉实现大法兰与真空镀膜机对应装配位的装卸；

作为本实用新型的优化方案，大法兰上的密封套，起真空密封及靶与真空室之间的绝缘作用。低温工艺时一般选聚四氟乙烯材料，高温工艺时选精密陶瓷或石英玻璃件；

作为本实用新型的优化方案，轴套外通过固定在大法兰上的螺钉和绝缘环 压紧轴套、O型圈、绝缘密封套实现与真空室间的密封；

作为本实用新型的优化方案，轴套上的压垫压紧轴套内装的带骨架轴封和平垫构成的轴封组，实现旋转靶管与外界的动密封；

作为本实用新型的优化方案，轴套内装有调心轴承，利于靶管稳定旋转；

作为本实用新型的优化方案，压垫上的推力球轴承有利于减小靶管旋转时的阻力，使靶管顺畅旋转；

作为本实用新型的优化方案，推力球轴承上的两半环嵌在靶管上端的环槽中，限制靶管轴向位置；

作为本实用新型的优化方案，两半环外的限位环，防止两半环在转动中脱落；

作为本实用新型的优化方案，大齿轮通过绝缘环与靶管绝缘，绝缘环与靶管上端间用螺钉固定，并用键带动靶管旋转；

作为本实用新型的优化方案，电机支承板通过螺杆固定在大法兰上，方便快捷地进行整体换靶；

作为本实用新型的优化方案，管靶被设计成两端装配位对称结构，方便两端调换使用，提高靶材利用率；

作为本实用新型的优化方案，靶管上端为一阶梯中空管状结构，其大头端与管靶之间通过螺纹连接，并用压垫和O型圈密封；通过不同直径大小的外圆来实现真空密封，通过环槽来固定靶管的轴向位置，通过键槽来保证靶管旋转，通过中空管来保证水路畅通和内部零件装配；

作为本实用新型的优化方案，磁轴外套有可拆卸的不锈钢防水罩；

作为本实用新型的优化方案，防水罩的不锈钢管套下端部焊接有环状板，与磁轭下端配合压O型圈实现防水罩的下部密封；

作为本实用新型的优化方案，采用密封压垫与磁轭上端间压紧一O型圈实现防水罩的上部密封；

作为本实用新型的优化方案，在磁轭两端安装相对于中部长条形区域磁场强度略低的磁体；

作为本实用新型的优化方案，在磁轭中安装3级磁场强度的磁体，其中最强的磁体被安装在3路间隔的长条状槽中，中等强度的磁体被安装另外3路间隔的长条状槽中，相对最弱的磁体被安装在两端；

作为本实用新型的优化方案，所安装的磁路使得靶管表面的整体磁场强度降低到磁控溅射与离子镀技术所需求磁场强度的临界区域内；

作为本实用新型的优化方案，磁轭下端安放在推力球轴承上，推力球轴承又安装在靶管下端内，既可减小靶管旋转时的阻力，又可调心限位；

作为本实用新型的优化方案，磁轭上端为一中空细管，上端设计有冷水进口和定位销，下端设计有防水罩端板并与磁轭螺纹连接；

作为本实用新型的优化方案，磁轭下端放在推力球轴承上，推力球轴承又安装在靶管下端内，既可减小靶管旋转时的阻力，又可调心限位。

附图说明

图1为本实用新型的总装图；

图2为靶管上端结构示意图；

图3为磁轭的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。

本实用新型提供一种靶管旋转磁控柱弧靶，包括分水套1，靶座，靶体，防水罩和磁轴。

分水套1通过聚四氟乙烯垫2绝缘后固定在电机支承板3上，顶端由可拆卸盖板4配合O型圈5密封。可拆卸盖板4的可通水支架上连接有分水环6，将分水套1分隔成进水室和出水室两个区室，磁轭上端42与进水室相通，靶管上端33与出水室相通。分水环6还可以固定磁轴的空间位置，以便确定柱靶磁场的空间分布，同时也阻止其随靶管旋转。挡水环7挡住固定分水环6的螺钉8，辅助分隔进出水室。进出水通过两个水嘴9连接外部管道。为了不妨碍靶管旋转，分水套下端采用带骨架轴封10和不锈钢平垫11构成的轴封组与外部隔离。

靶座的基础是连接真空室的大法兰12，整个柱靶通过螺钉13就能实现大法兰12与真空镀膜机对应装配位的装卸，极有利于根据不同的镀膜工艺要求快捷地换靶。大法兰12下部连接有屏蔽罩14。大法兰上有绝缘密封套15，起真空密封以及靶与真空室之间的绝缘作用。低温工艺时一般选聚四氟乙烯材料，高温工艺时选精密陶瓷或石英玻璃件，可防止高温下因聚四氟乙烯材料件损坏造成的设备故障。绝缘密封套15上为轴套16，轴套16外通过固定在大法兰12上的螺钉49和绝缘环50压紧轴套16、O型圈51、绝缘密封套15和O型圈52实现与真空室间的密封；轴套16上的压垫17压紧轴套16内装的带骨架轴封18和平垫19构成的轴封组，实现旋转靶管与外界的动密封；轴套16内还装有轴承20，对靶管上端起调心作用，利于靶管稳定旋转。电连接用铜鼻53固定在压垫17上。压垫17上为推力球轴承21，有利于减小靶管旋转时的阻力，使靶管顺畅旋转。推力球轴承21上是两半环22，嵌在靶管上端的环槽中，限制靶管轴向位置。两半环22外用环23限位，防止两半环在转动中脱落。大齿轮24通过绝缘环25与靶管绝缘，绝缘环25与靶管上端间用螺钉26固定，并用键27带动靶管旋转。

可逆调速电机28固定在电机支承板3上，电机轴上用螺钉29固定小齿轮 30，小齿轮30与大齿轮24配装后带动靶管匀速旋转。电机支承板3通过4根螺杆31固定在大法兰上，不会影响快捷地换靶。

靶体包括圆管状靶材32，靶管上端33，靶管上端的压垫34，靶管下端35和端盖36。靶材32被设计成两端装配位对称结构，方便两端调换使用，提高靶材利用率。如图2所示，靶管上端33为一阶梯中空管状结构，其大头端与靶材32之间通过螺纹连接，并用压垫34和O型圈37密封；通过不同直径大小的外圆来实现密封，通过环槽来固定靶管的轴向位置，通过键槽来保证靶管旋转，通过中空管来保证水路畅通和内部零件装配；靶管上端的这种阶梯状设计，既便于零件装配，也使得整个靶座合理布局，有效利用及节约了空间。靶管下端35和靶材32通过螺纹连接，并用螺钉38紧固的端盖36压住O型圈39密封。

防水罩包括不锈钢管套40，管套上端的密封压垫41，磁轭上端42，磁轭下端43，配以O型圈44和O型圈45。不锈钢管套40下端部焊接有环状板，用磁轭下端43压紧O型圈45实现下部密封；管套上端的密封压垫41与磁轭上端间安放O型圈44实现上部密封。防水罩的上下部都采用螺纹紧固，可拆卸。这种防水罩结构除O型圈外，都选用不锈钢材质，有如下好处：可长时间的防止水对磁体的腐蚀；避免磁体与靶管内壁的直接接触，减小转动阻力，降低故障率；结构简单，拆装简便，便于检修及更换磁路；加上通冷却水以降低温度对磁体性能的影响，能够长期保证所建磁场的磁场强度稳定在镀膜工艺所要求的范围之内。

磁轴包括磁轭46，磁体47，磁轭上端42，磁轭下端43。磁轭46为一导磁中空圆管，管外壁上加工有装磁体的槽。如图3所示，磁体47被装在3路槽中，中路磁体的极性恰好与两边磁体的极性相反；磁路被排成长条状环形；为了避免磁路两端磁场过强而造成的靶管两端刻蚀过快的缺陷，在磁轭两端安装相对 于中部长条形区域磁场强度略低的磁体，极性与两边槽磁体相同，使整个磁路的材料表面刻蚀速率均匀，提高靶材利用率。为了获得不同的镀膜工艺效果，实际使用中一般有3种磁场强度排布设计：第一种是以构造非平衡磁场为目的，选用3级磁场强度的磁体，其中最强的磁体被安装在长条状中路槽，中等强度的磁体被安装长条状边槽，相对最弱的磁体被安装在两端。第二种是常用平衡磁场，长条状槽中安装强磁体，两端安装相对较弱磁体。第三种是以构造磁控电弧混合工艺效果为目的，磁路的整体安装结构与第二种近似，唯一不同的是整体的磁场强度降低到磁控溅射与离子镀技术所需求的磁场强度的临界区域，当配以恰当的电源，能起到综合调节薄膜或涂层组织结构、表面形貌和沉积效率的作用。磁轭上端42为一中空细管，上端设计为冷水进口和定位销，下端设计有防水罩端板并与磁轭46螺纹连接；磁轭下端43上部用螺纹连接在磁轭46上，并通过O型密封圈45密封防水罩下部，下端放在推力球轴承48上，推力球轴承48又安装在靶管下端35内，既可减小靶管旋转时的阻力，又可调心限位。

本实用新型的靶管旋转磁控柱弧靶，除管靶根据镀膜工艺要求定制，绝缘部件选用聚四氟乙烯，高温部件选用精密陶瓷或石英玻璃，密封处选用氟橡胶O型圈或带骨架轴封，轴承选用金属轴承标件外，大部分零部件均选用1Cr18Ni9Ti及以上不锈钢制造，以达到防锈美观，无磁的效果。

本实用新型与现有结构相比，有如下优点：靶材利用率提高；极大地降低故障率，延长单次使用寿命；结构简单，方便装配及检修；融入一体化设计理念，利于快捷更换靶。

虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术 人员不经创造性劳动即可作出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

Claims (9)

1.一种靶管旋转磁控柱弧靶，其特征在于：包括分水套，靶座，靶体，防水罩，磁轴；

所述分水套下部有聚四氟乙烯垫环，分水套内上部有带支架限位分水环，下部为由带骨架轴封、平垫和压垫构成的轴封组；

所述靶座包括大法兰，大法兰下部有屏蔽罩，上部安装有绝缘密封套，绝缘密封套上有轴套；轴套内装有带骨架轴封、平垫组成的轴封组和调心轴承；轴套上有压垫、铜鼻固定在压垫上；压垫上有绝缘压环；压垫上有推力球轴承；推力球轴承上有两限位半环及环套；传动齿轮通过绝缘环与靶管上端绝缘；电机支承板安装在大法兰上，同时支撑电机和分水套；

所述靶体由结构对称的靶材和用于密封水的端盖、用于旋转密封的靶管组成；

所述防水罩由不锈钢圆管和两端可拆卸密封垫将磁轭的上下端密封；

所述磁轴包含磁轭和装配在其上的磁体，磁轴中的磁场区被密封在防水罩内。

2.如权利要求1所述的靶管旋转磁控柱弧靶，其特征在于：分水套下端通过带骨架轴封和不锈钢平垫、压垫构成的轴封组与外部隔离；并采用聚四氟乙烯垫环将分水套绝缘并密封固定在电机支承板上，电机支承板通过螺杆固定在大法兰上；分水套内被分水环分为上进水室和下出水室，分别通过水嘴与外部进出水管相接，磁轭上端口与进水室相通，靶管上端口与出水室相通。

3.如权利要求1所述的靶管旋转磁控柱弧靶，其特征在于：大法兰上设有绝缘密封套，绝缘密封套上有轴套；轴套外通过固定在大法兰上的螺钉、绝缘环压紧轴套、O型圈和绝缘密封套与真空室间密封；轴套上的压垫压紧轴套内装的带骨架轴封和平垫构成的轴封组；轴套内装有调心轴承。

4.如权利要求1所述的靶管旋转磁控柱弧靶，其特征在于：所述推力球轴承上的两半环嵌在靶管上端的环槽中，两半环外套有限位环。

5.如权利要求1所述的靶管旋转磁控柱弧靶，其特征在于：大齿轮通过绝缘环与靶管绝缘，绝缘环与靶管上端间用螺钉固定，并用键带动靶管旋转。

6.如权利要求1所述的靶管旋转磁控柱弧靶，其特征在于：靶管上端为一具有不同外圆直径的阶梯中空管状结构，其大头端与管靶之间通过螺纹连接，并用压垫和O型圈密封。

7.如权利要求1所述的靶管旋转磁控柱弧靶，其特征在于：磁轴外套有可拆卸的不锈钢的防水罩；防水罩的不锈钢管套下端部焊接有环状板，与磁轭下端配合压O型圈实现防水罩的下部密封；采用密封压垫与磁轭上端间压紧一O型圈实现防水罩的上部密封。

8.如权利要求1所述的靶管旋转磁控柱弧靶，其特征在于：在磁轭两端安装的磁体强度弱于中部磁体强度；在磁轭中安装3级磁场强度的磁体，其中最强的磁体被安装在3路间隔的长条状槽中，中等强度的磁体被安装另外3路间隔的长条状槽中，相对最弱的磁体被安装在两端。

9.如权利要求1所述的靶管旋转磁控柱弧靶，其特征在于：所述磁轭下端安放在推力球轴承上，推力球轴承又安装在靶管下端内；磁轭上端为一中空细管，上端设计有冷水进口和定位销，下端设计有防水罩端板并与磁轭螺纹连接。