CN204644453U - 一种磁场旋转磁控柱弧靶 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种磁场旋转磁控柱弧靶，包括靶座，分水套，传动机构，靶体，防水罩和磁轴。靶座包括大法兰，以及大法兰下部连接的屏蔽罩，大法兰上部的密封环、密封座和绝缘压环；分水套含带支架分水环、密封轴座，以及密封轴座的电极连接片和密封轴座内的带动磁芯部旋转轴；磁轴包括磁轭和装配在其槽内的磁体；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；靶体由结构对称的靶材和用于密封水的端盖组成；电机带动大小齿轮传动组，进而带动磁轴匀速旋转。使用上述结构的磁场旋转磁控柱弧靶，有益于靶材利用率提高；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。

Description

一种磁场旋转磁控柱弧靶

技术领域

本实用新型涉及真空镀膜机的零部件，具体涉及到一种磁场旋转磁控柱弧靶。

背景技术

现有的旋转圆柱靶，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 201778105U公布了一种新型磁控溅射圆柱靶，中国实用新型专利CN201424502Y公布了一种旋转溅射电弧柱靶装置，中国实用新型专利CN201209166Y公布了一种改良的磁溅射圆柱靶，中国实用新型专利CN202347087U公布了一种旋转式磁控圆柱靶。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磁场旋转磁控柱弧靶。

为达上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：提供一种磁场旋转磁控柱弧靶，一种磁场旋转磁控柱弧靶，包括靶座，分水套，传动机构，靶管，防水罩和磁轴；

靶座包括大法兰，大法兰下部连接有屏蔽罩，大法兰上设有密封环，密封环上为密封座，密封座上为绝缘压环；

分水套通过螺钉与密封座连接，分水套内部被分水环分隔成上进水室和下出水室；所述分水环固定在支架上，支架上开设有均分的孔；支架固定在密封轴座上，密封轴座与分水套连接，密封轴座内装有带动磁芯部旋转的轴，电极连接片固定在密封轴座上；

传动机构的小齿轮与大齿轮啮合，大齿轮通过绝缘环与磁芯旋转轴绝缘，绝缘0环下的支承环隔开绝缘环和轴承压环；传动机构的可逆调速电机固定在电机支承板上，电机支承板固定在大法兰上；

靶体包括圆管状、结构对称的靶材和靶管，靶管上端与密封座连接，靶管下端和靶材螺纹连接用于密封靶管内的水；

防水罩配合不锈钢管套、管套上端的密封压垫、磁轭上端和磁轭下端用于密封磁轴；所述磁轴包括磁轭和磁体。

作为上述实施例的优化方案，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。

作为上述实施例的优化方案，大法兰上的密封环，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。

作为上述实施例的优化方案，绝缘压环通过螺钉将密封座、密封环、O型圈压紧在大法兰上实现真空密封。

作为上述实施例的优化方案，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。

作为上述实施例的优化方案，分水环固定在分水环固定架上，该分水环固定用支架上开有均分的孔。

作为上述实施例的优化方案，密封轴座通过螺钉与分水套连接，通过O型圈实现密封。

作为上述实施例的优化方案，带动磁芯部旋转的轴通过装在密封轴座内的O型圈、垫环、轴封和压环实现真空动密封。

作为上述实施例的优化方案，传动用大齿轮通过绝缘环与磁芯旋转轴绝缘。

作为上述实施例的优化方案，支承环隔开绝缘环和轴承压环，避免转动中的碰撞。

作为上述实施例的优化方案，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。

作为上述实施例的优化方案，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。

作为上述实施例的优化方案，磁轴外套有可拆卸的不锈钢防水罩。

作为上述实施例的优化方案，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。

作为上述实施例的优化方案，采用密封压垫与磁轭上端间压一O型圈实现防水罩的上部密封。

作为上述实施例的优化方案，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

作为上述实施例的优化方案，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。

作为上述实施例的优化方案，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的磁场强度的临界区域内。

作为上述实施例的优化方案，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。

本实用新型靶材利用率提高；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。

附图说明

图1为本实用新型的装配图；

图2为磁轭截面示意图。

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磁场旋转磁控柱弧靶，包括靶座，分水套，齿轮传动部，靶体，防水罩，磁轴。

靶座的基础是连接真空室的大法兰1，整个柱靶通过螺钉就能实现大法兰1与真空镀膜机对应装配位的装卸，利于根据不同的镀膜工艺要求快捷地换靶。大法兰1下部连接有屏蔽罩2。大法兰上有密封环3，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，可防止高温下因聚四氟乙烯材料件损坏造成的设备故障。密封环3上为密封座4，密封座4通过O型圈5实现靶管内的水密封，通过O型圈6实现真空密封；绝缘压环7通过螺钉8将密封座4、密封环3、O型圈9压紧在大法兰1上而实现真空密封。           

分水套10通过螺钉11同密封座4相连，并通过O型圈12实现水密封；分水套10内被分水环13分为上进水室和下出水室，分别通过水嘴14与外部进出水管相接；挡水环15用于挡住固定分水环的螺钉处渗水。分水环固定在支架16上，支架16上开有均分的孔，以便上进水室的水能流入磁芯管内，支架16固定在密封轴座17上。密封轴座17通过螺钉18与分水套10连接，通过O型圈19实现密封。密封轴座17内装有带动磁芯部旋转的轴20。轴20通过装在密封轴座17内的O型圈21、垫环22、垫环23、轴封24和压环25实现真空动密封；轴承26起调心作用。电极连接片27固定在密封轴座17上。

大齿轮28固定在绝缘环29上，并与轴20绝缘，绝缘环29与轴20间用键带动旋转。支承环30用于隔开绝缘环29和轴承压环25，避免转动中的碰撞。 可逆调速电机31固定在电机支承板32上，电机轴上用螺钉33固定小齿轮34，小齿轮34与大齿轮28配装后带动轴20匀速旋转。电机支承板32通过4根螺杆35固定在大法兰上，方便快捷地进行整体换靶。

靶体包括圆管状靶材36，靶管上端与密封座4通过螺纹连接，靶管下端37和靶材36通过螺纹连接，并用螺钉38紧固的端盖39压住O型圈40密封；靶材36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。

防水罩包括不锈钢管套41，管套上端的密封压垫42，磁轭上端43，磁轭下端44，配以O型圈45和46。不锈钢管套41下端部焊接有环状板，用磁轭下端44压O型圈46实现下部密封；管套上端的密封压垫42与磁轭上端间使用O型圈45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47 ，磁体48，磁轭上端43，磁轭下端44。磁轭47为一导磁中空圆管，管外壁上加工有装磁体的槽。磁体48被装在与磁轭长轴向平等的6路槽中，相邻两路磁体的极性恰好相反；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，极性与相连接的两边槽磁体相同，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。第二种是常用平衡磁控溅射磁路，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43为一中空细管，上端设计为冷水进口和与轴20套接的旋转槽口，下端设计有防水罩端板并与磁轭47螺纹连接；磁轭下端44上部用螺纹连接在磁轭47上，并通过O型密封圈46密封防水罩下部，下端放在推力球轴承49上，推力球轴承49又安装在靶管下端37内，既可减小靶管旋转时的阻力，又可调心限位。

本实用新型所述磁场旋转磁控柱弧靶，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，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)

1.一种磁场旋转磁控柱弧靶，其特征在于：包括靶座，分水套，传动机构，靶管，防水罩和磁轴；

所述靶座包括大法兰，大法兰下部连接有屏蔽罩，大法兰上设有密封环，密封环上为密封座，密封座上为绝缘压环；

所述分水套通过螺钉与密封座连接，分水套内部被分水环分隔成上进水室和下出水室；所述分水环固定在支架上，支架上开设有均分的孔；所述支架固定在密封轴座上，密封轴座与分水套连接，密封轴座内装有带动磁芯部旋转的轴，电极连接片固定在密封轴座上；

所述传动机构的小齿轮与大齿轮啮合，大齿轮通过绝缘环与磁芯旋转轴绝缘，绝缘环下的支承环隔开绝缘环和轴承压环；传动机构的可逆调速电机固定在电机支承板上，电机支承板固定在大法兰上；

靶体包括圆管状、结构对称的靶材，靶管上端与密封座连接，靶管下端和靶材螺纹连接并密封靶管内的水；

所述防水罩通过不锈钢管套、管套上端的密封压垫、磁轭上端和磁轭下端实现磁轴外水的密封；

所述磁轴包括磁轭和磁体。

2. 如权利要求1所述的磁场旋转磁控柱弧靶，其特征在于：大法兰通过螺钉与真空镀膜机实现可拆卸连接；电机支承板通过螺杆固定在大法兰上；大法兰上有密封环，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；密封座上设有O型圈；绝缘压环通过螺钉将密封座、密封环、O型圈压紧在大法兰上。

3. 如权利要求1所述的磁场旋转磁控柱弧靶，其特征在于：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。密封轴座通过螺钉与分水套连接，通过O型圈实现密封。

4. 如权利要求1所述的磁场旋转磁控柱弧靶，其特征在于：带动磁芯部旋转的轴安装在密封轴座内。

5. 如权利要求1所述的磁场旋转磁控柱弧靶，其特征在于：传动用大齿轮内套有与磁芯旋转轴绝缘的绝缘环。绝缘环和轴承压环间有支承环。

6. 如权利要求1所述的磁场旋转磁控柱弧靶，其特征在于：管靶被设计成两端装配位对称结构。

7. 如权利要求1所述的磁场旋转磁控柱弧靶，其特征在于：磁轴外套有可拆卸的不锈钢防水罩；防水罩的不锈钢管套下端部焊接有环状板，与磁轭下端配合压紧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所述的磁场旋转磁控柱弧靶，其特征在于：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；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所述的磁场旋转磁控柱弧靶，其特征在于：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。