SE514666C2 - Metod för fixering av skär vid PVD-beläggning - Google Patents

Description

25 30 35 514 666 (ii) Placering av skären på magnetiska hållare som utnyttjar de magnetiska krafterna för att hålla fast skären under beläggningsprocessen.

Begränsningen i metod (i), mekanisk fastlåsning av skären, är risken att själva låsanordningen skuggar någon yta på skären som borde beläggas. Skuggan kan förorsaka en oönskad variation i beläggningstjocklek, eller i värsta fall, ytor som är nästan utan beläggning. Det är en olägenhet i bearbetningsoperationer om områden med tunnare eller utan beläggning är lokaliserade inom skärdjupet på skäreggen. Det okulära intrycket av skäret kan också bli ogynnsamt med märken och färgfluktuationer.

En begränsning för magnetiska hållare är magneternas vikt, vilken är avsevärd. Vikten begränsar funktionaliteten av mekanismen som används för att rotera skären i PVD- beläggningskammaren. Rotationen är nödvändig för att åstadkomma så lika beläggningsbetingelser som möjligt för samtliga skär i batchen.

Den yta av skäret som är i kontakt med magneten, kommer oundvikligen att förbli obelagd vilket begränsar metoden att vara bäst lämpad för skär som kan tillåtas ha en yta eller en del av en yta utan beläggning. Dessutom leder den geometriska formen hos många skärtyper till ett krav på en plan yta att placera skärets undersida på, för att uppnå tillräcklig kontaktyta för att hålla skären på plats. Styrkan på det magnetiska fältet minskar med ökande temperatur och de cirka 450-500°C som uppnås i en PVD- utrustning ställer också specifika krav på den typ av magneter som ska användas för detta ändamål.

Det är brukligt att fästa skären sida vid sida på en fyr- eller sex-sidig pelare. Värdera sidan på pelaren har en yta som tillåter placering av flera skär att placeras i ett tvådimensionellt mönster. Detta leder till en ogynnsam tjockleksfördelning på beläggningen. Som en konsekvens av pelarens rotation får skär placerade längs den lodräta kanten på en pelarsida tjockare beläggning på släppningssi- dan än alla andra släppningssidor på skär placerade på 10 15 20 25 30 35 514 666 samma sida på pelaren. Detta kommer i vissa fall orsaka variationer i skärens prestanda.

Dessutom kommer den parallella placeringen av skären att förorsaka en skuggeffekt på skärens släppningssidor, vilket leder till en skillnad i beläggningstjocklek mellan skärens spån- och släppningssidor. Denna skillnad är i vissa fall högst oönskad i bearbetningsoperationer.

Skillnaderna förstärks ytterligare om skären har positiv geometri. ÄNDAMÅL MED OCH SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Det är ett ändamål med denna uppfinning att utforma ett fixtursystem, speciellt anpassat för skär av en specifik geometrisk form, baserat på magnetiska hållare, där de generella begränsningarna som ett laddningssystem baserat på den magnetiska principen normalt innehar mildras eller undviks.

Ett ytterligare ändamål med uppfinningen är att möjliggöra ett laddningssystem lämpligt för en rationell produktion i större skala.

KORT BESKRIVNING AV FIGURERNA Fig. l visar en schematisk ritning av föreliggande uppfinning. Uppfinningen omfattar ett metallrör (A) omslutande en stapel av omväxlande skivor av magneter (B) och järnkärnor (C). En stång (D) passerar genom centrum av magneter och järnkärnor. Stången är anpassad till den roterande konstruktionen i PVD-anläggningen. Röret är dessutom försett med förstärkningsringar (E).

Fig. 2 och 3 visar tvärsnitt av uppfinningen med hårdmetallskär chargerade med olika chargeringsdensitet.

DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER AV UPPFINNINGEN Chargeringssystemet enligt föreliggande uppfinning utnyttjar ett rör tillverkat av ett icke-magnetiskt 10 15 20 25 30 35 514 666 metalliskt material som omger en stapel av omväxlande skivor av magneter och järn. Skären placeras på den yttre väggen av det fasta röret och hålls på plats av de magnetiska krafterna.

Den fysiska formen hos det yttre röret i föreliggande uppfinning kan utföras i ett antal geometriska former.

Tvärsnittet av röret kan till exempel vara cirkelrunt, elliptiskt, kvadratiskt, hexagonalt och så vidare. I beskrivningen av föreliggande rektangulärt, femsidigt, uppfinning beskrivs endast det cirkelrunda tvärsnittet.

Den cirkelrunda formen av fixturen gör den speciellt lämpad för skär med en specifik geometrisk form. Den del av skäret som är i kontakt med röret har företrädesvis en utsträckt geometri. En typ av skär som inte har något centrumhål och har en utsträckt bottenyta som inte används i bearbetningsoperationen, och som behöver en jämn beläggningstjocklek på spån- och släppningssidorna, är skär avsedda för bearbetningsoperationer såsom avstickning och spàrning. Skär av denna typ och andra slag av skär med liknande egenskaper är speciellt lämpade för föreliggande uppfinning.

Fig. 2-3 visar att den cylindriska formen på röret medför bättre exponering av släppningssidorna i jämförelse med skär placerade parallellt på en plan yta. Den utsträckta bottenprofilen av skäret garanterar en god kontakt med röret. Rörformen optimerar förhållandet mellan yta tillgänglig för laddning och volym av magnetiskt material. På så sätt reduceras fixturens vikt samtidigt som dess yta maximeras och en hög chargeringstäthet av skär tillåts.

Magneternas ordningsföljd är viktig för systemets funktion. Magneterna orienteras med nordpolerna mot varandra. På detta sätt blir det magnetiska fältet i mellanliggande järnskiva förstärkt och magneternas effekt utnyttjas optimalt. Magnetskivornas tjocklek i jämförelse med järnskivornas tjocklek är också av betydelse. Järn~ skivan måste inneha tillräcklig tjocklek för att verka som 10 15 20 25 30 35 514 66.6 en buffert mellan de magnetiska fälten från omgivande mag- netskivor och samtidigt tillräcklig tjocklek så att mättnad i magnetflödet undviks. Samtidigt måste järnskivan vara tillräckligt tunn för att undvika egen avmagnetisering av magneterna.

Valet av magnetiskt material är kritiskt eftersom många av de magnetiska materialen förlorar sina magnetiska egenskaper vid höga temperaturer. Detta beror på den ökade oordningen i elektronernas spinnriktning i materialet.

Materialet i järnskivorna är företrädesvis ett järnmaterial med lågt innehåll av legeringsämnen.

Det metalliska röret tillverkas av ett icke-magnetiskt material, exempelvis rostfritt stål, för att inte störa det magnetiska flödet från magnetskivorna till järnskivorna.

Det metalliska rörets funktion är huvudsakligen att skydda magneterna från fysisk skada och från att bli belagda. n belagd yta kommer att efter ett antal exponeringar i beläggningsprocessen att börja förlora partiklar av beläggningen. Dessa partiklar kommer att i viss ut- sträckning fastna på skären som beläggs, vilket kommer att ge defekter på dessa skär. Sådana defekter kan vara förödande för skärets prestanda om de lokaliseras i den yta av skäreggen som används under bearbetningsoperationen. Det skyddande röret är lätt att avlägsna efter ett antal be- läggningscykler och ersätta med ett nytt eller, om önskat, kan röret utsättas för en rengöring såsom blästring.

Dock kommer det metalliska röret att dämpa den magnetiska fältstyrkan. I en föredragen utföringsform är tjockleken av röret reducerad till mindre än 1.5 mm, företrädesvis mindre än 1.0 mm.

Föreliggande uppfinning är anpassad till automatisk chargering av skär på röret. I en föredragen utföringsform är röret försett med förstärkningsringar, utstående några tiondelar av en mm från ytterytan av röret, med mellanrum längs den lodräta axeln. Detta är en försiktighetsåtgärd för att tillåta en något omild behandling av röret under 10 514 666 laddning och urplockning. Målet med förstärkningarna är att förhindra skären från att glida ner längs röret.

I föregående beskrivning av uppfinningen har endast mycket få specifika detaljer presenterats. Orsaken härtill är att de exakta betingelserna och de optimala dimensionerna för detaljerna som omfattas av uppfinningen kommer att i viss utsträckning bero på utformningen av beläggningsutrustning och beläggningsbetingelserna. Det är inom fackmannens kompetens att anpassa metoden enligt före- liggande uppfinning med hänsyn till utformning och beläggningsbetingelser i den specifika utrustningen.

Claims (3)

10 514 666 KRAV

1. En metod att fixturera skär i en PVD, Fysisk Ångbeläggning, anläggning k ä n n e t e c k n a d av användning av ett rör (A) tillverkat av ett icke-magnetiskt metalliskt material som omsluter en stapel av omväxlande skivor av ett magnetisk material (B) och järn (C) där nordpolerna av magneterna (B) är riktade mot varandra och skären är placerade pà den yttre väggen av det fasta röret (A) och hålls på plats av de magnetiska krafterna.

2. En metod enligt krav l k ä n n e t e c k n a d av att röret (A)

3. En metod enligt krav 1 k ä n n e t e c k n a d av. är cirkelrunt. tjockleken av rörväggen är mindre än 1.5 mm, företrädesvis mindre än 1.0 mm.