一种适用于连续镀膜生产的长寿命多弧靶的制作方法

[0001]
本实用新型涉及真空镀膜技术领域，特别涉及一种适用于连续镀膜生产的长寿命多弧靶。


背景技术：

[0002]
在真空镀膜领域中，多弧靶是镀膜室内常用的镀膜源机构。在传统的真空镀膜机中，多弧靶一般为固定式结构安装于真空镀膜室中，通过在靶材的两侧分别设置引弧装置和阳极装置，利用阳极装置中的磁场结合引弧装置的引弧作用，从靶材表面溅射出镀膜原料，实现对经过多弧靶下方范围内的工件或基材表面进行镀膜。在实际生产中，由于靶材为固定式安装，所以靶材表面被溅射的位置处于固定状态，在该情况下，由于靶材处于连续溅射的状态，靶材在使用过程中的冷却效果非常有限，容易导致产生大量的多弧液粒而影响镀膜效果；同时，连续溅射后靶材的表面不均匀，长时间溅射后不仅容易产生工件或基材表面镀膜不均匀的现象，靶材的寿命也大大缩短，无法得到充分的使用。
[0003]
为了克服上述问题，目前也有将阳极及其磁场结构设计为旋转式结构的，但在实践中，该结构并不适用于连续镀膜生产线，这是由于在阳极及其磁场发生旋转的情况下，弧光的位置也会随之产生周期性变化，对于连续镀膜生产的工件或基材来说，其表面膜层的均匀性仍然难以得到有效控制。


技术实现要素：

[0004]
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种适用于连续镀膜生产的长寿命多弧靶，该多弧靶可有效延长靶材的连续使用寿命，同时可有效改善工件或基材的表面镀膜效果。
[0005]
本实用新型的技术方案为：一种适用于连续镀膜生产的长寿命多弧靶，包括引弧装置、阳极装置和旋转式电弧靶材装置；旋转式电弧靶材装置包括环形弧靶材和靶材旋转驱动机构，环形弧靶材设于靶材旋转驱动机构的输出端，引弧装置和阳极装置分别设于环形弧靶材相对的两面外侧。引弧装置和阳极装置分别固定安装于镀膜室内，在工件或基材的镀膜过程中，引弧装置和阳极装置固定不动，靶材旋转驱动机构带动环形弧靶材进行循环转动，在转动过程中由引弧装置和阳极装置激发环形弧靶材，使其产生溅射而对工件或基材表面进行连续镀膜。
[0006]
所述靶材旋转驱动机构包括旋转驱动电机、旋转驱动齿轮组、旋转轴座和冷却组件，旋转驱动电机的输出端通过旋转驱动齿轮组与旋转轴座连接，旋转轴座的底部与环形弧靶材的顶面固定连接，冷却组件设于旋转轴座内部。旋转驱动电机输出动力后，通过旋转驱动齿轮带动旋转轴座进行转动，旋转轴座的转动同时带动安装于其内部的冷却组件及安装于其底部的环形弧靶材进行转动，从而实现环形弧靶材相对于引弧装置和阳极装置不断转动、使环形弧靶材的溅射区域不断产生变化的目的。其中，旋转驱动齿轮组包括相啮合连接的主动齿轮和从动齿轮，主动齿轮设于旋转驱动电机的输出端，从动齿轮设于旋转轴座
外周。
[0007]
所述冷却组件包括冷却水管、冷却水密封块和进出水咀，旋转轴座中部为中空结构，冷却水管设于旋转轴座内，且冷却水管下端伸出旋转轴座底部，冷却水管内形成第一冷却空间，冷水管外侧与旋转轴座之间形成第二冷却空间，且第二冷却空间延伸至环形弧靶材的顶面与旋转轴座之间；
[0008]
冷却水管的下方设有冷却水密封块，冷却水密封块与环形弧靶材、旋转轴座之间均固定连接并且三者之间形成第三冷却空间，第一冷却空间、第三冷却空间和第二冷却空间依次连通形成冷却水路；
[0009]
旋转轴座的外壁上设有至少两个进出水咀，当设有两个进出水咀时，其中一个进出水咀与第一冷却空间连通，另一个进出水咀与第二冷却空间连通。
[0010]
上述冷却组件中，三个冷却空间形成连续的冷却水路，在连续镀膜的过程中，可采用清水进行冷却，也可根据设备的实际需要采用其他冷却液进行冷却。两个进出水咀中，一个为进水端，另一个为出水端，根据实际的工艺需求，可采用第一个冷却空间连接进水端，也可采用第二冷却空间连接进水端。
[0011]
所述旋转轴座的外周还设有接电极环和第一密封座，接电极环的外侧设有弹簧，且接电极环通过弹簧固定于旋转轴座与第一密封座之间，第一密封座设于接电极环及旋转轴座的外周，第一密封座通过轴承组与旋转轴座连接。其中，第一密封座的上端还向外延伸至与旋转驱动电机连接，作为旋转驱动电机的安装平台用，在第一密封座与旋转驱动电机的连接处还设有电机绝缘垫；电机输出轴与主动齿轮之间还设有齿轮绝缘套，第一密封座的内壁与旋转轴座的外壁之间还设有第一密封卷，从而有效确保设备的密封性。
[0012]
所述旋转轴座整体呈倒t型，包括相连接的横向支撑部和纵向支撑部，横向支撑部的底面与环形弧靶材连接，阳极装置设于横向支撑部的上方，纵向支撑部的上部通过旋转驱动齿轮组与旋转驱动电机连接。上述冷却组件中，冷却水管贯穿于纵向支撑部内部，两个进出水咀均设于纵向支撑部的上端，横向支撑部与环形弧靶材、冷却水密封块之间均留有空间(即上述第二冷却空间和第三冷却空间)。
[0013]
所述环形弧靶材呈底部带有凹型面的环状结构，凹型面也呈环状结构，环形弧靶材的中部为安装旋转驱动机构用的通孔。其中，凹型面的区域也呈环形，作为不断循环的溅射区域。
[0014]
所述引弧装置包括引弧针和引弧驱动机构，引弧针的一端与引弧驱动机构连接，引弧针的另一端位于环形弧靶材底部的凹型面下方。
[0015]
所述引弧驱动机构包括引弧驱动气缸和第二密封座，引弧驱动气缸的输出末端与引弧针连接，第二密封座设于引弧驱动气缸的活塞杆外周，第二密封座与引弧驱动气缸之间还设有第一绝缘套。其中，第二密封座的内壁与引弧驱动气缸之间还设有第二密封卷，以确保设备的密封性。
[0016]
所述阳极装置包括阳极座、第三密封座、磁场发生组件和阳极冷却水进出座，第三密封座呈“凹”型，阳极冷却水进出座与第三密封座顶部连接，阳极冷却水进出座与第三密封座之间形成磁场发生空间，磁场发生组件设于磁场发生空间内；阳极座设于第三密封座外周，且阳极座与第三密封座之间还设有第二绝缘套。
[0017]
所述多弧靶安装于镀膜室内的安装平台上，旋转式电弧靶材装置与安装平台之间
设有第三绝缘套，引弧装置与安装平台之间设有第四绝缘套，阳极装置与安装平台之间设有第五绝缘套。
[0018]
上述适用于连续镀膜生产的长寿命多弧靶使用时，其使用方法为：通过靶材旋转驱动机构驱动环形弧靶材进行连续不断的旋转运动，在旋转运动过程中位于引弧装置和阳极装置之间的区域为溅射区域，利用固定不动的引弧装置和阳极装置激发溅射区域内的环形弧靶材表面溅射出所需镀膜材料，对经过溅射区域的工件或基材进行连续镀膜。
[0019]
上述适用于连续镀膜生产的长寿命多弧靶及其使用方法的原理为：多弧靶安装于镀膜室内，工件或基材从环形弧靶材的侧面或底部连续通过；由引弧装置和阳极装置共同作用，激发环形弧靶材，使其表面溅射处所需的镀膜材料，实现对工件或基材表面进行镀膜；在该连续镀膜过程中，将靶材设计成旋转式电弧靶材装置，利用靶材旋转驱动机构带动环形弧靶材进行循环转动，使环形弧靶材上的溅射区域进行连续更换，同时利用安装于旋转轴座内的冷却组件对环形弧靶材进行连续冷却，由于旋转过程中，环形弧靶材上的同一个区域从离开溅射区域到下一次进入溅射区域需要经过较长的时间，在该时间内可以利用冷却组件对其进行充分冷却，达到较佳的冷却效果；在引弧针的触动下引弧，环形弧靶材只有在阳极装置及其磁场下方的范围内起弧工作(即弧光只有在此区域工作)，随着环形弧靶材的旋转在环形弧靶材表面溅射出所需的镀膜材料，最后工作一段时间后在环形弧靶材表面上刻腐出一条环形深沟。而其中引弧装置和阳极装置的原理与传统多弧靶中引弧装置和阳极装置的原理相同
[0020]
本实用新型相对于现有技术，具有以下有益效果：
[0021]
本适用于连续镀膜生产的长寿命多弧靶由于采用了旋转式的电弧靶材装置可有效延长靶材的连续使用寿命，可较好地应用于连续镀膜、长时间工作的生产线上。经过试验检测，其中环形弧靶材的使用寿命是传统单块弧靶材使用寿命的十倍以上。
[0022]
本适用于连续镀膜生产的长寿命多弧靶中，由于环形弧靶材在镀膜过程中是处于不断旋转的状态，因此溅射弧光不会固守在同一靶材的同一固定范围内，在旋转过程中对环形弧靶材进行不断冷却，可达到较好的冷却效果，较大程度减少多弧液粒的产生，从而改善镀膜效果。
[0023]
本适用于连续镀膜生产的长寿命多弧靶采用靶材旋转、但阳极装置及其磁场位置不变的结构方式，使用时弧光的位置不会产生变化，可以稳定地控制镀膜过程中膜层的均匀性，达到较好的镀膜效果。
附图说明
[0024]
图1为本适用于连续镀膜生产的长寿命多弧靶的结构示意图。
[0025]
图2为传统单块弧靶材使用前的截面结构示意图。
[0026]
图3为传统单块弧靶材使用后的截面结构示意图。
[0027]
图4为本环形弧靶材使用前的截面结构示意图。
[0028]
图5为本环形弧靶材使用后的截面结构示意图。
[0029]
上述各图中，各附图标记所示部件如下：a为引弧装置，b为阳极装置，c为旋转式电弧靶材装置，d为安装平台；1为旋转驱动电机，2为电机绝缘垫，3为齿轮绝缘套，4为主动齿轮，5为轴承组，6为第一密封卷，7为第一密封座，8为密封圈，9为第三绝缘套，10为安装平台
缘垫，11为弧靶材密封圈，12为环形弧靶材，13为旋转轴座，14为冷却水管，15为冷却水密封块，16为引弧针，17为第四绝缘套，18为第二密封座，19为第一绝缘套，20为引弧驱动气缸，21为第五绝缘套，22为阳极座，23为第三绝缘套，24为冷却水进出座，25为磁场发生组件，26为第三密封座，27为从动齿轮，28为弹簧，29为接电极环，30为进出水咀，31为第二密封卷，32为磁场发生空间。
具体实施方式
[0030]
下面结合实施例，对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
[0031]
实施例
[0032]
本实施例一种适用于连续镀膜生产的长寿命多弧靶，如图1所示，包括引弧装置a、阳极装置b和旋转式电弧靶材装置c；组成该多弧靶的上述各装置分别安装于镀膜室内的安装平台d上，各装置的具体结构如下：
[0033]
旋转式电弧靶材装置包括环形弧靶材12和靶材旋转驱动机构，环形弧靶材设于靶材旋转驱动机构的输出端，引弧装置和阳极装置分别设于环形弧靶材相对的两面外侧。靶材旋转驱动机构包括旋转驱动电机1、旋转驱动齿轮组(包括相啮合的主动齿轮4和从动齿轮27)、旋转轴座13和冷却组件，旋转驱动电机的输出端通过旋转驱动齿轮组与旋转轴座连接，旋转轴座的底部与环形弧靶材的顶面固定连接，冷却组件设于旋转轴座内部。旋转驱动电机输出动力后，通过旋转驱动齿轮带动旋转轴座进行转动，旋转轴座的转动同时带动安装于其内部的冷却组件及安装于其底部的环形弧靶材进行转动，从而实现环形弧靶材相对于引弧装置和阳极装置不断转动、使环形弧靶材的溅射区域不断产生变化的目的。其中，旋转驱动齿轮组包括相啮合连接的主动齿轮和从动齿轮，主动齿轮设于旋转驱动电机的输出端，从动齿轮设于旋转轴座外周。冷却组件包括冷却水管14、冷却水密封块15和进出水咀30，旋转轴座中部为中空结构，冷却水管设于旋转轴座内，且冷却水管下端伸出旋转轴座底部，冷却水管内形成第一冷却空间，冷水管外侧与旋转轴座之间形成第二冷却空间，且第二冷却空间延伸至环形弧靶材的顶面与旋转轴座之间；冷却水管的下方设有冷却水密封块，冷却水密封块与环形弧靶材、旋转轴座之间均固定连接并且三者之间形成第三冷却空间，第一冷却空间、第三冷却空间和第二冷却空间依次连通形成冷却水路；旋转轴座的外壁上设有至少两个进出水咀，当设有两个进出水咀时，其中一个进出水咀与第一冷却空间连通，另一个进出水咀与第二冷却空间连通。上述冷却组件中，三个冷却空间形成连续的冷却水路，在连续镀膜的过程中，可采用清水进行冷却，也可根据设备的实际需要采用其他冷却液进行冷却。两个进出水咀中，一个为进水端，另一个为出水端，根据实际的工艺需求，可采用第一个冷却空间连接进水端，也可采用第二冷却空间连接进水端。旋转轴座的外周还设有接电极环29和第一密封座7，接电极环的外侧设有弹簧28，且接电极环通过弹簧固定于旋转轴座与第一密封座之间，第一密封座设于接电极环及旋转轴座的外周，第一密封座通过轴承组5与旋转轴座连接。其中，第一密封座的上端还向外延伸至与旋转驱动电机连接，作为旋转驱动电机的安装平台用，在第一密封座与旋转驱动电机的连接处还设有电机绝缘垫2；电机输出轴与主动齿轮之间还设有齿轮绝缘套3，第一密封座的内壁与旋转轴座的外壁之间还设有第一密封卷6，从而有效确保设备的密封性。第一密封座的底部、旋转轴座与镀膜
室内安装平台的连接处设有第三绝缘套9，第一密封座与第三绝缘套的连接处还设有密封圈8。旋转轴座整体呈倒t型，包括相连接的横向支撑部和纵向支撑部，横向支撑部的底面与环形弧靶材连接，阳极装置设于横向支撑部的上方，纵向支撑部的上部通过旋转驱动齿轮组与旋转驱动电机连接，横向支撑部位于安装平台下方，且横向支撑部与安装平台的相接处设有安装平台绝缘垫10，横向支撑部底部与环形弧靶材的相接处设有弧靶材密封圈11。上述冷却组件中，冷却水管贯穿于纵向支撑部内部，两个进出水咀均设于纵向支撑部的上端，横向支撑部与环形弧靶材、冷却水密封块之间均留有空间(即上述第二冷却空间和第三冷却空间)。环形弧靶材呈底部带有凹型面的环状结构，凹型面也呈环状结构，环形弧靶材的中部为安装旋转驱动机构用的通孔。其中，凹型面的区域也呈环形，作为不断循环的溅射区域。
[0034]
引弧装置包括引弧针16和引弧驱动机构，引弧针的一端与引弧驱动机构连接，引弧针的另一端位于环形弧靶材底部的凹型面下方。引弧驱动机构包括引弧驱动气缸20和第二密封座18，引弧驱动气缸的输出末端与引弧针连接，第二密封座设于引弧驱动气缸的活塞杆外周，第二密封座与引弧驱动气缸之间还设有第一绝缘套19。其中，第二密封座的内壁与引弧驱动气缸之间还设有第二密封卷31，以确保设备的密封性。第二密封座底部与镀膜室内的安装平台的连接处还设有第四绝缘套17。
[0035]
阳极装置包括阳极座22、第三密封座26、磁场发生组件25和阳极冷却水进出座24，第三密封座呈“凹”型，阳极冷却水进出座与第三密封座顶部连接，阳极冷却水进出座与第三密封座之间形成磁场发生空间32，磁场发生组件设于磁场发生空间内；阳极座设于第三密封座外周，且阳极座与第三密封座之间还设有第二绝缘套23。第三密封座、阳极座与镀膜室内的安装平台的连接处还设有第五绝缘套21。
[0036]
此外，上述多弧靶中，为确保设备的密封性，根据实际需要，在各组成部件的连接处还可设置密封圈，密封圈的规格、厚度等参数则根据实际需要进行选择即可。
[0037]
上述适用于连续镀膜生产的长寿命多弧靶使用时，其使用方法为：通过靶材旋转驱动机构驱动环形弧靶材进行连续不断的旋转运动，在旋转运动过程中位于引弧装置和阳极装置之间的区域为溅射区域，利用固定不动的引弧装置和阳极装置激发溅射区域内的环形弧靶材表面溅射出所需镀膜材料，对经过溅射区域的工件或基材进行连续镀膜。
[0038]
上述适用于连续镀膜生产的长寿命多弧靶及其使用方法的原理为：多弧靶安装于镀膜室内，工件或基材从环形弧靶材的侧面或底部连续通过；由引弧装置和阳极装置共同作用，激发环形弧靶材，使其表面溅射处所需的镀膜材料，实现对工件或基材表面进行镀膜；在该连续镀膜过程中，将靶材设计成旋转式电弧靶材装置，利用靶材旋转驱动机构带动环形弧靶材进行循环转动，使环形弧靶材上的溅射区域进行连续更换，同时利用安装于旋转轴座内的冷却组件对环形弧靶材进行连续冷却，由于旋转过程中，环形弧靶材上的同一个区域从离开溅射区域到下一次进入溅射区域需要经过较长的时间，在该时间内可以利用冷却组件对其进行充分冷却，达到较佳的冷却效果；在引弧针的触动下引弧，环形弧靶材只有在阳极装置及其磁场下方的范围内起弧工作(即弧光只有在此区域工作)，随着环形弧靶材的旋转在环形弧靶材表面溅射出所需的镀膜材料，最后工作一段时间后在环形弧靶材表面上刻腐出一条环形深沟(该过程中，使用前后的环形弧靶材状态分别如图4和图5所示)。而其中引弧装置和阳极装置的原理与传统多弧靶中引弧装置和阳极装置的原理相同。
[0039]
经过试验检测，本多弧靶中环形弧靶材的使用寿命是传统单块弧靶材(其使用前后的单块弧靶材状态分别如图2和图3所示)使用寿命的十倍以上。
[0040]
如上所述，便可较好地实现本实用新型，上述实施例仅为本实用新型的较佳实施例，并非用来限定本实用新型的实施范围；即凡依本实用新型内容所作的均等变化与修饰，都为本实用新型权利要求所要求保护的范围所涵盖。