一种用于PVD设备的可调阳极层离子源装置的制作方法

文档序号:26785705发布日期:2021-09-25 14:49阅读:517来源:国知局
一种用于PVD设备的可调阳极层离子源装置的制作方法
一种用于pvd设备的可调阳极层离子源装置
技术领域
1.本实用新型涉及真空镀膜设备领域,更具体地说,涉及一种用于pvd设备的可调阳极层离子源装置。


背景技术:

2.物理气相沉积(physical vapour deposition,pvd)技术表示在真空条件下,采用物理方法,将材料源——固体或液体表面气化成气态原子、分子或部分电离成离子,并通过低压气体(或等离子体)过程,在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术。它的作用是可以使某些有特殊性能(强度高、耐磨性、散热性、耐腐性等)的微粒喷涂在性能较低的母体上,使得母体具有更好的性能。物理气相沉积的主要方法有,真空蒸镀、溅射镀膜、电弧等离子体镀、离子镀膜,及分子束外延等。发展到目前,物理气相沉积技术不仅可沉积金属膜、合金膜、还可以沉积化合物、陶瓷、半导体、聚合物膜等。近十多年来,真空离子镀膜技术的发展是最快的,它已经成为当今最先进的表面处理方式之一。我们通常所说的pvd镀膜,指的就是真空磁控溅射镀膜,通常所说的pvd镀膜机,指的也就是真空磁控溅射镀膜机。
3.如图1所示,当前行业内用于pvd设备的辅助阳极层离子源都是无法调整角度或无法在大气端在线调整角度的,均需要将真空腔体放大气后打开腔体对离子源角度进行调整,而真空腔体一旦回过大气后需要至少12小时的复机时间及无法确定的不稳定工艺时间,如果再加上工艺需求调试不同角度的离子源实验,这样的过程就会浪费大量的人力物力及成本,同时很大程度的影响了整个工艺调试的效率及效果。


技术实现要素:

4.1.要解决的技术问题
5.针对现有技术中存在的pvd设备辅助阳极层离子源无法在大气端在线调整角度的问题,本实用新型提供了一种用于pvd设备的可调阳极层离子源装置,它可以实现pvd设备内真空侧的阳极层离子源和设备外大气侧的伺服电机密封连接,从而保证阳极层离子源的离子束角度的在线调节。
6.2.技术方案
7.本实用新型的目的通过以下技术方案实现。
8.一种用于pvd设备的可调阳极层离子源装置,包括:离子源本体,磁流体本体,伺服电机和转盘底座;所述离子源本体安装在pvd设备真空腔内,其一端连接磁流体转轴,另一端连接转盘底座;所述磁流体本体贯穿安装在pvd设备腔壁上,磁流体转轴位于磁流体本体的中心处,所述磁流体转轴在pvd设备外的一端连接伺服电机。
9.进一步地,所述磁流体本体包括:永磁体,极靴,转轴和磁流体,所述的极靴和永磁体均套装在转轴上,永磁体位于极靴之间,所述的永磁体、极靴和传动轴构成的磁性回路,磁流体注入于极靴和传动轴之间。
10.进一步地,所述磁流体本体和转轴在大气侧均印有刻度,用于确定调节的具体角
度,即调节后离子源开口所处的具体位置或角度。
11.进一步地,所述磁流体转轴为非磁性体或磁性体,本方法采用的动密封方式可用于转轴是磁性体和转轴是非磁性体两种场合。前者磁束集中于间隙处并贯穿转轴而构成磁路,而后者磁束比不通过转轴,只是通过密封间隙中的磁流体而构成磁路。
12.进一步地,所述磁流体包括:固体铁磁体微粒,包覆着微粒并阻止其相互凝聚的表面活性剂,载液组成,所述固体铁磁体微粒为fe3o4,所述表面活性剂用作稳定剂,所述载液用作溶媒。
13.进一步地,所述永磁体为n45型永久磁体。
14.进一步地,离子源本体还与进气管、进水管和回水管连接,进气管用于提供电离所需的ar气,进水管和回水管用于对离子源本体进行冷却以减少过热导致的变形及工艺不稳定。
15.进一步地,所述进气管、进水管和回水管贯穿pvd设备腔壁,并在大气侧设置有进气口、进水口和回水口,实现了从大气引入真空并保证密封性。
16.进一步地,在pvd设备腔壁处设置有密封法兰,所述密封法兰上设置有进气口、进水口和回水口。
17.进一步地,所述磁流体转轴为中空转轴,进气口、进水口和回水口通过中空转轴与可调阳极层离子源连接,该结构可以节约腔壁空间,集成化程度更高。
18.3.有益效果
19.相比于现有技术,本实用新型的优点在于:可以实现pvd设备内真空侧的阳极层离子源和设备外大气侧的伺服电机密封连接,从而保证阳极层离子源的离子束角度的在线调节。减小了pvd设备复机时间及无法确定的不稳定工艺时间,避免浪费大量的人力成本和物力成本,同时能够提高整个工艺调试的效率,实现稳定可靠地工艺调试效果。
附图说明
20.图1为现有技术的pvd设备效果示意图;
21.图2为本实用新型的pvd设备效果示意图;
22.图3为本实用新型的整体结构示意图;
23.图4为本实用新型的磁流体截面图;
24.图5为本实用新型的磁流体外表面示图。
25.图中标号说明:1.阳极层离子源,2.旋转阴极,3.滚轮,4.载板,5.真空腔室,6.转盘底座,7.伺服电机,8.磁流体本体,801.永磁体,802.极靴,803.磁流体,804.磁流体上的刻度,9.磁流体转轴,901.磁流体转轴上的刻度,10.密封法兰,11.进气管,12.回水管,13.进水管。
具体实施方式
26.下面结合说明书附图和具体的实施例,对本实用新型作详细描述。
27.实施例
28.一种用于pvd设备的可调阳极层离子源装置,包括:离子源本体,磁流体本体,伺服电机和转盘底座;所述离子源本体安装在pvd设备真空腔内,其一端连接磁流体转轴,另一
端连接转盘底座;所述磁流体本体贯穿安装在pvd设备腔壁上,磁流体转轴位于磁流体本体的中心处,所述磁流体转轴在pvd设备外的一端连接伺服电机。该磁流体在本实施中起到动密封的作用,即在转轴转动的情况下,仍然能实现pvd设备内外腔体的密封效果,保持pvd设备内部的真空度。如图2所示,本实用新型在现有技术的基础上实现了离子源角度可调,当滚轮滚动,载板送进pvd设备时,随着阳极层离子源角度的变化,配合旋转阴极,从而使载板能够均匀地镀膜,提高了镀膜的质量。
29.如图3所示,为本实用新型的整体结构示意图。在pvd设备的真空腔内,阳极层离子源本体的一端连接在转盘底座上,其另一端连接磁流体转轴。磁流体转轴在pvd设备外的大气侧与伺服电机相连,操作人员在大气侧即可操作伺服电机,使伺服电机转动,带动磁流体转轴跟着转动,磁流体转轴再带动阳极层离子源跟着转动,从而实现阳极层离子源角度可调节。
30.为了保持pvd设备内部的真空度,本实用新型采用了磁流体密封。该密封结构将磁流体液注入永磁体、极齿、主轴构成的磁回路中,在磁场作用下,磁流体液在间隙中形成数个液体“o”形圈,起到密封作用。既可达到防漏目的,又不至于影响可动部件的运动。如图3圆圈内所示,磁流体本体贯穿pvd设备的内外壁,磁流体转轴位于磁流体本体的中心处,转轴的一端连接真空侧的阳极层离子源,转轴的另一端连接大气侧的伺服电机。
31.如图4所示,为磁流体本体的截面图。本实用新型采用的磁流体由永磁体,极靴,转轴和磁流体组成。由于永磁体的n

s极按轴向分布且磁极和转轴均由导磁材料制成,因此,在磁场作用下形成一个个封闭的磁力线回路。同时,在磁极与转轴之间存在一定的间隙,也就是通常所说的磁场磁路中的“气隙”,形成一个所谓的磁流体密封o形环,从而实现密封。由于磁场磁路气隙中的磁场强度最大,磁流体密封正是利用了这一现象,将具有超顺磁特性的磁流体注入其间,在磁场作用下,磁流体被稳稳地吸附并充满旋转轴(运动件)和磁极(静止件)之间的气隙内,实现了对磁场两端空间的分隔,从而形成可靠地密封。
32.与其他密封技术相比,磁流体密封的真空转轴的摩擦力很小,可减少功耗和提高轴的最高转速。采用低饱和蒸气压磁流体密封,可使真空度维持在10
‑7pa以上。而且,磁流体密封结构简单、维护方便,轴与极靴间的间隙较大,制造精度要求低。同时,磁流体在密封空隙中是靠磁铁产生的磁场固定的,因此转轴的启动和停止比较方便。
33.如图3所示,阳极层离子源本体上分别连接进水管、出水管和气管。一方面,用于充入待电离的气体,另一方面起到水冷却的作用。上述三个管道在pvd设备的内外壁处以法兰盘作为密封件,采用静密封的方式达到保持设备内真空度的目的。另外,如图5所示,本实施例采用的磁流体本体截面呈圆形,转轴穿过圆心处。磁流体本体和转轴上均印有刻度,用于方便操作人员控制所需调节的角度,提高阳极层离子源角度调节的精确性。
34.综上所述,基于本实用新型,操作人员无需停止正在进行的生产作业,对pvd设备进行放气后再拉出腔体对离子源进行角度调节。相反,操作人员可以在生产间隙即直接在pvd设备外的大气侧启动伺服电机,进行离子束角度调节并准确获知所调节到的位置信息,提高角度调节的精确度。具体操作过程如下:
35.首先,有离子源角度调节需求时,为保证操作人员的安全,暂时停止工艺生产。
36.其次,操作伺服电机对离子源角度进行调整,具体的旋转位置可以通过转轴上及磁流体上的刻度确定,根据工艺的需求旋转至对应的角度。
37.最后,开启工艺条件进行生产或工艺调试。
38.本实用新型的技术方案达到了大气侧在线调节离子源角度的技术目的,极大的提高了工艺调试的效率,为工艺调试提供了便利;从而节省了因放气开腔造成的产能及人物力损失;同时,因为没有了放大气导致的工艺波动等缺点,拓宽了工艺优化的可能性。
39.以上示意性地对本发明创造及其实施方式进行了描述,该描述没有限制性,在不背离本实用新型的精神或者基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本实用新型。附图中所示的也只是本发明创造的实施方式之一,实际的结构并不局限于此,权利要求中的任何附图标记不应限制所涉及的权利要求。所以,如果本领域的普通技术人员受其启示,在不脱离本创造宗旨的情况下,不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例,均应属于本专利的保护范围。此外,“包括”一词不排除其他元件或步骤,在元件前的“一个”一词不排除包括“多个”该元件。产品权利要求中陈述的多个元件也可以由一个元件通过软件或者硬件来实现。第一,第二等词语用来表示名称,而并不表示任何特定的顺序。
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