磁控溅射旋转阴极的制作方法

本实用新型涉及真空镀膜领域，具体涉及磁控溅射旋转阴极。

背景技术：

真空镀膜是真空应用领域的一个重要方面，它是以真空技术为基础，利用物理或化学方法，并吸收电子束、分子束、离子束、等离子束、射频和磁控等一系列新技术，为科学研究和实际生产提供薄膜制备的一种新工艺。简单地说，在真空中把金属、合金或化合物进行蒸发或溅射，使其在被涂覆的物体（称基板、基片或基体）上凝固并沉积的方法，称为真空镀膜。

物理气相沉积技术是指在真空条件下，利用各种物理方法，将镀料气化成原子、分子或使其离化为离子，直接沉积到基体表面上的方法。制备硬质反应膜大多以物理气相沉积方法制得，它利用某种物理过程，如物质的热蒸发，或受到离子轰击时物质表面原子的溅射等现象，实现物质原子从源物质到薄膜的可控转移过程。物理气相沉积技术具有膜/基结合力好、薄膜均匀致密、薄膜厚度可控性好、应用的靶材广泛、溅射范围宽、可沉积厚膜、可制取成分稳定的合金膜和重复性好等优点。同时，物理气相沉积技术由于其工艺处理温度可控制在500℃以下，因此可作为最终的处理工艺用于高速钢和硬质合金类的薄膜刀具上。由于采用物理气相沉积工艺可大幅度提高刀具的切削性能，人们在竞相开发高性能、高可靠性设备的同时，也对其应用领域的扩展，尤其是在高速钢、硬质合金和陶瓷类刀具中的应用进行了更加深入的研究。

今年来，旋转阴极真空镀膜技术得到长足的发展，因为旋转阴极比起平面阴极，在靶材的使用率上得到非常大的提升，但旋转阴极中冷却水经芯管流入靶管，芯管与靶管是套接关系，所以水流的方向在一端形成反转，对该端的连接结构造成很大的压力，可能造成损伤、破裂等。

技术实现要素：

本实用新型的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本实用新型的目的在于提供磁控溅射旋转阴极，为解决现有旋转阴极的冷却水流道，在方向转变处承受过大的压力，容易出现该处破损的问题。

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了磁控溅射旋转阴极，包括安装座、外接管、内接管和固定座，所述外接管一端与安装座旋转连接，另一端经一靶管与固定座旋转连接，所述内接管一端固定在安装座上，另一端经一芯管与固定座连接，所述内接管位于外接管内，芯管位于靶管内，内接管和芯管导通，内接管和外接管之间留有缝隙，芯管和靶管之间留有缝隙，所述安装座上设置有进水管和出水管，所述进水管连通至内接管，所述出水管连通至外接管，芯管通过分水套安装固定座上，分水套上设置有若干通水孔，芯管的管口与固定座留有缝隙；

所述的固定座呈圆盖状，其盖口沿边上设置有一圈安装槽，所述靶管即插入安装槽，所述固定座的底部设置有一环形槽，所述环形槽的横截面为半圆形，环形槽的内环正对芯管的中心轴，所述靶管的内壁上设置有螺旋状的导水槽。

在一个可能的设计中，上述固定座上设置有泄水管，所述泄水管连通到靶管内的最低水平高度处。

在一个可能的设计中，上述分水套上若干通水孔形成环形，该环形的外环直径与环形槽的外环直径一致。

在一个可能的设计中，上述进水管的管路上设置一个侧气管，所述侧气管通过气泵连通外部空气。

在一个可能的设计中，上述侧气管上包覆有一个加热器，所述的加热器为电阻式加热器。

在一个可能的设计中，上述安装座上固定有电机，所述电机连接有一个齿轮，所述外接管上对应齿轮的位置设置有一圈齿条，齿轮与齿条啮合，所述电机即带动外接管旋转，从而带动靶管旋转。

在一个可能的设计中，上所述安装座上还设置有电刷，电刷贴合到齿条上。

在一个可能的设计中，上述电机的机轴与齿轮之间设置有绝缘层。

本实用新型至少包括以下有益效果：（1）将冷却水流道转向处，即芯管、靶管和固定座三者连接处，设计成散射状的曲道，方便冷却水的流动，使得冷却水不易积压，该处不会有过大的水压，保护了该处的连接结构，并且靶管上的螺旋槽，在旋转时，产生一定的负压，将连接结构处的冷却水吸走，进一步降低了连接处的水压；

（2）在固定座处设计泄水管，泄水管的最低水平高度低于靶管内的最低水平高度，所以靶管中冷却水可以基本排尽；

（3）靶管的内壁上设置有螺旋状的导水槽，当工作时，正旋将冷却水向外接管推送，当需要排水时，开启泄水管，反转靶管，靶管将冷却水推送到泄水管处，因导水槽能够保证冷却水被排尽；

（4）进水管处设置一个进气管，通过气泵，向水道通入空气，空气采用热空气，干燥靶管和芯管。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本实用新型的剖视图；

图2为图1中a向放大示意图；

图3为图1中b-b向剖视图；

图4为图1中c-c向剖视图；

图5为图1中的d向放大示意图；

图6为固定座的部分剖视的结构示意图图；

图7为芯管内导水槽的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例来对本实用新型作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明虽然是用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本实用新型的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本实用新型，并且不应当理解为本实用新型限制在本文阐述的实施例中。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本实用新型的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1-7，磁控溅射旋转阴极，提供了磁控溅射旋转阴极，包括安装座100、外接管200、内接管300和固定座400，所述外接管200一端与安装座100旋转连接，另一端经一靶管500与固定座400旋转连接，所述内接管300一端固定在安装座100上，另一端经一芯管600与固定座400连接，所述内接管300位于外接管200内，芯管600位于靶管500内，内接管300和芯管600导通，内接管300和外接管200之间留有缝隙，芯管600和靶管500之间留有缝隙，所述安装座100上设置有进水管101和出水管102，所述进水管101连通至内接管300，所述出水管102连通至外接管200，芯管600通过分水套700安装固定座400上，分水套700上设置有若干通水孔701，芯管600的管口与固定座400留有缝隙；

所述的固定座400呈圆盖状，其盖口的沿边401上设置有一圈安装槽402，所述靶管500即插入安装槽402，所述固定座400的底部设置有一环形槽403，所述环形槽403的横截面为半圆形，环形槽403的内环正对芯管600的中心轴，所述靶管500的内壁上设置有螺旋状的导水槽501。

如图3-7，旋转阴极是一种现有的成熟的结构，本装置改进主要在于其中的冷却水的流道，冷却水从进水管101进入装置，先进入内接管300，再进入芯管600，在芯管600、固定座400和靶管500三者连接处，进行转向，进入靶管500，然后进入外接管200，最后经出水管102流出，一般进水管101处进入时冷水，从出水管102处流出的水的温度较高，所以会进入一个冷却装置，一般是冷凝管，用来降低冷却水的温度，再流向进水管101，形成一个循环。

芯管600、固定座400和靶管500三者连接处，水流方向大变，由图中的向右，突变为向左，方向完全相反，所以该处受到的压力非常大，导致该处经常出现问题，所以本装置设计一个环形槽403，环形槽403的内环对准芯管600的中心轴，该内环非常小，其半径小于芯管600半径的五分之一，对芯管600中的水流基本无阻挡，芯管600的水流经该处时，经环形槽403的曲道进行转向，冷却水可以很方便流动，大大降低了该处的水压。

靶管500的内壁上设置一个螺旋槽501，靶管500旋转时，螺旋槽501旋转中形成负压，旋转方向合适时，使得对芯管600、固定座400和靶管500三者连接处产生负压，将三者连接处的冷却水抽走，极大降低了该处的水压。

如图2，安装座100上固定有电机103，所述电机103连接有一个齿轮104，所述外接管200上对应齿轮104的位置设置有一圈齿条201，齿轮104与齿条201啮合，所述电机103即带动外接管200旋转，从而带动靶管500旋转。

上述安装座100上还设置有电刷105，电刷105贴合到齿条201上。

上述电机103的机轴与齿轮104之间设置有绝缘层，避免负高压影响到电机103工作。

一般芯管600外会设置磁体601，为装置提供磁场。

旋转阴极的工作原理，为现有技术，即电机103带动外接管200旋转，带动靶管500旋转，靶管500包覆靶材，靶材即也旋转，然后给电刷105通高负压电，使得靶管500形成阴极，而外部的基片接地，基片和靶材之间是真空，并通入氩气，当阴极激发出来的电子在电场作用下加速飞向基片，撞击氩原子，电离出氩离子，氩离子则在电场作用下，飞速轰击靶材，溅射出大量靶材原子，靶材原子沉积在基片上，即是镀膜。因为是现有技术，我们不做赘述。

如图5、图6，上述固定座400上设置有泄水管404，所述泄水管404连通到靶管500内的最低水平高度处。泄水管404的管内最低处的水平高度位于靶管500内的最低处，泄水管404的管内呈环形，环形呈竖直状，则环形最下方就是泄水管404的管内最低处。而靶管500的管内也呈环形，该环形也呈竖直状，该环形最下方就是靶管500内的最低处，因为水向低处流，则靶管500中的冷却水会经泄水管404排出。并且因导水槽501的作用，也保证了靶管500内的冷却水全部排出。

如图3，上述分水套上若干通水孔形成环形，该环形的外环直径与环形槽的外环直径一致。使得水经曲道后，直接经通水孔进入靶管500。

如图1，上述进水管101的管路上设置一个侧气管106，所述侧气管106通过气泵107连通外部空气。上述侧气管106上包覆有一个加热器108，所述的加热器108为电阻式加热器，加热器108为电阻丝，电阻丝缠绕在侧气管106的外壁上，并使用隔热套包裹在外部。本装置在排水完成后，再通入热气，快速带走内接管300、芯管600、靶管500和外接管200上的残留的冷却水，达到干燥效果。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。