旋转阴极水冷系统的制作方法

1.本发明属于磁控溅射设备领域，特别涉及旋转阴极水冷系统。


背景技术：

2.真空磁控溅射镀膜是当今大面积薄膜沉积领域中镀膜质量最好，应用范围最广的镀膜沉积工艺，在磁控溅射镀膜工艺中，对磁控溅射镀膜设备的质量要求很高，在磁控溅射镀膜设备中，磁控溅射阴极尤为重要。
3.现有技术中的供水系统包括供水主管，供水主管上设有多个出水口，且旋转阴极的冷却管路的进水口与出水口一一对接，冷却管路的回水口与回水主管连接，从而能够形成稳定的循环水冷系统，实现整体设备的冷却功能，然而，在实际工作过程中，旋转阴极在工作过程中有不同的工作功率，不同功率造成旋转阴极的发热量是不一样的，现有技术的供水主管和回水主管并不能对进入旋转阴极的水流量进行调节，使得旋转阴极在不同功率下，靶面的问题存在不同，当旋转阴极处于低功率状态下时，可能存在靶面温度较低的情况，会影响溅射的质量和效率，当旋转阴极处于高功率状态下时，可能存在靶面温度较高的情况，也会影响溅射的质量。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明设计了一种旋转阴极的水冷系统。
5.本发明的具体方案如下：旋转阴极水冷系统，其包括法兰板，法兰板的下表面设有旋转阴极组件，其特征在于：所述的法兰板的上表面设有一水冷组件，水冷组件与旋转阴极组件连接并为旋转阴极组件提供冷却水的循环，所述水冷组件包括进水管，进水管上至少设有一个进水流量控制组件，进水流量控制组件与旋转阴极组件的进水口连接，还包括回水管，回水管上至少设有一个回水水流检测组件，回水水流检测组件的进口与旋转阴极组件的出水口连接，所述的进水管和回水管上分别设有进水水温检测组件和回水水温检测组件。
6.进一步的说，所述的进水管和回水管上均设有水压检测部件。
7.进一步的说，所述的进水流量控制组件包括连接在进水管上的阀体，还包括控制阀体开度的阀控组件，所述阀控组件包括连接在阀体上的阀控安装板，阀控安装板上设有伺服电机，以及连接伺服电机输出端和阀体的阀杆的齿轮组件。
8.进一步的说，所述的旋转阴极组件包括与法兰板连接的进水端连接组件和支撑端连接组件，以及连接在进水端连接组件和支撑端连接组件之间的阴极组件，所述的阴极组件包括进水端板，进水端板的侧面上设有进水轴杆，进水轴杆通过轴承支撑连接在进水端连接组件上，所述的进水轴杆的内部设有冷却轴杆，冷却轴杆与进水轴杆之间形成一个腔体，进水轴杆内用于冷却轴杆支撑的轴承将腔体分为进水腔和回水腔，进水轴杆和冷却轴杆上设有与进水腔连通的进水孔，所述进水轴杆上还设有与回水腔连通的回水孔，进水端板的另一侧面设有一安装凹槽，所述进水端板上沿安装凹槽圆周均布设有多个与回水腔连
通的连通槽，还包括一固定在安装凹槽内的进水端支撑板，还包括连接在支撑端连接组件上的回水端板，回水端板的一侧面上设有内凹的回水凹腔，所述的回水端板的表面亦设有一安装凹槽，所述回水端板上沿安装凹槽圆周均布设有多个与回水凹腔连通的连通槽，还包括一固定在安装凹槽内的回水端支撑板，还包括阴极耙管，阴极耙管的两端分别与进水端板和回水端板连接，以及一冷却管，冷却管的两端通过轴承分别连接在进水端支撑板和回水端支撑板上，冷却管的一端与冷却轴杆连接，冷却管与阴极耙管之间形成回水通道，回水通道分别通过连通槽与回水凹腔和回水腔连通。
9.进一步的说，所述的冷却轴杆与进水轴杆的连接处设有第一密封圈。
10.进一步的说，所述的进水端支撑板和回水端支撑板上设有若干个弧形凹槽，弧形凹槽与连通槽对应。
11.进一步的说，所述的进水端板、回水端板与阴极耙管之间设有第二密封圈。
12.进一步的说，所述的进水轴杆的表面在进水孔和回水孔处设有凹槽，进水孔和回水孔位于凹槽的底部。
13.进一步的说，所述的进水端连接组件包括第一连接壳体和第二连接壳体，第一连接壳体的上端边缘成型有连接边，第一连接壳体穿过法兰板，且连接边与法兰板的上表面连接，第二连接壳体连接在第一连接壳体的下端，第二连接壳体内设有轴向安装腔，轴向安装腔内安装有内支撑轴，内支撑轴的轴向上设有轴向安装孔，在轴向安装孔的两端的内支撑轴上分别设有轴承安装腔，进水轴杆配合安装在轴向安装孔内，且进水轴杆的轴承设置在轴承安装腔内，所述的内支撑轴的上端形成有一个安装平面，安装平面上设有与进水孔连通的进水通孔以及与回水孔连通的回水通孔，所述的第二连接壳体上还设有对轴向安装腔进行密封的密封盖板。
14.进一步的说，还包括延伸部件，延伸部件设置在第一连接壳体和第二连接壳体内，并固定在第二连接壳体上，延伸部件内开设有进水管路和回水管路，并分别与内支撑轴上进水通孔与回水通孔连通。
15.进一步的说，所述的内支撑轴与进水轴杆之间设有第三密封圈、延伸部件的下端与内支撑轴的安装平面之间设有第四密封圈、内支撑轴与第二连接壳体之间设有第五密封圈、第一连接壳体和第二连接壳体之间设有第六密封圈，第一连接壳体的连接边与法兰板之间设有第七密封圈，密封盖板与第二连接壳体之间设有第八密封圈。
16.综上所述，本发明具有以下有益效果：本发明设计了旋转阴极的水冷组件，水冷组件通过进水管为旋转阴极组件提供冷却水，回水管用于冷却水的回流，结合进水管和回水管上设置的进水水冷检测组件和回水水温检测组件，通过控制进水流量控制组件的开度的大小，来控制进入旋转阴极组件的冷却水的流量，即可实现当旋转阴极组件的功率不同时，通过进水水温检测组件和回水水温检测组件来检测水温，根据反馈的水温来调节进水流量控制组件的开度的大小，使得旋转阴极组件在不同的工作功率下，旋转阴极组件都能处于一个适于溅射的温度范围内，从而获得更好的溅射质量和溅射效率。
附图说明
17.图1为本发明的立体示意图；图2为本发明的俯视示意图；图3为进水流量控制组件的立体示意图；图4为本发明的半剖立体示意图；图5为图4中a处的放大示意图；图6为图5中c处的放大示意图；图7为图4中b处的放大示意图；图8为进水端板与进水端连接组件的立体示意图；图9为图8的半剖立体示意图；图10为回水端板与支撑端连接组件的立体示意图；图中1为法兰板，2为旋转阴极组件，3为水冷组件，30为进水管，31为进水流量控制组件，32为回水管，33为回水流量检测组件，300为进水水温检测组件，320为回水水温检测组件，34为水压检测部件，310为阀体，311为阀控组件，3111为阀控安装板，3112为伺服电机，3113为齿轮组件，4为进水端连接组件，40为第一连接壳体，41为第二连接壳体，401为连接边，410为轴向安装腔，42为内支撑轴，420为轴向安装孔，421为安装平面，422为进水通孔，423为回水通孔，411为密封盖板，5为支撑端连接组件，50为支撑板，51为轴承安装腔，6为阴极组件，60为进水端板，61为进水轴杆，610为凹槽，62为冷却轴杆，63为腔体，630为进水腔，631为回水腔，64为进水孔，65为回水孔，66和72为安装凹槽，67和73为连通槽，68为进水端支撑板，680为弧形凹槽，70为回水端板，71为回水凹腔，74为回水端支撑板，8为阴极耙管，9为冷却管，90为回水通道，100为第一密封圈，101为第二密封圈，102为第三密封圈，103为第四密封圈，104为第五密封圈，105为第六密封圈，106为第七密封圈，107为第八密封圈，11为延伸部件，110为进水管路，111为回水管路。
具体实施方式
18.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
19.需要说明的是，当元件被称为“设置于”、“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当元件被称为“固设于”另一个元件，或与另一个元件“固定连接”，它们之间可以是可拆卸固定方式也可以是不可拆卸的固定方式。当一个元件被认为是“连接”、“转动连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
20.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在约束本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
21.本发明中所述“第一”、“第二”、“第三”等类似用于不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。
22.实施例1旋转阴极水冷系统，其包括法兰板1，法兰板1的下表面设有旋转阴极组件2，其特征在于：所述的法兰板1的上表面设有一水冷组件3，水冷组件3与旋转阴极组件2连接并为旋转阴极组件提供冷却水的循环，所述水冷组件3包括进水管30，进水管30上至少设有一个进水流量控制组件31，本实施例中进水管上设有两个进水流量控制组件，一个正常使用，一个作为备用，在设备出现故障时，能够快速的进行切换，保证生产的正常进行，进水流量控制组件31与旋转阴极组件2的进水口连接，还包括回水管32，回水管32上至少设有一个回水水流检测组件33，本实施例中也设有两个回水水流检测组件，回水水流检测组件33的进口与旋转阴极组件2的出水口连接，所述的进水管30和回水管32上分别设有进水水温检测组件300和回水水温检测组件320，所述的进水水温检测组件和回水水温检测组件为设置在进水管和回水管上的水温传感器。
23.本发明通过对进水水温和回水水温进行检测，然后根据两者的温度来调整进水流量控制组件，从而达到对旋转阴极组件的温度的调节，使得旋转阴极组件不管工作在任何功率下都能处于一个适于溅射的温度范围内，更加有利于磁控溅射的发生，也保证了磁控溅射的质量和稳定性，所述的回水水流检测组件用于对回水管中是否有水流过进行检测，避免出现内部堵塞没有水回流而不能发现的问题。
24.进一步的说，所述的进水管30和回水管32上均设有水压检测部件34，所述的水压检测部件为压力传感器，分别用于检测进水管中的水压和回水管中的水压，配合进水水温检测组件和回水水温检测组件能够更加精确的控制。
25.进一步的说，所述的进水流量控制组件31包括连接在进水管上的阀体310，还包括控制阀体开度的阀控组件311，所述阀控组件311包括连接在阀体上的阀控安装板3111，阀控安装板3111上设有伺服电机3112，以及连接伺服电机3112输出端和阀体的阀杆的齿轮组件3113，所述的齿轮组件包括一个大齿轮和一个小齿轮，大齿轮连接在阀体的阀杆上，小齿轮连接在伺服电机的输出端，通过伺服电机的转动来驱动齿轮组件，从而达到控制阀体开关大小的目的，从而达到控制进水量的最终目的。
26.进一步的说，所述的旋转阴极组件2包括与法兰板1连接的进水端连接组件4和支撑端连接组件5，以及连接在进水端连接组件4和支撑端连接组件5之间的阴极组件6，所述的阴极组件6包括进水端板60，进水端板60的侧面上设有进水轴杆61，进水轴杆61通过轴承支撑连接在进水端连接组件4上，所述的进水轴杆61的内部设有冷却轴杆62，冷却轴杆62与进水轴杆61之间形成一个腔体63，进水轴杆61内用于冷却轴杆62支撑的轴承将腔体63分为进水腔630和回水腔631，进水轴杆61和冷却轴杆62上设有与进水腔连通的进水孔64，所述进水轴杆61上还设有与回水腔连通的回水孔65，进水端板60的另一侧面设有一安装凹槽66，所述进水端板60上沿安装凹槽圆周均布设有多个与回水腔连通的连通槽67，还包括一
固定在安装凹槽内的进水端支撑板68，还包括连接在支撑端连接组件上的回水端板70，回水端板70的一侧面上设有内凹的回水凹腔71，所述的回水端板71的表面亦设有一安装凹槽72，所述回水端板70上沿安装凹槽圆周均布设有多个与回水凹腔连通的连通槽73，还包括一固定在安装凹槽内的回水端支撑板74，还包括阴极耙管8，阴极耙管8的两端分别与进水端板和回水端板连接，以及一冷却管9，冷却管9的两端通过轴承分别连接在进水端支撑板68和回水端支撑板74上，冷却管9的一端与冷却轴杆62连接，具体的说，冷却管与冷却轴杆之间通过花键轴配合，冷却管9与阴极耙管8之间形成回水通道90，回水通道90分别通过连通槽（67、73）与回水凹腔71和回水腔631连通。
27.此处对阴极组件的结构进行了限定，上述结构对冷却水在阴极组件内的流向进行了限定，冷却水从进水轴杆的进水孔进入进水腔内，然后从冷却轴杆的进水孔进入冷却轴杆内，再从冷却轴杆流入冷却管中，经过回水端板的回水凹腔从连通槽流入回水通道内，对阴极组件进行冷却，然后从进水端板的连接槽回流到回水腔内，最后从进水轴杆的回水孔流出到回水管中，进一步的，本发明中的冷却轴杆可以相对于进水轴杆进行转动，从而可以对固定在冷却管上的磁性组件的角度进行调整，更好配合生产工艺的需求。
28.进一步的说，所述的冷却轴杆62与进水轴杆61的连接处设有第一密封圈100。
29.进一步的说，所述的进水端支撑板68和回水端支撑板74上设有若干个弧形凹槽680，弧形凹槽680与连通槽对应，设置的弧形凹槽增大了连通槽与回水通道以及回水腔的截面积，减少冷却水的流阻。
30.进一步的说，所述的进水端板60、回水端板70与阴极耙管8之间设有第二密封圈101。
31.进一步的说，所述的进水轴杆61的表面在进水孔和回水孔处设有凹槽610，进水孔64和回水孔65位于凹槽的底部，设置的凹槽形成一个连通的区域，从进水端连接组件过来的水能过进入凹槽内，然后从多个进水孔流入进水腔内，提高进水量和进水的速度，回水孔对应处的凹槽能够提升回流时出水孔出水的流量，保证回水水流能够平稳快速的流出，避免回流太慢造成的设备内部压力增大的问题。
32.进一步的说，所述的进水端连接组件4包括第一连接壳体40和第二连接壳体41，第一连接壳体40的上端边缘成型有连接边401，第一连接壳体40穿过法兰板1，且连接边401与法兰板1的上表面连接，具体为连接边上设有连接孔，法兰板上设有与连接孔对应的螺纹孔，紧固件穿过连接孔连接在螺纹孔内，实现两者的紧固，第二连接壳体41连接在第一连接壳体40的下端，第二连接壳体41内设有轴向安装腔410，轴向安装腔410内安装有内支撑轴42，内支撑轴42的轴向上设有轴向安装孔420，在轴向安装孔420的两端的内支撑轴上分别设有轴承安装腔，进水轴杆61配合安装在轴向安装孔内，且进水轴杆的轴承设置在轴承安装腔内，所述的内支撑轴42的上端形成有一个安装平面421，安装平面421上设有与进水孔连通的进水通孔422以及与回水孔连通的回水通孔423，所述的第二连接壳体41上还设有对轴向安装腔进行密封的密封盖板411，此处对进水端连接组件的结构进行了限定，采用第一连接壳体和第二连接壳体的分体式的结构设计，方便加工和部件的组装，降低了制造成本和提高了组装的效率，进一步的，设置的轴向安装腔为一端开口的安装腔，通过密封盖板来
对轴向安装腔进行密封，内支撑轴从轴向安装腔的开口处进入并固定在第二连接壳体内，使得内支撑轴能够单独加工成一个零件，便于后期的维护保养，降低了设备的维护成本。
33.所述的支撑端连接组件5包括与法兰板连接的支撑板50，支撑板上设有一轴承安装腔51，回水端板通过轴承连接在轴承安装腔内，实现了回水端板与支撑板之间的连接。
34.进一步的说，还包括延伸部件11，延伸部件11设置在第一连接壳体40和第二连接壳体41内，并固定在第二连接壳体41上，延伸部件11内开设有进水管路110和回水管路111，并分别与内支撑轴上进水通孔与回水通孔连通，延伸部件为一体化零部件，用于内支撑轴上的进水通孔和回水通孔的延伸，使得连接部位位于第一连接壳体的上端，方便工作人员进行连接。
35.进一步的说，所述的内支撑轴42与进水轴杆61之间设有第三密封圈102、延伸部件11的下端与内支撑轴42的安装平面之间设有第四密封圈103、内支撑轴42与第二连接壳体41之间设有第五密封圈104、第一连接壳体40和第二连接壳体41之间设有第六密封圈105，第一连接壳体10的连接边与法兰板1之间设有第七密封圈106，密封盖板411与第二连接壳体41之间设有第八密封圈107，上述的第一密封圈至第十密封圈用来提升各个部件连接处的密封性，避免冷却水外溢，也有利于设备真空度的建立，本发明所述的密封圈均采用聚氨酯材料加工而成，密封性且使用寿命较长，减少了设备的密封圈的维护次数。
36.综上所述，本发明具有以下有益效果：1、本发明设计了旋转阴极的水冷组件，水冷组件通过进水管为旋转阴极组件提供冷却水，回水管用于冷却水的回流，结合进水管和回水管上设置的进水水冷检测组件和回水水温检测组件，通过控制进水流量控制组件的开度的大小，来控制进入旋转阴极组件的冷却水的流量，即可实现当旋转阴极组件的功率不同时，通过进水水温检测组件和回水水温检测组件来检测水温，根据反馈的水温来调节进水流量控制组件的开度的大小，使得旋转阴极组件在不同的工作功率下，旋转阴极组件都能处于一个适于溅射的温度范围内，从而获得更好的溅射质量和溅射效率。
37.2、本发明进一步的对旋转阴极的水冷组件的结构进行了限定，上述结构对冷却水在阴极组件内的流向进行了限定，冷却水从进水轴杆的进水孔进入进水腔内，然后从冷却轴杆的进水孔进入冷却轴杆内，再从冷却轴杆流入冷却管中，经过回水端板的回水凹腔从连通槽流入回水通道内，对阴极组件进行冷却，然后从进水端板的连接槽回流到回水腔内，最后从进水轴杆的回水孔流出到回水管中，进一步的，本发明中的冷却轴杆可以相对于进水轴杆进行转动，从而可以对固定在冷却管上的磁性组件的角度进行调整，更好配合生产工艺的需求。
38.基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。