用于溅射靶的射频识别的金属体内安装和隔离物的制作方法

本申请要求2014年5月30日提交的美国临时专利申请序号No.62/004,939和2014年12月16日提交的美国临时专利申请序号No.62/092,419的优先权权益。

技术领域

本发明关于如下的溅射靶/垫板组件：其设置有RFID标签，所述RFID标签通过配置成精确地安置用于与RFID读取器进行读取/写入通信的芯片的插头和对应的插孔(膛孔，bore)嵌入所述靶或垫板中。

背景技术：

射频识别(RFID)技术在多种环境中用于提供多种商品的无线自动化识别和运转。RFID系统典型地包括安装至待识别的商品或者设备的应答器(称作“标签”)以及与所述应答器通信的“标签”读取器。

在许多情况下，标签或应答器对通过RF标签读取器经由天线传输至其的无线询问信号进行响应。该响应被发送至计算机以将该响应翻译成可使用的格式。

溅射涂布或者物理沉积方法被广泛地用于在多种基底上沉积材料薄层。从根本上说，该工艺需要气体离子轰击具有由待作为薄膜或者层沉积在基底上的材料形成的面的溅射靶。靶的离子轰击不仅导致靶材料的原子或分子被溅射，而且赋予靶显著的热能。该热通过使用典型地在以与靶成热交换关系安置的导热垫板下面或者周围循环的冷却流体而被耗散。

使阴极组件在沉积面上经受抽空室(真空室，evacuated chamber)和在相反的面上经受冷却水。各表面需要具有用陶瓷环压缩的O形环以完成密封。任何添加至阴极组件的特征必须不使这些密封劣化，因为它们对于它们的性能是必要的。

靶形成阴极组件的一部分，所述阴极组件与阳极一起被放置在包含惰性气体、优选氩气的抽空室中。跨越阴极和阳极施加高电压电场。所述惰性气体通过与从阴极喷出的电子碰撞而被电离。带正电的气体离子被吸引至阴极并且在撞击靶表面时，逐出靶材料。被逐出的靶材料穿过抽空罩并且作为薄膜沉积在通常定位成接近阳极的期望的基底上。

在典型的靶阴极组件中，靶被附着至非磁性垫板。所述垫板通常是水冷却的以带走通过靶的离子轰击而产生的热。磁体典型地以公知的配置布置在在所述垫板下面以形成围绕所述靶的暴露表面延伸的环或者隧道形式的磁场。

过去，RFID标签一直是使用环氧树脂包封接近于靶的凸缘部分的标签或芯片而粘附的。由于用于制造这些环氧树脂结构体的手工过程，芯片距离侧壁的距离是随机的而没有从组件到组件均匀的最优化。进一步地，环氧树脂配方变化并且经常引入气泡，从而不利地影响RF信号的接受和传输。

技术实现要素：

在一种示例性实施方式中，提供如下类型的溅射靶/垫板组件：其中RFID标签嵌入所述组件中。因此，呈现了如下封锁(约束，containment)组合：其包括形成于垫板或溅射靶之一中的插孔和适合于密合(隐密，snug)插入到所述插孔中的插头。所述插头包括外面和凹陷(recessed)部。提供所述插头的如下实心区(section)：其与插头凹陷部的至少一部分毗邻。所述插头的凹陷部配置成将RFID标签牢固地接收到其中。在所述插头被接收到所述插孔中时，O形环密封所述插头。

在其它示例性实施方式中，要求所述垫板或靶中的插孔容许所述O形环压缩和形成抽空密封(真空密封，evacuated seal)和水密封。简单地附着在表面之一上的RFID标签将不容许形成合适的密封。

在其它示例性实施方式中，所述插孔是沿着所述垫板的周围表面部分设置的。在一些情况下，所述垫板的该表面是沿着所述垫板的适合于将冷却水作用于其上的背侧或水侧提供的。

在其它实施方式中，所述插头和O形环容许小的位移。在一些情况下，这对形成用于所述抽空密封或者所述水密封的有效密封而言可为必要的。

在还其它实施方式中，所述插头的所述外面以及所述垫板的所述周围部分一起限定平坦的表面。

在还其它实施方式中，所述插头包括在其中的周围沟槽(groove)。沿着所述插孔的表面形成另一沟槽。所述插头的周围沟槽和提供在所述插孔中的该第二沟槽限定在将所述插头密合插入到所述插孔中时的接合的(配合的，mating)界面表面。

所述插头的凹陷部可包括适合于将小的工具等插入其中以便于将芯片放置在所述凹陷中和将所述凹陷中的芯片除去的工具安装凹面(concavity)。进一步地，在某些实施方式中，所述插头的凹陷部通过平行四边形定义，所述平行四边形的各个边以圆弧段连接至另一个边。进一步地，在某些实施方式中，所述凹陷的边的每一个距离所述插头的横截面边界是等距离的。

在进一步的实施方式中，所述平行四边形，即所述插头的凹陷区域的四个边的配置可为矩形。

在一种优选的实施方式中，所述插头揿压装配(卡扣装配，揿压配合，snap fit)到所述插孔中，并且所述插头由塑料材料即"Delrin"缩醛均聚物构成。

在另一优选的实施方式中，所述O形环密封不像环氧树脂溶液那样需要固化时间。

所述垫板可由任何金属例如铝合金或者铜合金构成。

将结合本发明某些实施方式的附图进一步描述本发明。这些附图是某些发明实施方式的说明并且不应被解释为本发明的限制。

附图说明

图1为靶/垫板组件的背或水侧的透视图，其显示RFID芯片、芯片外壳(housing)插头、和其中接收所述芯片和插头的垫板插孔的组合。

图2为芯片外壳插头的底视图，其是从适合于沿着垫板插孔的底部安置的所述插头的开口端侧所取的；

图3是所述插头的沿着图2的线和箭头3-3所取的横截面图；和

图4为除了如下之外与图2中显示的类似的俯视图：所述芯片现在显示为密合地包封在所述插头的凹陷区域内。

具体实施方式

转至附图的图1，显示了垫板2的水侧或者背侧。应注意，溅射靶(未示出)是沿着垫板2的与该背侧相反的侧放置的，并且所述靶的凸缘与垫板2的外周重叠。图1中所示的垫板2的侧通常被称为水侧，因为冷却水回路或者类似设计在此处作用于所述垫板以在操作期间从重叠的靶除去热。

进一步查看图1，在垫板的该水侧中提供插孔4。所述插孔包括围绕所述插孔形成的沟槽6。在该图中RFID芯片被示为8并且如可看到的，介于芯片外壳(即，插头)10和插孔4的底表面之间。围绕所述插头提供O形环12并且O形环12适合于接收在形成于所述垫板中的沟槽6中。

图2说明插头10的进一步特征。所述插头包括包围凹陷24的实心区20。所述凹陷适合于将所述芯片密合接收于其中。如所显示的，所述凹陷通常成形为平行四边形，并且在所述平行四边形的相交的边的每一个处提供有圆弧拐角26、28、30、32。另外，沿着所述边之一提供安装凹面34。该凹面34适合于接收小的工具等以辅助从凹陷24放置和除去所述芯片。

在图3中所示的实施方式中，显示了所述插头的外面40。当将所述插头完全接收到插孔4内时，该外面40将与垫板2的背侧一起提供光滑的、平坦的表面。在所述插头中的接近外面40的上部部分中提供沟槽42。该沟槽42将接收图1中所示的O形环12并且将与图1中所示的插孔的沟槽6接合以提供水密密封，从而将RFID芯片密封而不受可在溅射过程的操作或者中断期间作用于垫板2的冷却水等。沿着插头10的底侧形成斜边44以保证插头10容易地摩擦或者揿压装配到所述垫板的插孔4中。因此，由于所述插头在所述插孔内的摩擦或者揿压装配，因此不需要焊接的或者其它广泛的结合技术来提供所述插头在所述插孔内的牢固附着。

在图4中，所述RFID芯片被显示为密合地附着在凹陷24内。所述插头的实心区20包围凹陷24，并且所述实心区和所述凹陷之间的边界由线性表面50、52、54、56和前述圆弧拐角26、28、30和32限定。注意，在本发明的该实施方式中，芯片8的侧面部分各自是与所述插头的在该图中被示为60的横截面周围边框近似等距离的。

因此根据以上明晰的是，本发明保持在溅射靶凸缘部分和下衬的垫板周围内的最优化位置，其容许最大的读取和写入范围以及将RFID标签从在溅射过程中发现的要素尤其是液体隔离。所述揿压入装配被设计成容许人们将所述插头和相关的芯片仅用它们的双手就牢固地按压和揿压到位置。这采用(engage)O形环，其将所述芯片密封在优选地由“Delrin”聚缩醛均聚物制成的所述外壳内。这使所述芯片保持在横向上和纵向上均以精确的、计划好的维度最优地安置。

如上所述，以前提出的设计利用环氧树脂来将所述芯片包封到所述凸缘中。该现有技术设计无法保证距离侧壁的最优化距离，它们也无法保证环氧树脂的精确配方。由于环氧树脂配料的制备所需要的手工过程。环氧树脂经常导致气泡形成。

本设计利用"Delrin"来固持(hold)可商购得到的识别标签。作为对比，环氧树脂具有3.6的介电常数，而Delrin具有常数3.1。介电常数越高，其发射越多的RF能量，并且使天线解谐。

本设计利用"Delrin"来固持可商购得到的识别标签。作为对比，环氧树脂在其可用于该场合中之前具有所需要的固化时间，而所述Delrin组件不需要任何固化时间。典型的固化时间为20分钟-24小时。固化时间的消除减少了在制造期间玷污所述组件的风险，并且减少了周期时间。

没有其它的金属体内(在金属内的，in-metal)外壳被已知用于在溅射靶内使用。该外壳被设计成容许将最佳的信号强度返回至询问器并且提供最大读取/写入能力。此外，可商购得到的所有预先制作的设计未考虑隔离来自制造的要素尤其是水的要求。通过利用O形环，本设计在防止任何水进入RFID室的同时，将芯片以所需要的准确距离固持。

根据本发明的具有RFID芯片的溅射靶/垫板组件导致囊穴(pocket)最优化。这需要与溅射室的最优化的双向通信以实现最大读取/写入范围，而不违背原始的设备制造商的设计指令。本发明可被要求被植入到金属表面内以便不损害原始制造商出于合适功能性而要求的设计空间。囊穴表面必须保持芯片垂直于外部天线的传输路径，并且此外，所述囊穴必须与靶的外径相切。