一种用于电阻镀膜机的高利用率磁控溅射靶的制作方法

1.本实用新型涉及电阻镀膜机技术领域，具体说是一种用于电阻镀膜机的高利用率磁控溅射靶。


背景技术：

2.针对电阻镀膜机行业对磁控溅射靶的高要求，以及部分镀膜公司对磁控溅射靶溅射贵金属靶材出现利用率太低的情况，需要花费大量人力、时间、金钱，针对过去生产的100多台电阻镀膜机的使用情况，以及国外电阻镀膜机的现状，研制出适用于电阻镀膜行业的高靶材利用率的磁控溅射靶。
3.国内现有电阻镀膜机多为一代机或者二代机，镀膜质量能达到基本使用需求，但还不能实现高质量的涂层需求，其主要问题是磁控靶的利用率低，进而出现靶材与屏蔽罩之间的打火、放点经常出现，严重影响镀膜质量。同时由于靶材压框和屏蔽罩设计不合理，导致镀膜时大量的靶材压框材料和屏蔽罩材料溅射成膜，对涂层材质有一定影响。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种用于电阻镀膜机的高利用率磁控溅射靶，此磁控溅射靶利用率高，同时让镀膜过程中靶材表面以及靶材表面与屏蔽罩之间的打火、放点次数减少，极大减少镀膜过程中大颗粒的形成，可实现涂层品质较大的提成。
5.为了实现上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案如下：一种用于电阻镀膜机的高利用率磁控溅射靶，包括磁铁，其技术要点是：
6.所述磁控溅射靶包括有阴极体，所述阴极体内部设置有靶材，所述靶材一侧紧贴有紫铜板，所述紫铜板用于封水、封真空、导电和冷却靶材，所述靶材一端安装有靶材压框，另一端设置有靶护板，所述靶材压框的一侧安装有屏蔽板，所述靶材位于屏蔽罩内，所述屏蔽板安装在屏蔽罩上，所述屏蔽罩内部靶材最上端设置有磁屏蔽板；
7.所述磁铁安装在阴极体内部，所述磁铁排布在极靴上，所述磁铁上方设置有磁铁压条；
8.所述靶材一侧连接有靶头，所述靶头包括有绝缘部和真空密封部，所述靶头一端设置有靶头屏蔽罩，所述靶头屏蔽罩内设置有水嘴接头；
9.所述屏蔽板内部尺寸381mm
×
127mm，所述靶材压框内部尺寸为374mm
×
122mm。
10.优选地，所述绝缘部包括有若干个绝缘套，所述若干个绝缘套叠加设置在靶头外侧，其中一个绝缘套一端设置有绝缘套压帽。
11.优选地，所述若干个磁铁构成磁铁组，所述磁铁与磁铁之间安装有定位连接板，防止磁铁n、s级之间因为吸引而影响磁场结构。
12.优选地，所述磁铁和磁铁压条通过压板固定连接。
13.优选地，所述真空密封部包括有单面压环、双面压环、胶圈和圆螺母，所述真空密封部位于绝缘部的内侧，所述靶头的上下两侧均设置有真空密封部。
14.优选地，所述屏蔽罩的一侧设置有两个绝缘护座，所述绝缘护座通过螺钉固定在屏蔽罩上，所述绝缘护座上方螺钉两侧各设置有一个绝缘子。
15.优选地，所述极靴是用dt4材质加工而成，所述磁铁形成若干个磁铁组排布在极靴上。
16.本实用新型的优点与有益效果是：本技术所保护的磁控溅射靶可以达到高的靶材利用率，这样的效果不仅实现了镀膜技术的低成本、高效率，同时让镀膜过程中靶材表面以及靶材表面与屏蔽罩之间的打火、放点次数减少，极大减少镀膜过程中大颗粒的形成，可实现涂层品质较大的提成；同时对靶材压框的基本机构进行重新设计，实现溅射镀膜过程中靶材压框的零消耗，不仅不需要更换靶材压框，同时涂层中靶材压框材质所占比例大幅下降，极大提升涂层质量，为高质量涂层的市场化提供前提。
附图说明
17.图1是本实用新型磁控溅射靶的俯视结构示意图；
18.图2是本实用新型磁控溅射靶的侧视结构示意图；
19.图3是本实用新型磁控溅射靶的一种实施方式的实物示意图；
20.图4是图3中去掉部分磁铁压条后的实物示意图；
21.图5是图3中磁铁分布局部放大图；
22.图6是图4中磁铁分布局部放大图；
23.图7是本实用新型磁控溅射靶的立体图；
24.图8是本实用新型磁控溅射工作原理图；
25.附图标记如下：1、第一绝缘套，2、第二绝缘套，3、第三绝缘套，4、第四绝缘套，5、密封座，6、锁紧螺母，7、单面压环，8、双面压环，9、靶材，10、磁屏蔽板，11、压条，12、压板，13、绝缘护座，14、第一绝缘子，15、屏蔽罩，16、阴极体，17、第二绝缘子，18、屏蔽板，19、磁铁组，20、靶材压框，21、紫铜板，22、垫圈，23、绝缘套压帽，24、靶护板，25、靶头屏蔽罩，26、磁铁，27、磁铁压条，28、水嘴接头，29、胶圈，30、螺钉，31、胶圈，32、接靶电源口，33、圆螺母。
具体实施方式
26.下面结合具体实施例对本实用新型作进一步的说明。
27.如图1
‑‑
图7所示，本实用新型保护的是一种用于电阻镀膜机的高利用率磁控溅射靶，包括磁铁26，其中:所述磁控溅射靶包括有阴极体16，所述阴极体16内部设置有靶材9，所述靶材9一侧紧贴有紫铜板21，所述紫铜板21用于封水、封真空、导电和冷却靶材9，所述靶材9一端安装有靶材压框20，另一端设置有靶护板24，所述靶材压框20的一侧安装有屏蔽板18，所述靶材9位于屏蔽罩15内，所述屏蔽板18安装在屏蔽罩15上，所述屏蔽罩15内部靶材9最上端设置有磁屏蔽板10。
28.图1-2中，所述阴极体16安装在设备门上的安装孔内，通过第一绝缘套1、第二绝缘套2、第三绝缘套3、第四绝缘套4和绝缘套压帽23实现绝缘，所述第四绝缘套4一侧设置有密封座5，所述密封座5位于靶头内部两侧，所述密封座5通过锁紧螺母6与靶头固定连接，所述磁控溅射靶通过胶圈29、单面压环7、双面压环8和圆螺母33实现真空密封，所述磁铁26安装在阴极体16内部，所述阴极体16四周安装有压条11，所述磁铁压条27用于固定磁铁，保持磁
铁之间的位置关系，压板12用于固定磁铁26和磁铁压条27，紫铜板21用于封水、封真空、导电和冷却靶材9，靶材压框20用于压紧靶材9，使靶材9紧贴在紫铜板21上。屏蔽板18安装在屏蔽罩15上，屏蔽罩15通过件绝缘护座、第一绝缘子14和第二绝缘子17连接在阴极体16的后面；所有部件连接好后，接通接靶电源口32，给磁控靶通水就可以进行工作。
29.所述磁铁26安装在阴极体16内部，所述磁铁26排布在极靴上，所述极靴是用dt4材质加工而成，所述磁铁26上方设置有磁铁压条27；所述磁铁26和磁铁压条27通过压板12固定连接所述若干个磁铁26构成磁铁组19，所述磁铁26形成若干个磁铁组19排布在极靴上，所述磁铁26与磁铁26之间安装有定位连接板，防止磁铁n、s级之间因为吸引而影响磁场结构。所述磁铁排布如图5-6所示，磁铁26排布在极靴上，极靴是用dt4材质加工而成，具有良好的导磁性能。磁铁26排布好后，上表面采用磁铁压条27进行压紧磁铁，防止磁铁在运输或者使用过程中的移动，造成磁场结构发生原理型改变而无法使用。
30.本技术所保护的磁控溅射靶采用多磁钢组成磁场回路，与传统的磁控溅射靶不同，本技术优化了磁场结构，使得靶材表面平行靶面的磁感应分量增加，靶材表面溅射面积增大，从而更好的提高靶材的冷却能力，在提高靶材利用率的同时解决了溅射过程中的大颗粒问题。同时，本技术采用多磁钢组成的磁场回路，可以增强平行靶材表面的磁感应分量，使得靶材表面的磁场分布更加合理，从而提高靶材的利用率。
31.所述靶材9一侧连接有靶头，所述靶头包括有绝缘部和真空密封部。
32.所述绝缘部包括有若干个绝缘套，所述若干个绝缘套叠加设置在靶头外侧，其中一个绝缘套一端设置有绝缘套压帽23。
33.所述真空密封部包括有单面压环7、双面压环8、胶圈29和圆螺母33，所述真空密封部位于绝缘部的内侧，所述靶头的上下两侧均设置有真空密封部。
34.所述靶头一端设置有靶头屏蔽罩25，所述靶头屏蔽罩25内设置有水嘴接头28；所述水嘴接头28的数量是两个，一个连接进水口，一个连接出水口。
35.所述屏蔽板18内部尺寸381mm
×
127mm，所述靶材压框20内部尺寸为374mm
×
122mm。这样的尺寸设定可以使得磁控溅射靶在溅射镀膜过程中，靶材压框20表面基本无溅射痕迹，即溅射过程中靶材压框20无消耗，可长时间连续使用，也不会向溅射涂层中掺杂其它杂质。从而使得磁控溅射靶溅射镀膜过程中靶材压框20达到零消耗的功能。
36.利用磁控溅射靶进行磁控溅射镀膜工作原理如下：如图8所示，磁控溅射靶采用静止电磁场，磁场为曲线型，电子在电场作用下，加速飞向基片的过程中与氩原子发生碰撞。若电子具有足够的能量(约为30ev)时，则电离出ar+并产生电子。电子飞向基片，ar+在电场的作用下加速飞向阴极(溅射靶)并以高能量鸿基靶表面，使靶材发生溅射。在溅射粒子中，中性的靶原子(或分子)沉积在基片上行程薄膜；二次电子e1在加速飞向基片时受到磁场b的洛仑兹力作用，以摆线和螺旋现状的复合形式在靶表面作圆周运动。该电子e1的运动路径不仅很长，而且被电磁场束缚在靠近靶表面的等离子体区域内。在该区中电离出大量的离子ar+用来轰击靶材，因此磁控溅射具有沉积速率高的特点。随着碰撞次数的增加，电子e1的能量逐渐降低，同时e1逐步远离靶面。低能电子e1将如下图8中e3那样沿着磁力线来回震荡，待电子能量耗尽时，在电场e的作用下最终沉积在基片上。由于该电子的能量很低，传给基片的能量很小，使基片温升较低。在磁极轴线处电场与磁场平行，电子e2类电子较少，对基片温升作用小。
37.综上所述，磁控溅射的基本原理就是以磁场改变电子运动方向，束缚和延长电子的运动路径，提高电子的电离概率和有效地利用电子的能量。因此，在形成高密度等离子体的异常辉光放电中，正离子对靶材轰击所引起的靶材溅射更加有效，同时受正交电磁场束缚的电子只能在其能量要耗尽时才能沉积在基片上。这就是磁控溅射具有“低温”、“高速”两大特点的机理。
38.本技术所保护的磁控溅射靶采用多条磁场设计，优化了磁场结构，使得靶材9表面平行靶面的磁感应分量增加，靶材9表面溅射面积增大，从而更好的提高靶材的冷却能力，在提高靶材利用率的同时解决了溅射过程中的大颗粒问题。
39.本技术所保护的磁控溅射靶采用多磁场的磁场设计，可实现通过仿真模拟靶材表面磁场情况，并结合长达一年的靶材表面刻蚀实验。
40.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”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，而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。
41.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
42.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
43.本实用新型具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本实用新型的优选实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

技术特征：
1.一种用于电阻镀膜机的高利用率磁控溅射靶，包括磁铁，其特征在于：所述磁控溅射靶包括有阴极体(16)，所述阴极体(16)内部设置有靶材(9)，所述靶材(9)一侧紧贴有紫铜板(21)，所述紫铜板(21)用于封水、封真空、导电和冷却靶材(9)，所述靶材(9)一端安装有靶材压框(20)，另一端设置有靶护板(24)，所述靶材压框(20)的一侧安装有屏蔽板(18)，所述靶材(9)位于屏蔽罩(15)内，所述屏蔽板(18)安装在屏蔽罩(15)上，所述屏蔽罩(15)内部靶材(9)最上端设置有磁屏蔽板(10)；所述磁铁(26)安装在阴极体(16)内部，所述磁铁(26)排布在极靴上，所述磁铁(26)上方设置有磁铁压条(27)；所述靶材(9)一侧连接有靶头，所述靶头包括有绝缘部和真空密封部，所述靶头一端设置有靶头屏蔽罩(25)，所述靶头屏蔽罩(25)内设置有水嘴接头(28)；所述屏蔽板(18)内部尺寸381mm
×
127mm，所述靶材压框(20)内部尺寸为374mm
×
122mm。2.根据权利要求1所述的一种用于电阻镀膜机的高利用率磁控溅射靶，其特征在于：所述绝缘部包括有若干个绝缘套，所述若干个绝缘套叠加设置在靶头外侧，其中一个绝缘套一端设置有绝缘套压帽(23)。3.根据权利要求1所述的一种用于电阻镀膜机的高利用率磁控溅射靶，其特征在于：所述若干个磁铁(26)构成磁铁组(19)，所述磁铁(26)与磁铁(26)之间安装有定位连接板，防止磁铁n、s级之间因为吸引而影响磁场结构。4.根据权利要求1所述的一种用于电阻镀膜机的高利用率磁控溅射靶，其特征在于：所述磁铁(26)和磁铁压条(27)通过压板(12)固定连接。5.根据权利要求1或2所述的一种用于电阻镀膜机的高利用率磁控溅射靶，其特征在于：所述真空密封部包括有单面压环(7)、双面压环(8)、胶圈(29)和圆螺母(33)，所述真空密封部位于绝缘部的内侧，所述靶头的上下两侧均设置有真空密封部。6.根据权利要求1所述的一种用于电阻镀膜机的高利用率磁控溅射靶，其特征在于：所述屏蔽罩(15)的一侧设置有两个绝缘护座(13)，所述绝缘护座(13)通过螺钉固定在屏蔽罩(15)上，所述绝缘护座(13)上方螺钉两侧各设置有一个绝缘子。7.根据权利要求1所述的一种用于电阻镀膜机的高利用率磁控溅射靶，其特征在于：所述极靴是用dt4材质加工而成，所述磁铁(26)形成若干个磁铁组(19)排布在极靴上。

技术总结
本实用新型公开了一种用于电阻镀膜机的高利用率磁控溅射靶，包括有靶材和阴极体，所述磁铁安装在阴极体内部，所述磁铁排布在极靴上，所述磁铁上方设置有磁铁压条，所述靶材一端安装有靶材压框，另一端设置有靶护板，所述靶材压框的一侧安装有屏蔽板，所述靶材位于屏蔽罩内，所述靶材一侧连接有靶头，所述靶头包括有绝缘部和真空密封部，所述靶头一端设置有靶头屏蔽罩；优点是此磁控溅射靶利用率高，同时让镀膜过程中靶材表面以及靶材表面与屏蔽罩之间的打火、放点次数减少，极大减少镀膜过程中大颗粒的形成，可实现涂层品质较大的提成。成。成。


技术研发人员：高洋 马铁明
受保护的技术使用者：沈阳晶科真空技术有限公司
技术研发日：2023.05.23
技术公布日：2023/10/20