專利名稱：磁水分離型平面磁控濺射靶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新材料領(lǐng)域的真空磁控濺射鍍膜裝置，特別是一種磁水分離型平面磁控濺射靶。
背景技術(shù)：
磁控濺射技術(shù)自從20世紀(jì)70年代誕生以來，在高速制備金屬、半導(dǎo)體和介電薄膜方面取得了巨大進(jìn)步，廣泛用于半導(dǎo)體器件、集成電路微型化和光學(xué)器件等領(lǐng)域。所涉及的太陽能利用能效薄膜，不論是全玻璃真空集熱管、全金屬平板集熱器、以及作為太陽能熱發(fā)電核心元件的高溫集熱管，在研發(fā)過程中都完全使用了磁控濺射制膜技術(shù)，而其中一種關(guān)鍵裝備就是園柱型和平面型磁控濺射靶。由于熱發(fā)電的高溫集熱管所使用的耐高溫吸收膜系(多層膜稱膜系或膜堆)，有的靶材(薄膜的源料)難于獲得管材，就得放棄園柱靶，而板材就容易獲取，故高溫集熱管鍍膜機(jī)就采用靶材是板材的平面磁控濺射靶。

平面磁控濺射靶根據(jù)被鍍工件的尺寸，有平面圓型靶和平面矩型靶，原理完全一樣，把平面圓型靶沿直徑方向拉長，就是平面矩型靶。現(xiàn)有平面磁控濺射靶的結(jié)構(gòu)如圖1-4 所示(省略陽極屏蔽絕緣和水管緊固結(jié)構(gòu))，其包括冷卻進(jìn)水管1、冷卻出水管2、導(dǎo)磁板3、 陰極體4、靶材壓環(huán)5、螺釘6、靶材7、中心極靴8、中心永磁塊9、邊極靴10、邊永磁塊11和上、下密封圈12、13，導(dǎo)磁板3上有冷卻進(jìn)水管1和冷卻出水管2通過的通孔，其位于陰極體 4的上面，靶材壓環(huán)5和靶材7位于陰極體4的下面，導(dǎo)磁板3、陰極體4和靶材壓環(huán)5通過螺釘6固定，上密封圈12位于導(dǎo)磁板3與陰極體4之間，下密封圈13位于陰極體4與靶材 7之間，陰極體4中心為一通孔，冷卻進(jìn)水管1、冷卻出水管2、中心極靴8、中心永磁塊9、邊極靴10和邊永磁塊11位于陰極體4中心的通孔內(nèi)，且中心永磁塊9和邊永磁塊11之間用隔條14隔開，冷卻進(jìn)水管1和冷卻出水管2向上穿過導(dǎo)磁板3并用水管密封圈15與導(dǎo)磁板3形成密封。工作時(shí)，靶材7的背面的中心永磁塊9、邊永磁塊11產(chǎn)生的磁力線B從中心永磁塊9的N極出發(fā)，穿過靶材7，回到邊永磁塊11的S極，磁場形狀如同在靶材7前面“搭建” 起一個(gè)環(huán)形磁力線“棚子”。當(dāng)同時(shí)充當(dāng)電極的冷卻進(jìn)水管1和冷卻出水管2接上磁控濺射電源300 700伏負(fù)極時(shí)，電場的方向如電力線E所示，靶材7前面形成交叉的電磁場，在 0. 2Pa 2Pa的壓強(qiáng)下，產(chǎn)生氣體輝光放電形成等離子體，由于離子和電子遷移率的差別， 在陰極區(qū)正離子從等離子體分離出來，并被加速轟擊靶材7，導(dǎo)致靶材7濺射，使固體靶材7 原子脫離靶材7表面飛濺到靶面前方的工件表面形成膜層的同時(shí)，部分能量使靶材7升溫， 所以必須采用循環(huán)水冷卻。由于其中心永磁塊9和邊永磁塊11與循環(huán)水是相通的，而中心永磁塊9和邊永磁塊11是一種稀土釹鐵硼(NdFeB)合金，雖然其磁性能優(yōu)良，但其缺點(diǎn)是耐蝕性差，盡管表面鍍有鎳層保護(hù)，但在磁路裝配過程中，永磁塊的邊角或局部表面鎳層有微小破損，造成永磁塊局部腐蝕，時(shí)間長了，永磁塊整塊粉末化，使靶面前方磁場崎變，造成濺射鍍膜不均勻，不得不重新更換永磁塊；同時(shí)，粉末化了的永磁塊粉末也易堵塞水道，造成水流不暢，冷卻效果變差，嚴(yán)重的可能燒壞靶材7和下密封圈13而造成事故。由于稀土元素是一種越來越少的資源，價(jià)格很高，從而導(dǎo)致生產(chǎn)成本(經(jīng)濟(jì)成本、時(shí)間成本)高，鍍膜質(zhì)量差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，而提供一種磁水分離型平面磁控濺射靶。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種磁水分離型平面磁控濺射靶，包括冷卻進(jìn)水管、冷卻出水管、導(dǎo)磁板、陰極體、靶材壓環(huán)、螺釘、靶材、中心極靴、中心永磁塊、邊極靴、邊永磁塊和下密封圈，導(dǎo)磁板上有冷卻進(jìn)水管和冷卻出水管通過的通孔，其位于陰極體的上面，靶材壓環(huán)和靶材位于陰極體的下面，導(dǎo)磁板、陰極體和靶材壓環(huán)通過螺釘固定，下密封圈位于陰極體與靶材之間，陰極體上有矩形槽，其中心有盲孔，陰極體上還有冷卻進(jìn)水管和冷卻出水管通過的通孔，冷卻進(jìn)水管和冷卻出水管向上穿過導(dǎo)磁板和陰極體上的通孔，并用水管密封圈與陰極體形成密封，中心極靴和中心永磁塊位于盲孔內(nèi)，邊極靴和邊永磁塊位于矩形槽內(nèi)。本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案是導(dǎo)磁板、陰極體、靶材壓環(huán)和靶材均為長方形，陰極體上的矩形槽為長方形，其中心的矩形槽為長條形。本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案也可以是導(dǎo)磁板、陰極體、靶材壓環(huán)和靶材均為圓形， 陰極體上的矩形槽為圓環(huán)形，其中心盲孔為圓形。本發(fā)明再進(jìn)一步的技術(shù)方案是圓環(huán)形矩形槽的圓心與圓形盲孔的圓心重合。本發(fā)明由于采用磁鐵和水流分離的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，磁鐵不再被腐蝕， 長期保持磁感應(yīng)強(qiáng)度(B)這一重要技術(shù)參數(shù)的穩(wěn)定性，同時(shí)冷卻水也不會(huì)被污染，水道不被堵塞，溫度穩(wěn)定性也得到提高，既能大大延長磁鐵的使用壽命，又能長期穩(wěn)定地提高平面靶鍍膜質(zhì)量。以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步描述。


圖1為現(xiàn)有平面圓型磁控濺射靶的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1的俯視圖3為現(xiàn)有平面矩型磁控濺射靶的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為圖3的俯視圖5本發(fā)明平面圓型磁控濺射靶的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6為圖5的俯視圖7本發(fā)明平面矩型磁控濺射靶的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖8為圖7的俯視圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一
如圖5、6所示，一種磁水分離型平面磁控濺射靶，包括冷卻進(jìn)水管1、冷卻出水管2、導(dǎo)磁板3、陰極體4、靶材壓環(huán)5、螺釘6、靶材7、中心極靴8、中心永磁塊9、邊極靴10、邊永磁塊11和下密封圈13，導(dǎo)磁板3、陰極體4、靶材壓環(huán)5和靶材7均為圓形，導(dǎo)磁板3上有冷卻進(jìn)水管1和冷卻出水管2通過的通孔，其位于陰極體4的上面，靶材壓環(huán)5和靶材7位于陰極體4的下面，導(dǎo)磁板3、陰極體4和靶材壓環(huán)5通過螺釘6固定，下密封圈13位于陰極體4與靶材7之間，陰極體4上有圓環(huán)形矩形槽41，其中心有圓形盲孔42，圓環(huán)形矩形槽41 的圓心與圓形盲孔42的圓心重合，陰極體4上還有冷卻進(jìn)水管1和冷卻出水管2通過的通孔，冷卻進(jìn)水管1和冷卻出水管2向上穿過導(dǎo)磁板3和陰極體4上的通孔，并用水管密封圈 43與陰極體4形成密封，中心極靴8和中心永磁塊9位于圓形盲孔42內(nèi)，邊極靴10和邊永磁塊11位于圓環(huán)形矩形槽41內(nèi)。實(shí)施例二 如圖7、8所示一種磁水分離型平面磁控濺射靶，包括冷卻進(jìn)水管1、冷卻出水管2、導(dǎo)磁板3、陰極體4、靶材壓環(huán)5、螺釘6、靶材7、中心極靴8、中心永磁塊9、邊極靴10、邊永磁塊11和下密封圈13，導(dǎo)磁板3、陰極體4、靶材壓環(huán)5和靶材7均為長方形，導(dǎo)磁板3上有冷卻進(jìn)水管1和冷卻出水管2通過的通孔，其位于陰極體4的上面，靶材壓環(huán)5和靶材7位于陰極體4的下面，導(dǎo)磁板3、陰極體4和靶材壓環(huán)5通過螺釘6固定，下密封圈13位于陰極體4與靶材7之間，陰極體4上有長方形的矩形槽44，其中心有長條形的矩形槽45，陰極體4上還有冷卻進(jìn)水管1和冷卻出水管2通過的通孔，冷卻進(jìn)水管1和冷卻出水管2向上穿過導(dǎo)磁板3和陰極體4上的通孔，并用水管密封圈43與陰極體4形成密封，中心極靴8 和中心永磁塊9位于長方形的矩形槽44內(nèi)，邊極靴10和邊永磁塊11位于長條形的矩形槽 45內(nèi)。以一臺(tái)生產(chǎn)太陽能發(fā)電用高溫集熱管的鍍膜設(shè)備為例，一臺(tái)設(shè)備4個(gè)靶，每靶用 20 mmXll mmXIO mm釹鐵硼磁鐵816塊，4靶用3264塊，若采用原來磁水不分離結(jié)構(gòu)的靶， 由于磁鐵腐蝕問題平均使用一年就需更換新磁鐵，加上人力、時(shí)間成本，使用和維護(hù)費(fèi)用相當(dāng)昂貴。采用本發(fā)明陰極磁路與冷卻水路分離的新結(jié)構(gòu)后，由于其中心永磁塊(9)和邊永磁塊(11)被水管密封圈43和導(dǎo)磁板3上的密封圈13隔離在水路之外，不再浸在水流中， NdFeB磁鐵處在清潔干燥的環(huán)境中，不再產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕問題，長期保持磁性能穩(wěn)定，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
權(quán)利要求
1.一種磁水分離型平面磁控濺射靶，包括冷卻進(jìn)水管、冷卻出水管、導(dǎo)磁板、陰極體、靶材壓環(huán)、螺釘、靶材、中心極靴、中心永磁塊、邊極靴、邊永磁塊和下密封圈，導(dǎo)磁板上有冷卻進(jìn)水管和冷卻出水管通過的通孔，其位于陰極體的上面，靶材壓環(huán)和靶材位于陰極體的下面，導(dǎo)磁板、陰極體和靶材壓環(huán)通過螺釘固定，下密封圈位于陰極體與靶材之間，陰極體上還有冷卻進(jìn)水管和冷卻出水管通過的通孔，其特征是陰極體上有矩形槽，其中心有盲孔，冷卻進(jìn)水管和冷卻出水管向上穿過導(dǎo)磁板和陰極體上的通孔，并用水管密封圈與陰極體形成密封，中心極靴和中心永磁塊位于盲孔內(nèi)，邊極靴和邊永磁塊位于矩形槽內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁水分離型平面磁控濺射靶，其特征是導(dǎo)磁板、陰極體、靶材壓環(huán)和靶材均為長方形，陰極體上的矩形槽為長方形，其中心的矩形槽為長條形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁水分離型平面磁控濺射靶，其特征是導(dǎo)磁板、陰極體、靶材壓環(huán)和靶材均為圓形，陰極體上的矩形槽為圓環(huán)形，其中心盲孔為圓形。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁水分離型平面磁控濺射靶，其特征是圓環(huán)形矩形槽的圓心與圓形盲孔的圓心重合。
全文摘要
一種磁水分離型平面磁控濺射靶，包括冷卻進(jìn)水管1、冷卻出水管2、導(dǎo)磁板3、陰極體4、靶材壓環(huán)5、螺釘6、靶材7、中心極靴8、中心永磁塊9、邊極靴10、邊永磁塊11和下密封圈13，陰極體4上有圓環(huán)形矩形槽41，其中心有圓形盲孔42，圓環(huán)形矩形槽41的圓心與圓形盲孔42的圓心重合，冷卻進(jìn)水管1和冷卻出水管2向上穿過導(dǎo)磁板3和陰極體4上的通孔，并用水管密封圈43與陰極體4形成密封，中心極靴8和中心永磁塊9位于圓形盲孔42內(nèi)，邊極靴10和邊永磁塊11位于圓環(huán)形矩形槽41內(nèi)。本發(fā)明由于采用陰極磁路與冷卻水路分離的新結(jié)構(gòu)，磁鐵的使用壽命大大延長，同時(shí)冷卻水也不會(huì)被污染堵塞，鍍膜質(zhì)量也得到穩(wěn)定地提高。
文檔編號(hào)C23C14/35GK102330061SQ20111027684
公開日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2011年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月19日
發(fā)明者華冬輝, 李云松, 李云輝 申請(qǐng)人:衡陽市真空機(jī)電設(shè)備有限公司