本實(shí)用新型涉及一種鍍膜的冷卻裝置,具體地說就是一種新型的靶材冷卻系統(tǒng)裝置。
背景技術(shù):
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磁控濺射是物理氣相沉積的(Physical Vapor Deposition, PVD)的一種。一般的濺射法可被用于制備金屬、半導(dǎo)體、絕緣體等多材料,且具有設(shè)備簡單、易于控制、鍍膜面積大和附著力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),而上世紀(jì)70年代發(fā)展起來的磁控濺射法更是實(shí)現(xiàn)高速、低溫、低損失。因?yàn)槭窃诘蜏叵逻M(jìn)行高速濺射,必須有效地提高氣體的離化率。磁控濺射通過在靶陰極表面引入磁場,利用磁場對電子的束縛來提高等離子體密度以增加濺射率。目前在工業(yè)鍍膜生產(chǎn)中,磁控濺射技術(shù)已成為主要的技術(shù)之一。相關(guān)的磁控濺射鍍膜設(shè)備也發(fā)展迅速,磁控濺射靶作為鍍膜系統(tǒng)核心部件,直接關(guān)系鍍膜效果的好壞,對于整套鍍膜設(shè)備的開發(fā)起到了至關(guān)重要的作用,在磁控濺射過程中,靶材不斷受到帶電粒子的轟擊,溫度較高,其冷卻是一個(gè)很重要的問題。在鍍膜過程中,濺射離子的能量大約70%需要從陰極冷卻水中帶走,如果這些熱量不能及時(shí)帶走,靶材表面將急劇升溫、熔化、蒸發(fā)(升華)…等等,從而脫離濺射的基本模式;如果靶材導(dǎo)熱性能差、靶材會由于熱應(yīng)力而引起碎裂,隨著濺射功率的提高,靶材溫度會急劇提高,溫度高達(dá)100 ℃甚至更高,熱量的積累必然導(dǎo)致靶材破壞、失效,一定程度上對濺射效率、設(shè)備及薄膜性能等造成了影響。
目前常用的較適宜的冷卻介質(zhì)是水,在實(shí)際應(yīng)用中的磁控濺射鍍膜設(shè)備,靶材的冷卻方式通常有以下這種“單向”的冷卻方式。如圖1所示,冷卻水對靶材的冷卻方式,是目前通常采用的方式,冷卻水從冷卻靶材一邊進(jìn)去,從靶材的另一邊出來,靶材與冷卻水之間一般采用銅片隔離;或者是采用如圖2中所示,冷卻水在銅塊中(銅塊中間是掏空的,形成冷卻水上下左右都一定厚度的銅片隔離對靶材進(jìn)行冷卻),冷卻水從一個(gè)方向進(jìn)去,從另一方向出來,總之這都是一種冷卻水“單向”流動的冷卻方式。
這種冷卻方式存在以下這些問題:
1)冷卻不均勻,例如在實(shí)際運(yùn)用過程中,假設(shè)冷卻水以18°流入冷卻系統(tǒng),流出流入冷卻系統(tǒng)時(shí)的溫度可能會達(dá)到30°左右。那么,由于冷卻水的溫度是從冷卻系統(tǒng)的冷卻水出口到冷卻系統(tǒng)的冷卻水入口逐漸升高,所以如果靶材長度很長的話,出來的溫度會更高,這樣造成靶材的溫度從冷卻水入口處到冷卻水出口處是不均勻的存在著溫差,從而會影響到所沉積的薄膜的性能。
2)如果靶材的長度很長,由于冷卻水的溫度是從出口到入口逐漸升高,出來的溫度會更高,對于一些導(dǎo)熱性較差的靶材,如AZO靶,不僅靶材溫度不均勻,甚至出現(xiàn)靶材開裂,不僅導(dǎo)致靶材所鍍的薄膜性能,甚至由于靶材開裂,導(dǎo)致冷卻板(一般為銅背板)在開裂位置被離子轟擊引起濺射,導(dǎo)致膜層中含有銅原子,更嚴(yán)重的銅背板被離子轟擊擊穿,導(dǎo)致冷卻水鍍膜真空腔室等問題。所以就目前通常使用的“單向”冷卻系統(tǒng),對一些導(dǎo)熱性能較差的靶材要求也相對比較高。
總之,靶材的冷卻不好不僅僅影響到薄膜性能及設(shè)備,也對靶材特別是導(dǎo)熱性能差靶材的要求也很高,從而造成成本較高等問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
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本實(shí)用新型就是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足,提供一種結(jié)構(gòu)簡單,使用方便,且可以在現(xiàn)有設(shè)備上直接改造的新型的靶材冷卻系統(tǒng)裝置。
本實(shí)用新型提供以下技術(shù)方案:
一種新型的靶材冷卻系統(tǒng)裝置,它包括靶材,在靶材下部設(shè)有與靶材下表面對應(yīng)配合的冷卻管,在冷卻管內(nèi)接入冷卻水,在所述的冷卻管的下部連接一個(gè)與冷卻管下表面外形相同的二級冷卻管,在二級冷卻管內(nèi)也接入二級冷卻水。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上,還可以有以下進(jìn)一步的技術(shù)方案:
在所述的冷卻管和二級冷卻管兩端分別設(shè)有冷卻水流入口a和冷卻水流出口b,且冷卻管上的冷卻水流入口a和冷卻水流出口b的設(shè)置位置,與二級冷卻管上的冷卻水流入口a和冷卻水流出口b的設(shè)置位置相反。
所述的冷卻管和二級冷卻管均為銅制。
實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn):
本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單,使用方便,可以在現(xiàn)有設(shè)備上直接改造,且改造費(fèi)用低廉,降溫效果好,有效的提高了產(chǎn)品質(zhì)量,降低了生產(chǎn)成本。
附圖說明:
圖1是現(xiàn)有技術(shù)中冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式:
如圖2所示,一種新型的靶材冷卻系統(tǒng)裝置,它包括靶材1,在靶材1下部設(shè)有與靶材1下表面對應(yīng)配合的冷卻管2,在冷卻管2內(nèi)接入冷卻水,在所述的冷卻管2的下部連接一個(gè)與冷卻管2下表面外形相同的二級冷卻管3,在二級冷卻管3內(nèi)也接入冷卻水。
在所述的冷卻管2和二級冷卻管3兩端分別設(shè)有冷卻水流入口a和冷卻水流出口b,且冷卻管2上的冷卻水流入口a和冷卻水流出口b的設(shè)置位置,與二級冷卻管3上的冷卻水流入口a和冷卻水流出口b的設(shè)置位置相反。圖中箭頭所指方向即為冷卻水流動方向。
所述的冷卻管2和二級冷卻管3均為銅制。這樣有利于散熱。