專利名稱：多槽真空連接器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種連接系統(tǒng)，用于將柱形目標可釋放地固定在心軸上。
背景技術(shù)：
在最近十年里越來越多地使用具有旋轉(zhuǎn)柱形目標的柱形磁控管。柱形目標在操作 時必須進行支承、旋轉(zhuǎn)、冷卻和供給能量。通常，濺射設(shè)備通過在柱形目標(懸臂模式)一 端處的一個端塊或者在柱形目標的兩端處的兩個端塊來供給能量。該一個或兩個端塊裝備 有旋轉(zhuǎn)心軸，目標安裝在該旋轉(zhuǎn)心軸上。當目標耗盡時，用過的目標必須從心軸上拆卸，以 便用新的目標代替它。因此，在心軸和目標之間的連接必須為可釋放。柱形目標的支承、旋轉(zhuǎn)、供給能量和冷卻都通過心軸來進行。柱形目標的一側(cè)(保 持目標材料的外側(cè))在真空下操作，而柱形目標的另一側(cè)(內(nèi)側(cè))在冷卻劑(通常為水) 的基本更高壓力下操作，該冷卻劑循環(huán)通過目標。在心軸和柱形目標之間的交界面處產(chǎn)生 水泄漏的問題導(dǎo)致發(fā)展了各種真空連接器和密封系統(tǒng)。此外，在懸臂安裝情況下，施加在心 軸上(因此在連接器上)的力矩很可能導(dǎo)致在目標端部上的很高應(yīng)力，從而需要足夠厚的 目標管，這又增加了心軸目標連接器的負載。US-A_5591314(Vanderstraetem，目前的 Bekaet Advanced Coating)公開了一種 連接系統(tǒng)，以便通過螺紋心軸軸環(huán)接合在目標外表面上的螺紋而將柱形目標可釋放地固定 在心軸上。該系統(tǒng)在本領(lǐng)域中已知，并已經(jīng)大范圍使用多年。不過，該系統(tǒng)有一個缺點。螺 紋心軸軸環(huán)需要進行螺旋運動，以便將目標固定在心軸上。這樣的螺旋運動很難將軸環(huán)定 位成相對于心軸為直角。結(jié)果是，柱形目標和心軸有并不百分之百相互對齊的危險，這損害 了連接器的使用壽命和密封。W0-A1-2004/085902 (Bekaert Advanced Coatings)介紹了用于柱形目標的通用 連接系統(tǒng)。一方面，在圖1、2、3、5和6中所示的實施例都有相同或相似的螺旋螺紋系統(tǒng)，從 而也需要存在上述缺點的螺旋運動。另一方面，W0-A1-2004/085902的圖4介紹了具有非 螺旋槽的連接器。不過，有限元分析和試驗表明在該螺旋槽附近的應(yīng)力高到不可接受。W0-A2-2006/135528 (Applied Films Corporation)公開了一種使用夾子的系統(tǒng)， 它對螺紋目標和端塊部件進行改進，以便使它們能夠進行夾持。改進包括在目標的端部附 近形成圓形槽，并將保持環(huán)插入該槽中，以便保持凸緣環(huán)，該凸緣環(huán)環(huán)繞目標的端部。夾環(huán) 套裝在凸緣和變化的心軸上。沒有螺紋部分的目標也這樣固定。不過，與上面的示例類似， 在單個槽(它為螺旋形或柱形)附近的應(yīng)力也將高到不可接受。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是避免現(xiàn)有技術(shù)的缺點。本發(fā)明的還一目的是提供一種柱形磁控管濺射系統(tǒng)，它有先進的連接系統(tǒng)，而沒 有泄漏。本發(fā)明的還一目的是提供一種連接系統(tǒng)，通過該連接系統(tǒng)，目標容易安裝和更換。
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根據(jù)本發(fā)明的第一方面和本發(fā)明的第一實施例，提供了一種連接系統(tǒng)，該連接系 統(tǒng)將柱形目標可釋放地固定在心軸上。該連接系統(tǒng)包括(a)心軸，該心軸有凸緣部分；(b)柱形目標，該柱形目標有抵靠心軸的凸緣部分的端部部分，該端部部分有外周 邊表面；(c)界面環(huán)，該界面環(huán)有內(nèi)周表面，用于與端部部分的外周表面接合；以及凸緣 末端，該凸緣末端抵靠心軸的凸緣部分；以及(d)緊固裝置，用于通過界面環(huán)將柱形目標緊固在心軸上；該連接器的特征在于端部部分具有兩個或更多分開的圓形槽，這些圓形槽與界面 環(huán)的所述內(nèi)周表面接合。分開的圓形槽并不為螺旋形，且并不形成螺紋固定。因此，避免了定位在直角的問
題。兩個或更多分開的槽使得應(yīng)力能夠分散在各個槽上，這增加了使用壽命，避免了過早斷 m農(nóng)。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，有三個或更多分開的圓形槽，這些圓形槽與界面環(huán)的 內(nèi)周表面接合。緊固裝置可以包括夾環(huán)，該夾環(huán)用于在一側(cè)與界面環(huán)接合，在另一側(cè)與心軸接合。夾環(huán)可以由兩個或更多的夾環(huán)段組成，且界面環(huán)也可以由兩個或更多的界面環(huán)段 組成。界面環(huán)段的接頭由夾環(huán)段覆蓋，即界面環(huán)段的接頭和夾環(huán)段的接頭定位成并不彼 此鄰近。在可選實施例中，圓形槽由兩個或更多分開的環(huán)制成，這些環(huán)位于目標的端部部 分上并形成外周表面。這些分開的環(huán)可以在目標上移動，并避免對目標自身的機械加工。在還一可選實施例中，各夾環(huán)段與相應(yīng)界面環(huán)段形成單個金屬件。在優(yōu)選實施例中，兩個或更多分開的圓形槽通過在所述柱形目標中的機械加工操 作而形成。在另一可選實施例中，圓形槽有不同深度，更大深度優(yōu)選是位于所述柱形目標的 一側(cè)，因為這里有更大機械應(yīng)力。不過，還可以有相反情況，其中，更大深度位于另一側(cè)，例 如，當柱形目標在端部有增加的厚度時。圓形槽優(yōu)選是具有弧形的、矩形的和錐形的形狀。連接系統(tǒng)還可以包括在界面環(huán)和夾環(huán)之間的保持器環(huán)。保持器環(huán)將界面環(huán)的兩個 (或更多)段彼此壓靠在一起，使它們保持與在目標管端部的圓形槽接合，以便容易地將目 標安裝在心軸上。作為可選方式，保持器環(huán)可以是彈性密封環(huán)，它能夠在安裝過程中將界面 環(huán)的兩個(或更多)段一起保持在目標端部上。在一個實施例中，界面環(huán)與夾環(huán)不同。在另一實施例中，界面環(huán)和夾環(huán)是相同零 件。因此，在可選實施例中，提供了上述連接系統(tǒng)，其中，各界面環(huán)段與夾環(huán)段形成一 個零件。夾環(huán)段可以與界面環(huán)段偏移地連接。在第三實施例中，提供了一種連接系統(tǒng)，用于將柱形目標可釋放地固定在心軸上。
5連接系統(tǒng)包括(a)心軸，該心軸有凸緣部分；(b)柱形目標，該柱形目標在它的端部有外周表面和抵靠心軸的凸緣部分的端部 部分；(c)夾持裝置，用于將柱形目標夾持在心軸上。夾持裝置有內(nèi)周表面，其中，柱形目標的外周表面有兩個或更多分開的圓形槽，用 于與所述夾持裝置的所述內(nèi)周表面接合。該第三實施例避免了單獨的界面環(huán)。本發(fā)明的連接系統(tǒng)有多個優(yōu)點。由于在界面環(huán)和夾環(huán)之間的重復(fù)槽和齒接觸(可 以與密封環(huán)組合)，在目標和心軸(或端塊)之間的密封是水密封的，這樣，冷卻水不會流過 目標的外部而引起泄漏。當目標變得太熱時，密封件進一步承受高溫，而不會失效。固定將 足夠堅固，以便支承目標、傳遞旋轉(zhuǎn)力和進行導(dǎo)電。固定為這樣，目標安裝在心軸上和從心 軸拆卸是快速和容易的，而不需要專用工具。以這樣的方式減少更換腐蝕目標的停工期，更 重要的是，該連接能夠避免例如由于錯配而引起的安裝錯誤。與例如螺紋連接相比，該連接 系統(tǒng)的制造更便宜。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種柱形目標，該柱形目標適合與本發(fā)明第一方 面的連接器一起工作。該柱形目標包括端部部分。該端部部分有外周表面，該外周表面有 兩個或更多分開的圓形槽。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種界面環(huán)，該界面環(huán)適合與本發(fā)明第一方面的 連接器一起工作。界面環(huán)有內(nèi)周表面。該內(nèi)周表面用于與在柱形目標的端部部分的外周表 面中的兩個或更多分開的圓形槽來接合。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種背襯管，該背襯管適合用于本發(fā)明第二方面 的柱形目標中，其中，所述背襯管有端部部分，該端部部分的外周表面有兩個或更多分開的 圓形槽。


圖1表示了連接系統(tǒng)，該連接系統(tǒng)有在柱形目標中的多個圓形槽。圖2表示了圖1的連接系統(tǒng)的剖視圖。圖3表示了圖1的連接系統(tǒng)的分解圖；圖4表示了本發(fā)明的連接系統(tǒng)的詳細剖視圖。圖5表示了界面環(huán)，該界面環(huán)具有不同深度的圓形槽。圖6表示了在目標上的、由分開的環(huán)形成的圓形槽。圖7表示了具有其它形狀的槽的界面環(huán)。圖8a表示了可選實施例的剖視圖，圖8b表示了連接系統(tǒng)的可選實施例的分解圖。圖9表示了另一可選實施例的分解圖。
具體實施例方式圖1、2、3和4表示了連接系統(tǒng)10的實施例，柱形目標12通過該連接系統(tǒng)10而與 心軸14可釋放地連接。心軸14有凸緣部分16。柱形目標12有在端部處的兩個或更多圓
6形周邊槽18。在一個實施例中，柱形目標12有四個圓形槽18。各圓形槽完全環(huán)繞目標延 伸。槽優(yōu)選是以規(guī)則間隔定位成彼此平行。柱形目標可以由要濺射的材料制成為單塊的，并提供有在它的一端或兩端處的兩 個或更多圓形槽。也可選擇，柱形目標可以包括背襯管，目標材料通過電解沉積、火焰噴鍍、 濺射、夾持、焊接或釬焊或者本領(lǐng)域已知的任意其它裝置而沉積在該背襯管上。目標材料沉 積在背襯管的外表面上。背襯管在它的一端或兩端部分處提供有兩個或更多圓形槽。背襯 管的優(yōu)點是它能夠重新使用一旦目標材料完全耗盡，背襯管外殼可以再次由新材料涂覆。連接系統(tǒng)還包括界面環(huán)20，該界面環(huán)20包括兩個或更多界面環(huán)段20'、20〃。見 圖3，界面環(huán)20的內(nèi)徑大于或等于柱形目標12的外徑。界面環(huán)20的圓形槽22用于與柱形 目標12的圓形槽18接合。界面環(huán)20還有凸緣末端24。在連接狀態(tài)下，界面環(huán)20的該凸 緣末端24抵靠心軸14的凸緣部分16。連接系統(tǒng)還包括夾環(huán)26，該夾環(huán)26包括兩個或更多夾持段26'、26〃。各夾持段 有朝向內(nèi)的夾持凹口 30。在連接狀態(tài)中，該夾持凹口 30環(huán)繞心軸14的凸緣部分16和界面 環(huán)20的凸緣末端24。優(yōu)選是，凸緣部分16和凸緣末端24的表面稍微成錐形。夾持凹口 30還有匹配的錐形表面。連接系統(tǒng)還包括“C”形保持器環(huán)28，該保持器環(huán)28裝配在界面環(huán)20的凹口中， 用于在目標的安裝過程中將兩個界面環(huán)段保持在目標的端部上。在可選實施例中，保持器 環(huán)28可以為彈性密封0形環(huán)，它在界面環(huán)20和夾環(huán)26之間壓縮時提供附加密封功能(圖 3)。圖3表示了連接系統(tǒng)10的拆卸圖。首先，界面環(huán)段20'、20〃與在目標12端部 的圓形槽18接合，并通過保持器環(huán)28而保持就位。然后，柱形目標12滑動至心軸14上， 這樣，柱形目標12的端部抵靠心軸14的凸緣部分16的底部部分。最后，兩個夾環(huán)段26' 和26"安裝在界面環(huán)段20'和20"上以及心軸14的凸緣部分16上。兩個夾環(huán)段26'和 26"在并不與兩個界面環(huán)段20'和20"相互連接的位置相對應(yīng)的位置處連接在一起。優(yōu) 選是，兩個夾環(huán)段26'和26"的連接位置與兩個界面環(huán)段20'和20"的連接位置偏離90 度。夾環(huán)26的夾持段通過緊固裝置例如螺栓或螺釘32而保持在一起(圖3)。圖5表示了包括界面環(huán)50的連接系統(tǒng)的實施例，該界面環(huán)50具有不同深度的槽 (52、54、56、58)。槽52的更大深度在柱形目標12的一側(cè)，這是因為在該側(cè)有更大的拉伸力。 在另一實施例中，只有槽52更深，而其它槽(54、56、58)有相同的深度。圖6表示了可選實施例，其中，在柱形目標12的端部部分上的槽通過兩個分開的 環(huán)62、64來實現(xiàn)。界面環(huán)66的內(nèi)周表面與這些分開的環(huán)62、64緊密接合。該實施例的優(yōu) 點是不需要通過機械加工柱形目標12的端部部分來制造圓形槽。因此不會削弱柱形目標 12的端部部分。圖7表示了界面環(huán)70的可選實施例，該界面環(huán)70有不同截面形狀(錐形)的圓 形槽。槽形狀的另一實例為矩形槽。圖8a和圖8b表示了可選實施例，其中，界面環(huán)和夾環(huán)是一個零件。這甚至更有利 于安裝和拆卸。在一個實施例中，界面環(huán)和夾環(huán)固定在一起以便形成一個零件。這由圖8a 的剖視圖表示。在圖8b的還一實施例中，界面環(huán)段20'和20〃固定在夾環(huán)段26'、26〃上，使得
7它們移開一定角度，并從夾環(huán)稍微向外凸出。這樣，界面環(huán)段的接頭將相對夾環(huán)段的接頭偏 移，因此提供額外的密封。 圖9表示了本發(fā)明的連接器的還一實施例的分解圖。與圖1、2、3和4的實施例的 差別主要在于界面環(huán)。在該新實施例中，界面環(huán)有三個段92、94和96，而不是兩個段。所有 這些段覆蓋大約120° (而不是圖1、2、3和4的180° )。參考標號表
10連接系統(tǒng)
12柱形目標
14心軸
16心軸的凸緣部分
18目標的圓形槽
20界面環(huán)
20'界面環(huán)的第一半
20"界面環(huán)的第二半
22界面環(huán)的圓形槽
24界面環(huán)的凸緣末端
26夾環(huán)
26'夾環(huán)的第一半
26"夾環(huán)的第二半
28保持器環(huán)
30夾持凹口
32螺栓
50具有變化深度的槽的界面環(huán)
52,54>56,58變化深度的槽
62,64在目標上形成槽的環(huán)
66與目標上的環(huán)接合的界面環(huán)
70具有錐形槽的界面環(huán)
72錐形槽
92,94>96界面環(huán)的120度的段
98界面環(huán)的凸緣末端
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權(quán)利要求
一種連接系統(tǒng)(10)，用于將柱形目標(12)可釋放地固定在心軸(14)上，所述連接系統(tǒng)包括(a)心軸(14)，該心軸有凸緣部分(16)；(b)柱形目標(12)，該柱形目標有抵靠所述心軸(14)的所述凸緣部分(16)的端部部分，所述端部部分有外周邊表面；(c)界面環(huán)(20)，該界面環(huán)有內(nèi)周表面，用于與所述端部部分的所述外周表面接合；以及凸緣末端(24)，該凸緣末端抵靠所述心軸(14)的所述凸緣部分(16)；(d)緊固裝置(26)，用于通過所述界面環(huán)(20)將所述柱形目標(12)緊固在所述心軸(14)上；其特征在于所述端部部分具有兩個或更多個分開的圓形槽(18)，這些圓形槽與所述界面環(huán)(20)的所述內(nèi)周表面(22)接合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連接系統(tǒng)(10)，其中所述端部部分有三個或更多分開的圓形槽(18)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的連接系統(tǒng)(10)，其中所述緊固裝置(26)包括夾環(huán) (26)，該夾環(huán)用于在一側(cè)與所述界面環(huán)(20)接合，在另一側(cè)與所述心軸(14)接合。
4.根據(jù)前述任意一個權(quán)利要求所述的連接系統(tǒng)(10)，其中所述兩個或更多個分開的 圓形槽(18)通過在所述柱形目標(12)中機械加工而成。
5.根據(jù)前述任意一個權(quán)利要求所述的連接系統(tǒng)(10)，其中所述夾環(huán)(26)由兩個或更 多個的夾環(huán)段(26'、26")組成，且所述界面環(huán)(20)由兩個或更多個的界面環(huán)段(20'、 20")組成。
6.根據(jù)前述任意一個權(quán)利要求所述的連接系統(tǒng)(10)，其中所述界面環(huán)段的接頭由夾環(huán)段覆蓋。
7.根據(jù)前述任意一個權(quán)利要求所述的連接系統(tǒng)(10)，其中所述夾環(huán)段(26'、26") 與所述界面環(huán)段(20'、20")形成單個零件。
8.根據(jù)前述任意一個權(quán)利要求所述的連接系統(tǒng)(10)，其中所述圓形槽(18)有不同深 度，更大深度位于所述柱形目標的一側(cè)。
9.根據(jù)前述任意一個權(quán)利要求所述的連接系統(tǒng)(10)，其中所述圓形槽(18)由兩個或 更多個分開的環(huán)(62、64)而形成，這些分開的環(huán)位于所述目標(12)的所述端部部分上，并 形成所述外周表面。
10.根據(jù)前述任意一個權(quán)利要求所述的連接系統(tǒng)(10)，還包括密封環(huán)(28)，該密封環(huán) 在所述界面環(huán)(20)和所述夾環(huán)(26)之間。
11.根據(jù)前述任意一個權(quán)利要求所述的連接系統(tǒng)(10)，其中所述圓形槽(18)具有弧 形、矩形或錐形形狀。
12.根據(jù)前述任意一個權(quán)利要求所述的連接系統(tǒng)(10)，其中各界面環(huán)段(20'或 20")與夾環(huán)段(26'或26")形成一個零件，所述夾環(huán)段與所述界面環(huán)段偏移地連接。
13.一種連接系統(tǒng)(10)，用于將柱形目標(12)可釋放地固定在心軸(14)上，所述連接 系統(tǒng)包括(a)心軸(14)，該心軸有凸緣部分(16)；(b)柱形目標(12)，該柱形目標在它的端部有外周表面和抵靠所述心軸(14)的所述凸緣部分(16)的端部部分；(c)夾持裝置(26)，用于將所述柱形目標(12)夾持在所述心軸(14)上，所述夾持裝置 有內(nèi)周表面；其特征在于所述柱形目標(12)的所述外周表面有兩個或更多個分開的圓形槽(18)， 用于與所述夾持裝置(26)的所述內(nèi)周表面接合。
14.一種柱形目標(12)用于與權(quán)利要求1至13的連接器一起工作，所述柱形目標包括 端部部分，所述端部部分有外周表面，所述外周表面有兩個或更多個分開的圓形槽(18)。
15.一種背襯管用于柱形目標(12)中，所述背襯管用于與權(quán)利要求1至13的連接器一 起工作，所述背襯管有端部部分，所述端部部分有外周表面，所述外周表面有兩個或更多個 分開的圓形槽(18)。
16.一種界面環(huán)(20)用于與權(quán)利要求1至13的連接器一起工作，所述界面環(huán)有內(nèi)周表 面，所述內(nèi)周表面用于與在柱形目標(12)的端部部分的外周表面中的兩個或更多個分開 的圓形槽來接合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種連接系統(tǒng)(10)，用于通過界面環(huán)(22)和夾環(huán)(26)將柱形目標(12)可釋放地夾持在心軸(14)上，因此，界面環(huán)(22)和柱形目標(12)有接合表面，該接合表面包括兩個或更多圓形槽(18)。在另一實施例中，夾環(huán)和界面環(huán)是相同零件。本發(fā)明連接系統(tǒng)的優(yōu)點是它能夠合適裝配(square fitting)，并避免較高機械應(yīng)力。
文檔編號C23C14/34GK101939813SQ200980104158
公開日2011年1月5日 申請日期2009年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月15日
發(fā)明者I·范德普特, P·戈德里斯 申請人:貝卡爾特先進涂層股份有限公司