УСТРОЙСТВО ПОДАЧИ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ К МАГНЕТРОНУ

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к устройству подачи энергоносителей к магнетрону (магнетронному распылителю) и касается подвода коммуникаций к магнетронному распылителю, предназначенному для распыления материала мишени при нанесении покрытий в вакууме. Более конкретно, полезная модель относится к конструкции узла подвода воды, электрической энергии и газов к магнетронному распылителю, перемещающемуся внутри вакуумной камеры установки для нанесения покрытий.
Известна конструкция системы магнетронных распылителей, перемещающихся на большие расстояния в вакуумной камере на гибких шлангах из пластика (ЗАО "ФЕРРИ-ВАТТ", http://www.magnetron.ru/).
Недостатком конструкции является то, что пластик обладает высоким выделением газа, что приводит к загрязнению вакуумной камеры, и невысокой механической прочностью.
Наиболее близким по технической сущности к полезной модели является техническое решение фирмы VON ARDENNE ANLAGENTECNIK GMBH (Германия), в котором магнетрон закреплен на одном конце сильфонного ввода, а второй конец сильфонного ввода уплотнен по фланцу на стенке вакуумной камеры установки для нанесения покрытий. Гибкие трубы охлаждения и кабель электропитания проходят внутри сильфона и находятся при атмосферном давлении. Недостатком этого решения является ограниченная длина и низкая механическая прочность сильфона при изгибах и растяжениях, которые характерны при длительном постоянном перемещении магнетронов в процессе напыления.
Технический результат, заключающийся в повышении прочности и надежности устройства подвода коммуникаций к магнетронному распылителю, достигается тем, что в известном устройстве подачи энергоносителей к магнетрону, содержащем узел коммуникаций, ввод возвратно-поступательного 1 перемещения узла коммуникаций и трубки подачи энергоносителей отличающимся тем, что оно снабжено вакуумным коллектором, трубки подачи энергоносителей расположены в узле коммуникаций, выполненном в виде гладкостенной трубы, которая соединена с магнетроном вакуумным коллектором, а с атмосферой соединена вводом возвратно-поступательного перемещения, выполненном с плавающей конфигурацией.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 показан вакуумный коллектор; на фиг.2 показан вакуумный коллектор с трубой коммуникаций; на фиг.3 показана труба коммуникаций с плавающим вводом возвратно-поступательного перемещения.
Устройство подачи энергоносителей к магнетрону, под которым подразумевается устройство катодного распыления материалов в вакууме с использованием источника энергии постоянного и/или переменного тока для нанесения проводящих и/или диэлектрических покрытий на изделия, содержит вакуумный коллектор 1, гладкостенную трубу 2 коммуникаций, ввод 3 с плавающей конфигурацией возвратно-поступательного перемещения гладкостенной трубы 2 коммуникаций и трубки 4 подачи энергоносителей. Вакуумный коллектор 1 состоит из герметичного корпуса 5 из нержавеющей стали в виде короба с охлаждаемой водой крышкой 6. В корпусе 5 установлены уплотнительные вводы 7 с изоляторами 8. Через вводы 7 в корпусе 5 вакуумного коллектора 1 проходят трубки 4 подачи энергоносителей к магнетрону. Внутри вакуумного коллектора 1 трубки 4 подачи энергоносителей соединены с гибкими подводами 9, выходящими из фланца 10 подсоединения гладкостенной трубы 2 коммуникаций, в свою очередь состоящей из гладкостенной трубы 11 из нержавеющей стали, соединенной фланцем 10 с вакуумным коллектором 1. Внутри трубы 11 проходят гибкие армированные шланги 12 отвода охлаждающей жидкости, трубки 13 подачи охлаждения и электропитания с электроизоляционной оболочкой, гибкие трубки подачи газовой среды 14. Ввод 3 с плавающей конфигурацией возвратно-поступательного перемещения гладкостенной трубы 2 коммуникаций состоит из узла уплотнения 15 с подшипниками скольжения, сильфона 16 механической развязки перемещений, пружинного плавающего узла 17 для компенсации несоосности перемещения гладкостенной трубы 2 коммуникаций относительно ввода 3 возвратно-поступательного перемещения.
Устройство подачи энергоносителей к магнетрону работает следующим образом.
Через гибкие армированные шланги 12 отвода охлаждающей жидкости, трубки 13 подачи охлаждения и электропитания с электроизоляционной оболочкой, гибкие трубки подачи газовой среды 14, расположенные в гладкостенной трубе 2 коммуникаций и вакуумном коллекторе 1, на магнетрон подается охлаждающая вода, технологические газы и электрическое напряжение от блока питания. На поверхности мишени магнетрона в скрещенных электрических и магнитных полях зажигается магнетронный разряд, выбивающий атомы из мишени. Распыленный материал осаждается на поверхности изделия, расположенного в вакуумной камере напротив магнетрона. Чтобы покрыть всю поверхность изделия равномерным по толщине пленочным покрытием магнетрон, вакуумный коллектор 1, гладкостенная труба 2 коммуникаций приводятся в возвратно-поступательное движение через ввод 3 возвратно-поступательного перемещения. Для придания специальных свойств покрытиям в процессе осаждения меняется состав газовой среды, режимы работы магнетрона и напряжение смещения на изделии.
Такая конструкция устройства подачи энергоносителей к магнетронному распылителю обеспечивает безопасный в части надежности эксплуатации подвод электропитания, охлаждения и рабочих газов к движущимся магнетронам.
Под энергоносителями подразумевается электрическая энергия, вода, технологические газы. Под коммуникациями подразумеваются трубки и провода для передачи электрической энергии, воды, технологических газов.
Устройство подвода энергоносителей к магнетрону характеризуется следующими параметрами при нанесении пленок нитрида титана: экономия затрат на обслуживание магнетрона до 15%, увеличение срока безотказной работы не менее, чем в 1,3 раза.
Полезная модель может быть использована при производстве ответственных покрытий с низким коэффициентом трения, высокой твердостью и химической стойкостью взамен химических и гальванических покрытий.
Использование полезной модели позволяет уменьшить затраты на обслуживание магнетронного распылителя и увеличить срок его службы.