CN104928633B - 一种靶材绑定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种靶材绑定方法,通过在靶材和背板之间的焊接层内设置筛孔尺寸为20‑120目的非磁性金属网,从而有效消除或分割焊接层中存在的大气泡,大大提高了靶材的绑定率,有效避免了靶材在使用过程中因热聚集于焊接层的大气泡内而导致的脱靶隐患;同时,所述非磁性金属网的存在还可以增加焊接层的导电导热性能以及其耐热性能,并起缓冲作用和控制焊接层厚度的作用。本发明工艺简单、原料易得、成本低、所得产品可靠性好,具有广阔的应用前景。

Description

一种靶材绑定方法
技术领域
本发明涉及一种靶材加工方法,具体地讲是涉及一种靶材的绑定方法。
背景技术
目前,溅射镀膜行业内使用的靶材通常都是采用扩散绑定或粘合绑定的方式来制造的,由于靶材都是在低电位的溅射环境下使用,所以绑定用的粘结材料必须具有导电和无磁的特性,目前行业内通常采用铟或铟合金、锡或锡合金来做粘结材料。另外,为了加强靶材与背板之间的粘结力,在绑定的过程中通常还会加入机械辅助部件,如导电毯、金属弹簧夹片、螺纹配、紧配(热压配)、挤制压配等方式,来加强靶材绑定的牢固性。
公开号为US2009/0250337A1的美国专利申请公开了一种圆筒状靶材的绑定方法,其中披露了使用In,Sn,InSn,SnBi或低温(低于300℃)熔点之低温金属作为焊料将筒状靶材与筒状载管焊接,然而,利用该方法绑定的靶材在使用的过程中不能承受高温,且由于焊料太贵而导致绑定成本过高。
公开号为CN103264231A的中国专利公开了一种适于高温溅射靶材的焊接方法,通过在靶材和背板的焊接面以及铜网的两面涂布含有重量百分比为60-70%的银粉或重量百分比为70-80%的活性炭颗粒的环氧树脂胶,依次叠放各层后于常温常压下固化而完成靶材的绑定。该专利解决了靶材溅镀过程中不能承受高温这一技术问题,利用该专利所述方法制作的靶材可承受200-250℃的高温,从而使得靶材溅射功率可提高三分之一左右,且可明显提高溅射速率,较不易脱靶,实现了高效连续溅镀,显著提高了生产效率。然而,该专利并未限定铜网的孔隙度,若铜网的孔隙度过大,在绑定的过程中容易在焊接层中形成大气泡,这些过大气泡的存在会使得靶材在使用过程中产生热聚集,从而导致脱靶的隐患;若铜网的孔隙度过小,则一方面容易导致环氧树脂胶无法通过或流动性差,从而导致粘结层的粘结力差,靶材绑定的牢固度不够,容易导致脱靶,另一方面会使得铜网的可挠性变差,即铜网太硬而不易弯曲,从而易在铜网上形成不易抚平的压痕,该压痕为气泡提供了藏身之所,进而影响靶材绑定的可靠性。
公开号为WO2006/129941A1的国际专利申请公开了一种溅射靶材的焊接绑定方法,采用织物扫过固化前熔融状态的焊接层的方式排出存在于粘结层中的气泡,从而实现可靠的绑定。然而,该方法在实施的过程中,由于织物在掠过焊料的时候会因为焊料粘附在织物上而造成焊料的浪费,且被焊料粘附的织物也会因为空隙被堵而不能再次使用或需要经过二次处理才能再次使用,从而造成靶材绑定的成本过高。
因此,为了解决靶材绑定的可靠性问题以及降低靶材绑定成本的问题,急需发明一种新的靶材绑定方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种能有效提高靶材绑定率以增加绑定可靠性的靶材绑定方法。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种靶材绑定方法,包括以下步骤:
(1)清洁靶材和背板的焊接面;
(2)在有机粘合剂中加入重量百分比为50-80%的非磁性金属粉制成导电胶;
(3)将所述导电胶均匀涂布在所述靶材和背板的焊接面以及非磁性金属网的两面,其中,所述非磁性金属网的筛孔尺寸为20-120目;
(4)将所述非磁性金属网和靶材依次叠放在所述背板的焊接面上并定位,所述非磁性金属网位于靶材和背板的焊接面之间;
(5)在所述靶材上放置压块,静置固化,得到位于所述靶材和所述背板之间的焊接层;
(6)清除靶材边缘多余的导电胶。
本发明通过将所述非磁性金属网的筛孔尺寸限定为20-120目,从而实现对所述焊接层中的气泡大小进行限制的目的。
选择性地,在所述步骤(1)中,采用无水乙醇或异丙醇清洁焊接面。
选择性地,所述非磁性金属粉包括单一成分的纯金属粉,也包括由两种或多种金属组合而成的金属粉,可以选自银粉、铜粉、铝粉、锡粉、锌粉、镀银铜粉中的一种或几种。
选择性地,所述非磁性金属粉的粒径为1-120μm。
选择性地,所述非磁性金属网的网线直径为0.09-0.45mm,从而进一步限定了所述非磁性金属网的孔隙大小不大于2mm2
选择性地,所述焊接层的厚度为0.1-0.5mm,从而在保证粘结力的同时又不会造成焊料的浪费,以及不会因为焊接层太厚而影响靶材装机时的公差。
选择性地,根据有机粘合剂的特性,所述固化可以在常温常压下进行。
本发明通过在靶材和背板之间的有机导电胶焊接层中设置一定筛孔尺寸的非磁性金属网,利用该非磁性金属网上的小孔将存在于焊接层中的较大气泡打破或分割成微小气泡,大大提高了靶材的绑定率,有效避免了靶材在使用过程中因较大气泡的热聚集效应而导致的脱靶隐患;同时,所述非磁性金属网的存在还可以增加焊接层的导电导热性能以及其耐热性能,并起缓冲作用和控制焊接层厚度的作用;所述导电胶可以于常温常压下固化,从而可有效避免高温绑定过程中因受热不均以及因靶材和背板的热膨胀系数差异而导致的靶材开裂问题,还可以有效避免导电胶中的非磁性金属粉因高温氧化而影响焊接层的导电性能;另外,本发明通过在有机粘合剂中加入的非磁性金属粉可以为非贵金属,可有效降低靶材绑定的成本。本发明工艺简单、原料易得、成本低、所得产品可靠性好,具有广阔的应用前景。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明所述绑定方法所得产品的横截面示意图;
图2是对本发明所述绑定方法采用不同目数非磁性金属网所得产品的粘结力分析图,
图中:
1、靶材;2、背板;3、导电胶;4、铜网。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步阐述。
实施例1
根据以下步骤完成对如图1所示结构的靶材的绑定:
(1)采用无水乙醇清洁靶材1和背板2的焊接面;
(2)在环氧树脂胶中加入重量百分比为60%的铝粉制成导电胶3,其中,所述铝粉的粒径为1-120μm;
(3)将所述导电胶3均匀涂布在所述靶材1和背板2的焊接面以及铜网4的两面,其中,所述铜网4的筛孔尺寸为20目,所述铜网4的网线直径为0.15mm;
(4)将所述铜网4和靶材1依次叠放在所述背板2的焊接面上并定位,所述铜网4位于靶材1和背板2的焊接面之间;
(5)在所述靶材1上放置压块,并于常温常压下静置固化,得到位于所述靶材1和所述背板2之间的厚度为0.3mm的焊接层;
(6)清除靶材1边缘多余的导电胶。
其中,所述环氧树脂胶也可以用其他的有机粘合剂替代,只要满足靶材绑定对于粘结力的要求以及靶材使用时对于温度的要求即可,如矽胶等;所述铝粉也可用铜粉、锡粉或锌粉中的一种或几种替换;所述铜网还可以用铝网、锡网或锌网替换;所述铝粉的粒径可以为1-120μm中的任意值;所述铜网的网线直径可以是0.09-0.45mm中的任意值;所述焊接层的厚度可以根据需要,调节导电胶的量和所述非磁性金属网的厚度来控制,优选地,可以调节为0.1-0.5mm中的任意值。
实施例2
根据以下步骤完成对如图1所示结构的靶材的绑定:
(1)采用异丙醇清洁靶材1和背板2的焊接面;
(2)在环氧树脂胶中加入重量百分比为60%的铝粉制成导电胶3,其中,所述铝粉的粒径为1-120μm;
(3)将所述导电胶3均匀涂布在所述靶材1和背板2的焊接面以及铜网4的两面,其中,所述铜网4的筛孔尺寸为22目,所述铜网4的网线直径为0.15mm;
(4)将所述铜网4和靶材1依次叠放在所述背板2的焊接面上并定位,所述铜网4位于靶材1和背板2的焊接面之间;
(5)在所述靶材1上放置压块,并于常温常压下静置固化,得到位于所述靶材1和所述背板2之间的厚度为0.3mm的焊接层;
(6)清除靶材边缘多余的导电胶。
实施例3
其与实施例1的区别在于:所述铜网4的筛孔尺寸为24目。
实施例4
其与实施例2的区别在于:所述铜网4的筛孔尺寸为30目。
实施例5
其与实施例1的区别在于:所述铜网4的筛孔尺寸为40目。
实施例6
其与实施例2的区别在于:所述铜网4的筛孔尺寸为50目。
实施例7
其与实施例1的区别在于:所述铜网4的筛孔尺寸为60目。
实施例8
其与实施例2的区别在于:所述铜网4的筛孔尺寸为70目。
实施例9
其与实施例1的区别在于:所述铜网4的筛孔尺寸为80目。
实施例10
其与实施例2的区别在于:所述铜网4的筛孔尺寸为100目。
实施例11
其与实施例1的区别在于:所述铜网4的筛孔尺寸为120目。
为了充分说明本发明的技术要点所带来的技术效果,设计了其他7组对照试验,其中分别采用的是筛孔尺寸为15目、17目、130目、150目、160、180目和200目的铜网,其他试验步骤和条件均与以上实施例相同。然后对以上所有实施例和对照试验所得产品进行粘结力测试分析,所得结果如图2所示。
从图2所示的结果可以看出,所述非磁性金属网的目数对靶材绑定的粘结力的影响非常大,采用合适目数的非磁性金属网可大幅提高靶材绑定的粘结力,从而大幅提高靶材绑定的可靠性。
另外,利用超声波探伤检测对以上所有实施例所得产品进行检测,检测结果显示所有产品的绑定率均大于99%。
以上实施例仅用于对本发明进行具体说明,其并不对本发明的保护范围起到任何限定作用,本发明的保护范围由权利要求确定。根据本领域的公知技术和本发明所公开的技术方案,可以推导或联想出许多变型方案,所有这些变型方案,也应认为是本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种靶材绑定方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)清洁靶材和背板的焊接面;
(2)在有机粘合剂中加入重量百分比为50-80%的非磁性金属粉制成导电胶;所述非磁性金属粉的粒径为1-120μm;
(3)将所述导电胶均匀涂布在所述靶材和背板的焊接面以及非磁性金属网的两面,其中,所述非磁性金属网的筛孔尺寸为20-120目;
(4)将所述非磁性金属网和靶材依次叠放在所述背板的焊接面上并定位,所述非磁性金属网位于靶材和背板的焊接面之间;
(5)在所述靶材上放置压块,静置固化,得到位于所述靶材和所述背板之间的焊接层;
(6)清除靶材边缘多余的导电胶。
2.根据权利要求1所述的靶材绑定方法,其特征在于:在所述步骤(1)中,采用无水乙醇或异丙醇清洁焊接面。
3.根据权利要求1所述的靶材绑定方法,其特征在于:所述非磁性金属粉选自银粉、铜粉、铝粉、锡粉、锌粉、镀银铜粉中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的靶材绑定方法,其特征在于:所述非磁性金属网的网线直径为0.09-0.45mm。
5.根据权利要求1所述的靶材绑定方法,其特征在于:所述焊接层的厚度为0.1-0.5mm。
6.根据权利要求1所述的靶材绑定方法,其特征在于:所述非磁性金属网是铜网、铝网、锡网或锌网。
7.根据权利要求1所述的靶材绑定方法,其特征在于:所述固化在常温常压下进行。
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