CN110684955B - 一种旋转靶材的垂直绑定结构以及绑定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种旋转靶材的垂直绑定结构以及绑定方法，该种旋转靶材包括衬管(2)、和套设在所述衬管(2)外的多个靶管(1)，所述衬管(2)的外周面和所述靶管(1)的内周面之间通过连接层(7)固定，其特征在于：所述连接层(7)为胶体层，所述连接层(7)内匹配设置有辅助连接部件。该种能垂直绑定结构能灵活用于不同长度的靶管(1)和异形靶、连接强度更好、成本低廉、操作方便。
Description
技术领域
本发明涉及靶材绑定领域，尤其涉及一种旋转靶材的垂直绑定结构以及绑定方法。
背景技术
磁控溅射镀膜是目前镀膜行业应用广泛的镀膜沉积工艺。溅射镀膜的原理是在真空条件下，通过电子枪氩离子对靶材表面进行轰击，靶材表面材料以分子、原子、离子或电子等形式被溅射出来，飞溅到基板上沉积成膜。
溅射靶材通常有两类：平面靶材和旋转靶材，其中平面靶材的利用率只有20-30％，为了提高靶材的利用率，旋转靶材被越来越多地应用于实际制造中。并且随着科技的进步，越来越需要大尺寸的旋转靶材。
对于陶瓷靶管和某些金属靶管，由于其脆性大，很难用浇注法和喷涂方法生产，只能用冷等静压加烧结或热等静压方法生产出一节节靶管，然后通过绑定到衬管上形成大尺寸靶材。目前常用的绑定方式可参考公开号为CN206366646U的中国实用新型专利《一种陶瓷旋转靶材邦定的金属密封系统》，该种旋转靶材包括金属背管和套置在金属背管外部的第一陶瓷旋转靶材，其中，金属背管和第一陶瓷旋转靶材在底部由一堵头密封形成空腔；金属背管的管内设置有内加热器，并且，第一陶瓷旋转靶材的外部设置有外加热器；金属背管和第一陶瓷旋转靶材之间的空腔内浇铸有低熔点金属绑定层，现有技术中的低熔点金属焊料常用铟。在绑定过程中利用密封装置使得两段靶材间保持密封，从而低熔点金属不致流失。
采用这种方式进行绑定，需要对连接面用铟先进行润湿，需要在靶管的内周面上涂上铟，一旦靶管长度较长，或是异形靶，就无法进行均匀润湿，从而影响连接强度，无法满足客户对不同长度靶管和异形靶绑定的需求；并且使用铟绑定的价格较高；在依次绑定各个靶管的过程中，内外加热器需要长期保持加热状态，操作较为不便，且对于操作人员不安全。因此，需要一种能解决上述问题的旋转靶材的垂直绑定结构以及绑定方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种能灵活用于不同长度的靶管和异形靶、连接强度更好的垂直绑定结构
本发明要解决的另一个技术问题是提供一种能实现上述垂直绑定结构的绑定方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种旋转靶材的垂直绑定结构，包括衬管、和套设在所述衬管外的多个靶管，所述衬管的外周面和所述靶管的内周面之间通过连接层固定，其特征在于：所述连接层为胶体层，所述连接层内匹配设置有辅助连接部件。
优选的，所述辅助连接部件为匹配包围所述衬管的外周面的金属网。使用金属网装配时较为方便，且使用效果良好。
优选的，所述金属网为镍网、钛网、钼网、钨网、铌网、银网、铜网、不锈钢网中的任意一种。
优选的，所述辅助连接部件为多个金属片，所述金属片的长度与所述衬管的长度相匹配，所述金属片在所述衬管的外周面沿周向间隔排列。使用金属片作为辅助连接部件连接强度更好。
为了进一步提高连接强度，所述金属片上设有多个通孔。
优选的，所述通孔间隔均匀排列，且所述通孔的形状为圆形或三角形或六角形。
优选的，所述金属片为镍片、钛片、钼片、钨片、铌片、银片、铜片、不锈钢片中的任意一种。
优选的，所述胶体层为环氧树脂灌封胶、有机硅灌封胶、聚氨酯灌封胶、石墨灌封胶、铜粉导电胶、银粉导电胶、镍粉导电胶中的任意一种。
为了控制好相邻靶管之间的间隙，相邻的所述靶管之间卡设有间隙控制片。
为了在整个绑定过程中便于进行操作，所述衬管的底端设有转盘，所述转盘通过卡盘卡夹所述定位套的外侧而进行固定。
该种旋转靶材的垂直绑定方法，包括以下步骤：
(a)喷砂粗化：喷砂粗化衬管、靶管的待粘接面；
(b)胶体准备：根据不同靶管材质选择适用的胶体；
(c)真空脱泡：对胶体进行真空脱泡；
(d)定位：将定位套用卡盘夹持，将衬管同心插置于所述定位套内，在所述衬管和所述定位套之间的间隙内灌注所述胶体，固化后即完成定位；
(e)设置辅助连接部件：将辅助连接部件对应设置在所述衬管的外周面；当所述辅助连接部件为金属网时，环绕所述衬管的外周面覆盖一层，优选用厚度0.2～0.4毫米，丝网孔80～120目的金属网；当辅助连接部件为金属片时，在所述衬管的外周面沿周向均匀间隔排列，优选设置八片；
(f)固定靶管：将所述靶管套设在辅助连接部件外侧，与所述衬管同心设置；在所述衬管的外周面与所述靶管的内周面之间的间隙处灌注胶体，固化成型；根据所述靶管的数量重复该步骤多次，相邻的靶管之间设置间隙控制片。所述胶体层为环氧树脂灌封胶、有机硅灌封胶、聚氨酯胶、石墨灌封胶、铜粉导电胶、银粉导电胶、镍粉导电胶中的任意一种，以及其他合适的胶体中的任意一种。
(g)间隙处理：固化完毕后，拆除间隙控制片；前述间隙控制片优选为特氟龙片，为了便于拆除，该间隙控制片的半径比靶管的半径大0.5～1mm。
所述步骤(a)的喷砂使用3～5公斤压力70～90目砂进行喷砂处理，喷砂采用往复扫射的方法，喷砂结束后用高压气枪清除材料表面灰尘，后用蘸取酒精的无尘布擦拭干净。
所述步骤(b)将胶体和对应的固化剂根据需要的比例混合，用搅拌机充分混合搅拌10分钟，转速为60～70r/min，上述胶体常温下即可使用，为了具有更好的流动性加热至60～80°。
所述步骤(d)和步骤(f)的固化阶段，常温固化需要约24小时，为了加快固化速度，可以加热到80～120°，固化时间3～8小时。所用的胶体在常温下即可使用，无需对衬管和靶管进行加热，操作更加简便和安全；另外，胶体的价格每公斤价格在200～300元，铟每公斤为1300元，铟在每次绑定时加热很长时间易产生氧化而损耗，而胶体是需要多少用多少，使用胶体相对于铟便宜很多，大大降低了成本。
为了定位时，防止胶体沾染在衬管露出于所述定位套部分的外表面上，在所述衬管的底部的外周面上覆盖有胶带，胶带根据操作的需要高出定位套的上端面一定距离，为了方便固化时的加热，该胶带选用耐高温胶带。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明采用胶体层和辅助连接部件的配合来对靶管进行绑定相对于现有技术中用铟绑定绑定强度更好；使用胶体层和辅助连接部件的配合，还可以灵活应用于不同长度的靶管以及异形靶，对于长度大于米的靶管也具有良好的绑定强度，这就使得我方可以根据客户的需求在衬管上绑定不同长度的靶管和绑定异形靶，具有更好的商业价值。
附图说明
图1为本发明的实施例1的旋转靶材绑定结构的整体示意图；
图2为本发明的实施例1的金属网与衬管的配合结构示意图；
图3为本发明的实施例2的金属片与衬管的配合结构示意图；
图4为本发明的实施例2的金属片的结构示意图；
图5为本发明的实施例1和实施例2的间隙控制片的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
实施例1：该种旋转靶材的垂直绑定结构，包括衬管2、和套设在衬管2外的多个靶管1，衬管2的外周面和靶管1的内周面之间通过连接层7固定，连接层7为胶体层，连接层7内匹配设置有辅助连接部件；辅助连接部件为匹配包围衬管2的外周面的金属网6，优选用厚度0.2～0.4毫米，丝网孔80～120目的金属网6。本实施例的金属网6选择镍网，除此之外还能选择钛网、钼网、钨网、铌网、银网、铜网、不锈钢网中的任意一种。本实施例的胶体层为环氧树脂灌封胶，除此之外还能选用有机硅灌封胶、聚氨酯灌封胶、石墨灌封胶、铜粉导电胶、银粉导电胶、镍粉导电胶中的任意一种。
为了控制好相邻靶管1之间的间隙，相邻的靶管1之间卡设有间隙控制片5，本实施例的间隙控制片5优选为特氟龙片，为了便于拆除，该间隙控制片5的半径比靶管1的半径大0.5～1mm。
为了在整个绑定过程中便于进行操作，衬管的底端设有转盘，转盘通过卡盘4卡夹定位套3的外侧而进行固定。
实施例2：
本实施例与实施例1的区别在于辅助连接部件为多个金属片8，金属片8的长度与衬管2的长度相匹配，金属片8在衬管2的外周面沿周向间隔排列，相邻金属片8之间的间距小于每片金属片8的宽度，本实施例设置有八片金属片8。
为了进一步提高连接强度，金属片8上设有多个通孔，为了连接地更均衡，通孔间隔均匀排列，本实施例的通孔的形状为圆形。本实施例的金属片8为钛片、除此之外还能选用钼片、钨片、铌片、银片、铜片、不锈钢片中的任意一种。本实施例的胶体层为有机硅灌封胶，除此之外还能选用聚氨酯灌封胶、环氧树脂灌封胶、石墨灌封胶、铜粉导电胶、银粉导电胶、镍粉导电胶中的任意一种。
上述两种实施例的绑定方法包括以下步骤：
一种旋转靶材的垂直绑定方法，其特征在于包括以下步骤：
(a)喷砂粗化：使用胶带覆盖保护工作面后，喷砂粗化衬管2、靶管1的待粘接面；
(b)胶体准备：根据不同靶管1材质选择适用的胶体；
(c)真空脱泡：对胶体进行真空脱泡；
(d)定位：将定位套3用卡盘4夹持，将衬管2同心插置于所述定位套3内，在所述衬管2和所述定位套3之间的间隙内灌注所述胶体，固化后即完成定位；
(e)设置辅助连接部件：将辅助连接部件对应设置在所述衬管2的外周面；
(f)固定靶管1：将所述靶管1套设在辅助连接部件外侧，与所述衬管2同心设置；在所述衬管2的外周面与所述靶管1的内周面之间的间隙处灌注胶体，固化成型；根据所述靶管1的数量重复该步骤多次，相邻的靶管1之间设置间隙控制片5；
(g)间隙处理：固化完毕后，拆除间隙控制片5；前述间隙控制片5优选为特氟龙片，为了便于拆除，该间隙控制片5的半径比靶管1的半径大0.5～1mm。
所述步骤(a)的喷砂使用3～5公斤压力70～90目砂进行喷砂处理，喷砂采用往复扫射的方法，喷砂结束后用高压气枪清除材料表面灰尘，后用蘸取酒精的无尘布擦拭干净。
所述步骤(b)将胶体和对应的固化剂根据需要的比例混合，上述两个实施例的胶体和固化剂的质量比为2.5:1，用搅拌机充分混合搅拌10分钟，转速为60～70r/min。上述胶体常温下即可使用，为了具有更好的流动性加热至60～80°。
所述步骤(d)和步骤(f)的固化阶段，常温固化需要约24小时，为了加快固化速度，可以加热到80～120°，固化时间3～8小时。
为了定位时，防止灌封胶沾染在衬管2露出于所述定位套3部分的外表面上，在所述衬管2的底部的外周面上覆盖有胶带，胶带根据操作的需要高出定位套3的上端面一定距离，为了方便固化时的加热，该胶带选用耐高温胶带。
上述实施例制得的旋转靶材经过C-Scan检验焊合率在95％以上。
本发明采用胶体层和辅助连接部件的配合来对靶管1进行绑定相对于现有技术中用铟绑定绑定强度更好；现有技术使用铟层的绑定过程中需要先在靶管1的内周面涂铟润湿，一旦靶管1太长就难以均匀润湿，影响绑定强度，并且对于异形靶的绑定效果也不佳，而使用胶体层和辅助连接部件的配合，可以灵活应用于不同长度的靶管1以及异形靶，对于长度大于1米的靶管1也具有良好的绑定强度，这就使得我方可以根据客户的需求在衬管2上绑定不同长度的靶管1和绑定异形靶，具有更好的商业价值。
胶体在常温下即可使用，无需对衬管2和靶管1进行加热，操作更加简便和安全；另外，胶体的价格每公斤价格在200～300元，铟每公斤为1300元，铟在每次绑定时加热很长时间易产生氧化而损耗，而胶体是需要多少用多少，使用胶体相对于铟便宜很多，大大降低了成本。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种旋转靶材的垂直绑定方法，其特征在于，包括衬管(2)和套设在所述衬管(2)外的多个靶管(1)，所述衬管(2)的外周面和所述靶管(1)的内周面之间通过连接层(7)固定，所述连接层(7)为胶体层，所述连接层(7)内匹配设置有辅助连接部件；
所述胶体为有机硅灌封胶，所述辅助连接部件为多个金属片，金属片的长度与衬管的长度相匹配，金属片在衬管的外周面沿周向间隔排列，相邻金属片之间的间距小于每片金属片的宽度，金属片上设有多个通孔；
所述垂直绑定方法包括：
(a)喷砂粗化；
(b)将胶体和对应的固化剂根据需要的比例混合，胶体和固化剂的质量比为2 .5:1，用搅拌机充分混合搅拌10分钟，转速为60～70r/min，加热至60～80℃；
(c)真空脱泡；
(d)定位：将定位套(3)用卡盘(4)夹持，将衬管(2)同心插置于所述定位套(3)内，在所述衬管(2)和所述定位套(3)之间的间隙内灌注所述灌封胶，固化后即完成定位；
(e)设置辅助连接部件；
(f)将所述靶管(1)套设在辅助连接部件外侧，与所述衬管(2)同心设置；在所述衬管(2)的外周面与所述靶管(1)的内周面之间的间隙处灌注灌封胶，固化成型；固化过程加热到80～120℃，固化时间3～8小时；
(g)间隙处理：固化完毕后，拆除间隙控制片(5)。
2.根据权利要求1所述的一种旋转靶材的垂直绑定方法，其特征在于，所述喷砂粗化为：喷砂粗化衬管(2) 靶管(1)的待粘接面。
3.根据权利要求1所述的一种旋转靶材的垂直绑定方法，其特征在于，所述金属片(8)为镍片、钛片、钼片、钨片、铌片、银片、铜片、不锈钢片中的任意一种。
4.根据权利要求3所述的一种旋转靶材的垂直绑定方法，其特征在于，所述通孔间隔均匀排列，所述通孔的形状为圆形或三角形或六角形。
5.根据权利要求1所述的一种旋转靶材的垂直绑定方法，其特征在于，所述步骤(f)中，根据所述靶管(1)的数量重复该步骤多次，相邻的靶管(1)之间设置间隙控制片(5)。
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