CN111778486A - 旋转靶材、旋转靶材的绑定方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转靶材的绑定方法，涉及靶材技术，能够解决通过人工钎焊绑定靶材费时费力的问题。所述旋转靶材的绑定方法包括：将背衬管装配在可旋转底座上；将各段靶材管穿套在所述背衬管上，并对各段靶材管之间的拼接缝隙进行密封，各段靶材管形成环绕所述背衬管的靶材材料层；对所述背衬管与所述靶材材料层之间的间隙抽真空；向所述背衬管与所述靶材材料层之间的间隙灌入导电胶，并通过旋转所述可旋转底座使所述导电胶在所述间隙中分布均匀。

Description

旋转靶材、旋转靶材的绑定方法和装置

技术领域

本发明涉及靶材技术，尤其一种旋转靶材、旋转靶材的绑定方法和装置。

背景技术

靶材已经逐渐发展成为一个专业化产业，且随着薄膜技术的不断发展，靶材市场将进一步扩大。目前，靶材的设计逐渐由平面靶材向旋转靶材过渡，因为一般平面靶材利用率只能达到30％，而旋转靶材的材料利用率可以达到65％以上，而且旋转靶材的溅射速率相对较快，所以适用旋转靶材的镀膜设备也越来越多。旋转靶材一般包括背衬管和由靶材材料制成的靶材管，背衬管和靶材管通过绑定工序结合在一起。目前旋转靶材的绑定主要是通过人工钎焊粘合，通常是先分别将靶材管和背衬管做金属化处理，再通过人工钎焊将靶材管逐段地拼接粘合到背衬管上。整个过程中费时费力，而且焊料填充困难，靶材与背衬管之间的粘结率难以保证。

发明内容

为了解决问题，本发明提供了一种旋转靶材、旋转靶材的绑定方法和装置，能够解决通过人工钎焊绑定靶材费时费力的问题。

本公开的实施例提供一种旋转靶材的绑定方法，包括：

将各段靶材管穿套在所述背衬管上，并对各段靶材管之间的拼接缝隙进行密封，各段靶材管形成环绕所述背衬管的靶材材料层；

对所述背衬管与所述靶材材料层之间的间隙抽真空；

向所述背衬管与所述靶材材料层之间的间隙灌入导电胶，并通过旋转所述可旋转底座使所述导电胶在所述间隙中分布均匀。

本公开的实施例还提供一种旋转靶材的绑定装置，包括：

可旋转底座，用于固定所述背衬管；

升降装置，用于驱动所述可旋转底座上升或下降；

抽真空设备，用于对所述背衬管与环绕所述背衬管的靶材材料层之间的间隙抽真空；

灌胶装置，用于向所述背衬管与所述靶材材料层之间的间隙灌入导电胶；

所述可旋转底座还用于在灌入导电胶时，使所述背衬管和所述靶材材料层旋转，以使所述导电胶在所述间隙中分布均匀。

本公开的实施例还提供一种旋转靶材，包括：

背衬管；

穿套在所述背衬管上的靶材管；

导电胶，所述导电胶设置于所述背衬管和所述靶材管之间的间隙，用于连接所述背衬管和所述靶材管。

本公开实施例提供的旋转靶材的绑定方法，先将各段靶材管穿套在所述背衬管上，并对各段靶材管之间的拼接缝隙进行密封，然后向背衬管与靶材管之间的间隙灌入导电胶，并通过旋转所述可旋转底座使所述导电胶在所述间隙中分布均匀。

与钎焊方式相比，本公开实施例提供的旋转靶材的绑定方法，具有如下优势：

1、导电胶的胶化温度一般比钎焊温度低得多，可改善作业环境。

2、由逐段拼接焊合变成通过一次性灌入导电胶，背衬管与各段靶材管通过导电胶结合，并利用可旋转底座使导电胶在背衬管与靶材管之间的间隙中分布均匀，提高了生产效率及产品良率。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1为本公开一些实施例提供的一种旋转靶材的绑定方法流程示意图；

图2为本公开另一种旋转靶材的绑定方法流程示意图；

图3为本公开一些实施例提供的绑定装置的结构示意图；

图4所示为本公开实施例提供的一种法兰的结构示意图；

图5为图4所示法兰的底面的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本公开的实施例提供一种旋转靶材的绑定方法，包括：

101、将背衬管装配在可旋转底座上；

102、将各段靶材管穿套在所述背衬管上，并对各段靶材管之间的拼接缝隙进行密封，各段靶材管形成环绕所述背衬管的靶材材料层；

103、对所述背衬管与所述靶材材料层之间的间隙抽真空；

104、向所述背衬管与所述靶材材料层之间的间隙灌入导电胶，并通过旋转所述可旋转底座使所述导电胶在所述间隙中分布均匀。

本公开实施例提供的旋转靶材的绑定方法，先将背衬管固定在可旋转底座上，然后逐一将各段靶材管穿套在所述背衬管上，同时为避免灌胶时出现漏胶，还需要将各段靶材管之间的拼接缝隙进行密封，例如形成如下的结构:各段靶材管首位相接，首位相接的各段靶材管内部的空心区域插入有背衬管，首位相接的各段靶材管的总长度等于或小于背衬管的长度，各段靶材管与背衬管同轴设置，即靶材管截面的圆心与背衬管截面的圆心重合。本公开对各段靶材管之间的拼接缝隙进行了密封，具体方式不做限定，例如可以通过胶带对拼接缝隙处进行缠，再例如，还可以对拼接缝隙处喷射胶水，从而使拼接缝隙处实现密封。

步骤103中对所述背衬管与所述靶材材料层之间的间隙抽真空，具体实现方式也不做限定。在一种实施例中，将可旋转底座以及固定其上的背衬管和靶材材料层一起放入密闭空间，然后对密闭空间抽真空。由于背衬管与靶材材料层之间的间隙被处理为真空，气压低，导电胶可以容易地灌入该间隙且不易产生气泡，避免由于气泡导致在部分区域背衬管与靶材管没有粘结。通过旋转所述可旋转底座使导电胶在所述间隙中分布均匀，可以使背衬管的各区域均与靶材管粘结，提高了背衬管与靶材管的粘结牢固度，从而提高靶材的产品良率。

需要说明的是，“使导电胶在所述间隙中分布均匀”其目的在于通过旋转使导电胶在所述间隙中进一步分散，这样背衬管与靶材管可以通过导电胶结合，且各区域的结合强度满足旋转靶材的检测标准，不存在局部结合强度不够容易脱落的问题。因此，在具体实施时导电胶的分布情况满足旋转靶材的检测标准即可，例如，导电胶的分布情况可包括导电胶在所述间隙中按一定图形分布的情况。

另外，导电胶的使用还可以降低环境作业温度，提高了工作人员的舒适度。由逐段拼接焊合变成通过一次性灌入导电胶，并利用可旋转底座使导电胶分布均匀，可以提高生产效率及产品良率。

在一些实施例中，所述导电胶为石墨导电胶。

在一些实施例中，所述导电胶为弹性导电胶。弹性导电胶粘结背衬管与靶材管，可以使在垂直于旋转靶材的轴向上，背衬管与靶材管弹性连接，降低旋转靶材由于振动或外力作用导致的破碎概率。例如，弹性导电胶可以由凝固后为弹性体的胶类物质混合导电颗粒制成，导电颗粒例如是石墨颗粒。此处胶类物质指能够产生粘结作用的物质或者在一定状态下能够产生粘结作用的物质，一般为树脂类。

在一些实施例中，所述将各段靶材管穿套在所述背衬管上之前，所述绑定方法还包括：在所述背衬管的外壁环绕导电的网状物。导电的网状物需要满足导电和网状物两个条件，例如所述导电的网状物为金属制成的网状物，金属制成的网状物例如为铜网。间隙中设置导电的网状物，可以增加背衬管与靶材管之间的导电性，降低靶材电阻。另外，该网状物的设置，还可以在灌胶时，使导电胶挂在网状物上，使导电胶在间隙中分布均匀，还能降低气泡的出现概率。网状物的厚度可根据背衬管与靶材管之间的间隙厚度而确定。例如，可以在所述背衬管的外壁环绕0.2mm～0.5mm厚度的导电金属网。

在一些实施例中，将各段靶材管穿套在所述背衬管上时，所述绑定方法还包括：对各段所述靶材管之间的拼接缝隙进行控制，使所述拼接缝隙的宽度在目标宽度范围内。步骤102中既要预留一定的拼接缝隙防止热胀冷缩，又要对拼接缝隙的远离背衬管轴心的一侧开口进行密封，使各段靶材管之间的拼接缝隙从外部看是密封的，但密封结构之下仍然存在缝隙。本实施例对具体采用何种方式控制各段靶材管之间拼接缝隙的宽度不做限定，只要能够实现目标宽度范围内即可；另外，本实施例对各段所述靶材管之间的拼接缝隙具体采用密封方式也不做限定，只要能实现拼接缝隙表层存在密封结构的密封效果，能够避免导电胶从拼接缝隙中漏出即可。

所述目标宽度范围的取值可以根据实际情况以及靶材材料的热膨胀系数确定。在一些实施例中，利用塞规，对各段所述靶材管之间的拼接缝隙进行控制，所述塞规的厚度范围为0.5mm～1mm。

在一些实施例中，步骤102中通过将各段所述靶材管之间的拼接缝隙用胶带密封缠绕。本公开对胶带不做限定，只要能实现密封效果，避免导电胶从拼接缝隙中漏出即可。例如，可以通过使用生料带，将各段所述靶材管之间的拼接缝隙密封缠绕。

在另一些实施例中，密封结构填充相邻靶材管之间的拼接缝隙，但密封结构具有一定的弹性，以避免靶材管因热胀冷缩出现裂缝或其它不良。

在一些实施例中，如图2所示，提供的绑定方法在将背衬管装配在可旋转底座上之前，还包括：201、将所述背衬管的第一端与法兰固定连接，所述法兰的远离所述背衬管的面与所述可旋转底座的安装面相匹配。步骤202中通过所述法兰将所述背衬管装配在所述可旋转底座上。步骤203-205与前一实施例大致类似，不再赘述。背衬管的第一端与法兰的固定连接方式不做具体限制，例如可以通过焊接，将背衬管的第一端与法兰的一个面(安装时法兰的朝向背衬管的第一端的那一面)连接，也可以在制备时直接形成背衬管加法兰的一体结构。法兰的另一个面(装配到可旋转底座时，法兰的朝向可旋转底座的那一面)的结构与可旋转底座的安装面相匹配。

本公开的实施例还提供一种旋转靶材的绑定装置，可用于上述的绑定方法，该绑定装置包括：可旋转底座、升降装置、抽真空设备和灌胶装置。可旋转底座用于固定所述背衬管。升降装置用于驱动所述可旋转底座上升或下降，便于调节背衬管相对操作人员的高度，从而操作人员可以方便地将各段靶材管穿套在所述背衬管上或者进行其它操作，例如密封拼接缝隙、灌胶等。抽真空设备用于对所述背衬管与环绕所述背衬管的靶材材料层之间的间隙抽真空。灌胶装置用于向所述背衬管与所述靶材材料层之间的间隙灌入导电胶。所述可旋转底座还用于在灌入导电胶时，使所述背衬管和所述靶材材料层旋转，以使所述导电胶在所述间隙中分布均匀。该绑定装置还包括驱动可旋转底座旋转的驱动机构。

本公开实施例提供的旋转靶材的绑定装置，可以很方便地实现可旋转底座以及背衬管的高度调节，还可以通过旋转使导电胶分布均匀，省时省力，即便一个人也可完成靶材的绑定。

在一些实施例中，通过将可旋转底座以及装配好的背衬管和靶材管放置于密闭空间中抽真空，从而使背衬管与靶材材料层之间的间隙处于便于灌胶的真空状态。例如，绑定装置还包括真空罩，所述真空罩的底端与所述可旋转底座密封相接，所述真空罩和所述可旋转底座形成的密闭空间内设置有背衬管、所述靶材材料层以及部分灌胶装置。至少灌胶装置的灌胶头位于真空罩与可旋转底座形成的密闭空间内。抽真空设备用于对真空罩和可旋转底座形成的密闭空间抽真空。

下面提供一实施例，并结合附图，对本公开的旋转靶材的绑定装置和绑定方法进行进一步地说明。

如图3所示，厂房内设置一地坑1，绑定装置设置于该地坑1中，地坑1两侧的地面可以作为操作人员站立的平台。地坑1中自下而上依此设置有升降装置和可旋转底座3。升降装置例如可以为气缸2。气缸2的活塞21与可旋转底座3直接螺纹旋接。

在绑定之前，用14#-32#棕刚玉对不锈钢背衬管5的外壁做表面活化处理。再将背衬管5的端头与不锈钢法兰4通过氩弧焊接。如图4和图5所示，法兰4有密封槽41及螺丝孔42，通过O型密封圈与平头螺栓10，法兰4与底部的可旋转底座3密封连接。图5示出法兰4的底面的结构示意图，法兰4的底面与可旋转底座3的安装面相匹配。由于旋转靶材使用时需要安装至镀膜设备中，因此法兰4的底面结构需要与镀膜设备中的固定基座相适应，这与本公开的实施效果没有直接关系，因此在此不再详述。

将背衬管5的端头与不锈钢法兰4通过氩弧焊接后，再将背衬管5的外壁环绕0.2-0.5mm厚度导电铜网。

打开气缸2的升降气压控制阀，可以调节可旋转底座3的高度。将背衬管5安装在可旋转底座3上。背衬管5的一端固定连接有法兰4，背衬管5通过法兰4固定在可旋转底座3的安装面。

所述可旋转底座3上设置有密封槽41及螺丝孔42，密封槽41用于安装密封圈，密封槽41的位置能够使安装在密封槽41内的密封圈对靶材管6与可旋转底座3之间的缝隙进行密封。可旋转底座3上还设置有用于安装平头螺栓10的第一安装孔31，第一安装孔31与法兰4的螺丝孔42对应。通过平头螺栓10，将可旋转底座3和法兰4固定在一起。如图3所示，背衬管5保持竖直状态，且背衬管5的下端通过法兰4固定在可旋转底座3上。

通过气缸2的升降气压控制阀，可以调节可旋转底座3的高度。操作人员可以很方便地将各靶材管6逐一套嵌在背衬管5上。各段靶材管6之间的拼接缝隙用生料带61密封缠绕，拼接缝隙则用塞规进行控制，所用塞规厚度范围为0.5-1mm。用生料带61密封缠绕拼接缝隙时，可以利用可旋转底座的旋转功能。

套上真空罩4，利用升降装置将将靶材高度调节到合适位置，关闭升降开关，打开抽真空设备的抽气开关，将真空罩4内抽真空后，通过灌胶设备，往灌胶设备的灌胶头7注入弹性导电石墨胶，直至填充满靶材管6与背衬管5之间的缝隙，待胶凝固即可完成靶材材料层(即靶材管6)与背衬6管的粘合。旋转靶材的绑定结束。破除真空，打开真空罩，将旋转靶材从可旋转底座上取下，获得旋转靶材。

在一些实施例中，所述灌胶装置包括灌胶头7，灌胶头7例如为U型的双出胶口结构，每个出胶口均对应于所述背衬管与所述靶材材料层之间的间隙设置。

在一些实施例中，所述灌胶装置包括灌胶头7，所述灌胶头7具有两个出胶口，在向所述背衬管与所述靶材材料层之间的间隙灌入导电胶时，所述两个出胶口关于所述背衬管的轴心对称且每个出胶口均对应于所述背衬管与所述靶材材料层之间的间隙设置。本公开实施例提供的绑定装置及绑定方法，与背景技术的人工钎焊的绑定方法相比，具有如下有益效果：

1、实现从人工作业转变成机械半自动化生产，可提高生产效率及产品良率。

2、由于绑定过程背衬管需直立，对规格尺寸大的靶材存在局限性，可能不方便进行焊合。本公开的绑定装置及绑定方法可解决大尺寸旋转靶材绑定局限性。

3由金属焊料变成导电胶，导电胶熔点较低，可以实现常温作业。

4、由逐段拼接焊合变成一次性将靶材材料层与背衬管结合，还可保证结合层不存在孔洞或者其它缺陷。

本公开的实施例还提供一种旋转靶材，包括：背衬管；穿套在所述背衬管上的靶材管；导电胶，所述导电胶设置于所述背衬管和所述靶材管之间的间隙，用于连接所述背衬管和所述靶材管。

导电胶例如为石墨导电胶。在一些实施例中，所述导电胶由凝固后为弹性体的胶类物质与导电颗粒混合制成。

在一些实施例中，所述旋转靶材还包括：导电的网状物。该网状物环绕所述背衬管，并设置于所述背衬管和所述靶材管之间的间隙。所述导电胶分布于所述间隙中除所述网状物之外的空间。

本公开实施例的旋转靶材，背衬管和靶材管之间的粘结力强，制造成本低。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (15)

1.一种旋转靶材的绑定方法，其特征在于，包括：

将背衬管装配在可旋转底座上；

将各段靶材管穿套在所述背衬管上，并对各段靶材管之间的拼接缝隙进行密封，各段靶材管形成环绕所述背衬管的靶材材料层；

对所述背衬管与所述靶材材料层之间的间隙抽真空；

向所述背衬管与所述靶材材料层之间的间隙灌入导电胶，并通过旋转所述可旋转底座使所述导电胶在所述间隙中分布均匀。

2.根据权利要求1所述的旋转靶材的绑定方法，其特征在于，所述导电胶为石墨导电胶。

3.根据权利要求1所述的旋转靶材的绑定方法，其特征在于，所述导电胶由凝固后为弹性体的胶类物质与导电颗粒混合制成。

4.根据权利要求1-3任一项所述的旋转靶材的绑定方法，其特征在于，所述将各段靶材管穿套在所述背衬管上之前，所述绑定方法还包括：在所述背衬管的外壁环绕导电的网状物。

5.根据权利要求1-3任一项所述的旋转靶材的绑定方法，其特征在于，将各段靶材管穿套在所述背衬管上时，所述绑定方法还包括：

对各段所述靶材管之间的拼接缝隙进行控制，使所述拼接缝隙的宽度在目标宽度范围内。

6.根据权利要求5所述的旋转靶材的绑定方法，其特征在于，利用塞规，对各段所述靶材管之间的拼接缝隙进行控制，所述塞规的厚度范围为0.5mm～1mm。

7.根据权利要求1-3任一项所述的旋转靶材的绑定方法，其特征在于，将各段所述靶材管之间的拼接缝隙用胶带密封缠绕。

8.根据权利要求1-3任一项所述的旋转靶材的绑定方法，其特征在于，所述将背衬管装配在可旋转底座上之前，所述绑定方法还包括：将所述背衬管的第一端与法兰固定连接，所述法兰的远离所述背衬管的面与所述可旋转底座的安装面相匹配；

所述背衬管通过所述法兰装配在所述可旋转底座上。

9.根据权利要求1-3任一项所述的旋转靶材的绑定方法，其特征在于，

将所述背衬管直立并将所述背衬管的第一端装配在所述可旋转底座上；

在将各段靶材管穿套在所述背衬管上时，先将所述可旋转底座升降至操作位置，再将所述靶材管穿套在所述背衬管上；

通过下述方式对所述背衬管与所述靶材材料层之间的间隙抽真空：

将真空罩从所述背衬管的顶部向下套在所述可旋转底座上，并使所述真空罩的底端与所述可旋转底座密封相接，所述可旋转底座上的所述背衬管、所述靶材材料层以及灌胶头位于所述真空罩和所述可旋转底座形成的密闭空间内，

对所述真空罩和所述可旋转底座形成的密闭空间抽真空。

10.一种旋转靶材的绑定装置，其特征在于，包括：

可旋转底座，用于固定所述背衬管；

升降装置，用于驱动所述可旋转底座上升或下降；

抽真空设备，用于对所述背衬管与环绕所述背衬管的靶材材料层之间的间隙抽真空；

灌胶装置，用于向所述背衬管与所述靶材材料层之间的间隙灌入导电胶；

所述可旋转底座还用于在灌入导电胶时，使所述背衬管和所述靶材材料层旋转，以使所述导电胶在所述间隙中分布均匀。

11.根据权利要求10所述的旋转靶材的绑定装置，其特征在于，还包括：

真空罩，所述真空罩的底端与所述可旋转底座密封相接，所述真空罩和所述可旋转底座形成容纳所述背衬管、所述靶材材料层以及灌胶头的密闭空间；

所述抽真空设备用于对所述真空罩和所述可旋转底座形成的密闭空间抽真空。

12.根据权利要求10或11所述的旋转靶材的绑定装置，其特征在于，

所述背衬管的一端固定连接有法兰；

所述可旋转底座的安装面与所述法兰的远离所述背衬管的面相匹配。

13.根据权利要求12所述的绑定装置，其特征在于，所述可旋转底座上设置有用于安装密封圈的密封槽，所述密封槽的位置能够使安装在所述密封槽内的密封圈对所述靶材管与可旋转底座之间的缝隙进行密封；

所述可旋转底座上还设置有用于安装螺栓的第一安装孔，所述第一安装孔与所述法兰第二安装孔对应。

14.根据权利要求10所述的旋转靶材的绑定装置，其特征在于，所述升降装置包括气缸，所述可旋转底座与所述气缸的活塞相连。

15.一种旋转靶材，其特征在于，包括：

背衬管；

穿套在所述背衬管上的靶材管；

设置于所述背衬管和所述靶材管之间的导电胶，所述导电胶用于连接所述背衬管和所述靶材管。

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