CN214881800U - 具有除氧化物结构的旋转靶材绑定装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及磁控溅射靶材制备技术领域，特别涉及一种具有除氧化物结构的旋转靶材绑定装置，其具有硬质波纹片，环状靶管套在背管外的状态下，所述硬质波纹片能以同时接触背管外壁和靶管内壁的方式设在背管与靶管之间的间隙内。该具有除氧化物结构的旋转靶材绑定装置自下而上地注入铟液，且在注入铟液前先将硬质波纹片伸入背管与靶管之间的间隙，利用硬质波纹片的边角刮擦背管外表面和靶管内表面，除去两者上的氧化铟层(或其他氧化物)，提升铟与靶材/背管的贴合率。

Description

具有除氧化物结构的旋转靶材绑定装置

技术领域

本实用新型涉及磁控溅射靶材制备技术领域，特别涉及一种具有除氧化物结构的旋转靶材绑定装置。

背景技术

近年来，采用溅射法制备的薄膜材料因其高致密度、优良附着性等优点，受到平面显示器、电子控制器、玻璃镀膜、光学薄膜等行业的青睐。随着上述领域的高速发展，溅射靶材的需求量急剧增加。根据溅射面的形状，靶材通常可分为平面靶材，旋转靶材和异型靶材。平面靶材溅射使用可达到30％～40％，而旋转靶材溅射使用率可达到80％，旋转靶材呈空心圆管状，能够围绕在固定的磁控溅射设备上旋转，可360度均匀刻蚀靶面，这样均匀的使用让靶材表面光滑，减少“结瘤”现象的产生，提升镀膜均匀性，提高靶材的利用率，从而降低镀膜成本，因此旋转靶材是未来发展的一大趋势。

在旋转靶材的制备工艺中，对于无法用喷涂浇筑方式生产的陶瓷靶材和某些金属靶材，需用绑定贴合法(绑定)将需要溅射的靶材与背管绑定。目前绑定方法大多是将直径较大的外管靶材套在直径相对较小的背管上，用金属铟或导电胶等具有良好导电导热性能的焊料填充两者的间隙，将外管靶材和背管焊接。用金属铟绑定的方法需要将铟加热并维持在熔点以上的状态时注入，金属铟容易在空气中氧化，使得铟与靶材/背管的贴合率低。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种具有除氧化物结构的旋转靶材绑定装置，其能提升绑定环节中铟与靶材/背管的贴合率。

提供一种具有除氧化物结构的旋转靶材绑定装置，旋转靶材包括背管和多节环状靶管，绑定装置包括底座、注铟装置和背管安装位，还包括硬质波纹片，环状靶管套在背管外的状态下，所述硬质波纹片能以同时接触背管外壁和靶管内壁的方式设在背管与靶管之间的间隙内。

优选地，所述硬质波纹片是耐高温的PI/PBI片或者硬质金属片。

优选地，硬质波纹片的波纹为连续的两侧外凸的弧形，外凸的最大距离略小于靶材与背管之间的间隙宽度。

优选地，所述硬质波纹片在竖向压力下竖向压缩横向外张，从而实现硬质波纹片的弧形边缘与背管外表面和靶管内表面都接触。

优选地，弧形硬质波纹片沿竖向呈间隔的波纹段。

优选地，所述硬质波纹片为一体成型的弧状板体，弧状板体的弧度与环状靶管的圆弧形状相适应。

优选地，所述弧状板体的宽度大于背管的外径。

优选地，所述弧状板体的宽度略大于靶管的内径。

优选地，包括用于安装在背管上方的铟液容置腔。

优选地，还包括罩在旋转靶材外周的外加热结构，外加热结构包括多节环状加热罩和分别安装在各节加热罩内壁的加热管，以及可拆卸地安装在最上层环状加热罩顶部的密封盖。

有益效果：该具有除氧化物结构的旋转靶材绑定装置自下而上地注入铟液，且在注入铟液前先将硬质波纹片伸入背管与靶管之间的间隙，利用硬质波纹片的边角刮擦背管外表面和靶管内表面，除去两者上的氧化铟层(或其他氧化物)，提升铟与靶材/背管的贴合率。

附图说明

图1是本实用新型的旋转靶材的绑定装置的一种实施例的结构示意图。

图2是图1中一种实施例的靶管和背管安装结构的示意图。

图3是图1中一种实施例的注铟装置的结构示意图。

图4是本实用新型的旋转靶材的绑定装置的另一种实施例的结构示意图。

图5是本实用新型的旋转靶材的绑定装置的硬质波纹片压制模具的结构示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施方式对本发明创造作进一步详细说明。

实施例一

本实施例的旋转靶材的绑定加热装置如图1和2所示，旋转靶材包括背管5和多节靶管6，绑定过程即为将各节靶管6都以导热导电的方式套装固定到背管5外壁的过程。本实施例采用在背管5和靶管6之间灌注铟液(绑定材料)的方式实现绑定，其中需要对铟液进行加热以使其保持流动，本实施例采用的绑定加热装置为图1中示出的外加热结构。外加热结构包括多节环状加热罩3和分别安装在各节加热罩3内壁的加热管，多个加热罩3通过支架1和可转动夹持件2实现同轴叠放，好包括用于固定最下层环状加热罩3的安装底座，外加热结构还包括密封盖4，密封盖4可拆卸地安装在最上层环状加热罩3顶部。待绑定的靶管6越多则需要叠置的环状加热罩3越多，相邻的环状加热罩3之间通过垫圈密封。加热罩3内设有多处靶管温度检测装置，加热罩3上设有用于观察靶管温度检测装置检测结果的观察窗31。

该具有除氧化物结构的旋转靶材绑定装置的具体实现步骤如下。

预处理步骤：在背管外壁以及靶材内壁均匀涂覆金属铟，并用超声波软焊机和钢丝刷进行涂抹整个焊接面；涂抹完成之后使用钢丝刷清理金属铟表面，去除凸起的铟渣等杂质，使得背管和靶材平滑无瘤状突起，确保靶材与背管之间的连接强度。

靶材安装步骤：绑定装置的底座上设有注铟装置和背管安装位，待涂覆好金属铟的背管和靶材自然冷却至室温后，将背管安装在背管安装位，将多节靶管对齐地套装在背管外周，该状态下，背管与最底层靶管之间的间隙(间隙宽度根据旋转靶材成品的背管与靶管之间的间隙需求确定，如10～100mm)对准注铟装置的输出口；具体地，安装底座上还固定有图3所示的绑定材料进料装置83，绑定材料进料装置83自侧面开口831进料而从顶部开口832出料，在靶管6分节套设在背管5外的状态下，绑定材料进料装置83顶部开口832对准靶管6与背管5之间的间隙。

压制步骤：见图5，对耐高温的PI/PBI材料或者硬质金属片(铝片、铜片等)进行热压成型，得到与靶材与背管之间的间隙宽度相匹配的弧形硬质波纹片。该压制步骤可以预先进行，比如预先压制多种材质、多种规格的弧形硬质波纹片，绑定时根据靶材和背管的间隙情况选择适配的弧形硬质波纹片即可。

弧形硬质波纹片具体为耐高温的PI/PBI材料，能够成型成具有较优弹性的波纹结构，其提供的刮擦力交金属片小，便于在背管与靶管之间的间隙内上下移动。弧形硬质波纹片沿轴向呈间隔的波纹段，从而在提拉时提供更强的推拉力。弧形硬质波纹片的波纹结构中一部分波纹成型成外凸的线边缘，已提供更优的刮擦力。

刮擦步骤：将硬质波纹片伸入背管与靶管之间的间隙，提拉硬质波纹片以刮擦背管外表面和靶管内表面。具体地，将硬质波纹片伸入背管与靶管之间的间隙直到硬质波纹片的最低处抵住绑定装置的底座，继续向下压硬质波纹片使其竖向压缩横向外张，从而让硬质波纹片的边缘与背管外表面和靶管内表面都接触；向上提拉硬质波纹片，则硬质波纹片的边缘刮擦背管外表面和靶管内表面的氧化铟(或其他氧化物)。刮擦步骤中，提拉硬质波纹片可以是在间隙内沿径向上下往复地提起-压低硬质波纹片，也可以是在间隙内沿周向移动硬质波纹片，如此能加强硬质波纹片对氧化物的刮擦力度，尽可能去除氧化物。

在刮擦步骤中对背管底部进行刮擦后向上提拉一段距离，然后同步地执行刮擦步骤与绑定步骤。绑定步骤是在外加热结构工作对靶材进行加热的状态下进行的，从背管与最底层靶管之间的间隙底部向上地往间隙内注入铟液，控制注入铟液的速度以使间隙内铟液的最高点低于硬质波纹片的最低点，直到硬质波纹片离开间隙，金属铟液充满整个间隙。其中，刮擦步骤包括脉冲式注入步骤：间隔地进行快速注入铟液，以使铟液能够有一个上冲的状态，该状态使得铟液能够冲刷掉附着在壁上的氧化物。

绑定步骤中对靶管外壁和/或背管内壁进行加热，完成注入铟液后停止加热，此时铟液开始降温收缩，铟液最高处下落，此时执行间隔加热步骤，执行停止加热后间隔一小段时间T(如半小时)再次加热，使得下落的铟液能够充分接触背管外壁和靶管内壁。

最后，将背管、靶管以及两者之间的金属铟液冷却至室温，再拆除用于将靶材与背管相对固定的夹具。采用超声波检测加工完成的旋转靶材，根据超声波传回的数据判断金属铟内是否含有空隙，以此确认靶材的绑定是否合格，若存在影响靶材与背管之间的连接强度的空隙，则需重新进行绑定。

其中，背管要具有良好的导电性和导热性，可选择金属或合金，如不锈钢，Ti，Al等。靶管可以是陶瓷或者金属等材质，如ITO,AZO,Si,SiO,SiP,MoNb,ZnO,Al,Cr,Co等。

其中，靶管6数量为两个或以上时，在两节靶管6之间垫上特氟龙垫片，使用厚度为0.3～0.8mm的特氟龙垫片(间隙垫片)隔开相邻的两个靶管6，避免两个靶管6因热膨胀相互挤压受力。绑定冷却完成后，靶管之间的间隙为0.2～0.4mm，最优为0.3mm，特氟龙垫片是具有沿径开口的卡环状，开口位置的部分位置露出靶管6外壁，方便取出且可循环使用。

实施例二

本实施例与实施例一的不同之处在于采用另一种绑定装置，见图4，该绑定装置的顶部具有大容量的过量铟液容置腔7。在绑定步骤中，注入过量的铟液以使被冲刷起来的含有氧化物的铟液浮于最上层并进入容置腔7内，铟液降温下落后，回落到间隙的铟液是不含氧化物的纯铟。

如上所述仅为本发明创造的实施方式，不以此限定专利保护范围。本领域技术人员在本发明创造的基础上作出非实质性的变化或替换，仍落入专利保护范围。

Claims (10)

1.具有除氧化物结构的旋转靶材绑定装置，旋转靶材包括背管和多节环状靶管，绑定装置包括底座、注铟装置和背管安装位，其特征是，还包括硬质波纹片，环状靶管套在背管外的状态下，所述硬质波纹片能以同时接触背管外壁和靶管内壁的方式设在背管与靶管之间的间隙内。

2.根据权利要求1所述的具有除氧化物结构的旋转靶材绑定装置，其特征是，所述硬质波纹片是耐高温的PI/PBI片或者硬质金属片。

3.根据权利要求1所述的具有除氧化物结构的旋转靶材绑定装置，其特征是，硬质波纹片的波纹为连续的两侧外凸的弧形，外凸的最大距离略小于靶材与背管之间的间隙宽度。

4.根据权利要求3所述的具有除氧化物结构的旋转靶材绑定装置，其特征是，所述硬质波纹片在竖向压力下竖向压缩横向外张，从而实现硬质波纹片的弧形边缘与背管外表面和靶管内表面都接触。

5.根据权利要求1所述的具有除氧化物结构的旋转靶材绑定装置，其特征是，弧形硬质波纹片沿竖向呈间隔的波纹段。

6.根据权利要求1所述的具有除氧化物结构的旋转靶材绑定装置，其特征是，所述硬质波纹片为一体成型的弧状板体，弧状板体的弧度与环状靶管的圆弧形状相适应。

7.根据权利要求6所述的具有除氧化物结构的旋转靶材绑定装置，其特征是，所述弧状板体的宽度大于背管的外径。

8.根据权利要求6所述的具有除氧化物结构的旋转靶材绑定装置，其特征是，所述弧状板体的宽度略大于靶管的内径。

9.根据权利要求1所述的具有除氧化物结构的旋转靶材绑定装置，其特征是，包括用于安装在背管上方的铟液容置腔。

10.根据权利要求1所述的具有除氧化物结构的旋转靶材绑定装置，其特征是，还包括罩在旋转靶材外周的外加热结构，外加热结构包括多节环状加热罩和分别安装在各节加热罩内壁的加热管，以及可拆卸地安装在最上层环状加热罩顶部的密封盖。

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