CN219099291U

CN219099291U - 一种小尺寸金属靶材的批量绑定装置

Info

Publication number: CN219099291U
Application number: CN202320008029.9U
Authority: CN
Inventors: 高明; 王方方; 张虎; 陈浩杰
Original assignee: Ningbo Institute of Innovation of Beihang University
Current assignee: Ningbo Institute of Innovation of Beihang University
Priority date: 2023-01-04
Filing date: 2023-01-04
Publication date: 2023-05-30
Anticipated expiration: 2033-01-04

Abstract

本申请涉及磁控溅射靶材制备的技术领域，特别是涉及一种小尺寸金属靶材的批量绑定装置。该批量绑定装置包括：加热平台、防护堤坝和涂铟机构；所述防护堤坝置于所述加热平台的上方且呈合围结构，合围结构的内部形成用于放置背板、靶材及铟焊材的容纳空间；所述涂铟机构用于将熔融状态的铟焊材涂抹到所述背板与所述靶材焊接结合表面。本申请的小尺寸金属靶材的批量绑定装置，可以实现小尺寸靶材的批量润湿、统一堤坝防护和快速调整，大大提升了靶材的绑定效率，减少了操作者面对加热平台的操作时间。

Description

一种小尺寸金属靶材的批量绑定装置

技术领域

本申请涉及磁控溅射靶材制备的技术领域，特别是涉及一种小尺寸金属靶材的批量绑定装置。

背景技术

磁控溅射镀膜是目前镀膜行业被广泛应用的镀膜沉积工艺，其原理是在真空条件下，通过电子枪发射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。

靶材按材质可分为金属靶和陶瓷靶多种，其中，平面金属靶又可以根据尺寸大小分为大尺寸靶材（长度/宽度尺寸在1米～2米之间）和小尺寸靶材（长度/宽度尺寸在50mm～1米之间）两种，平面靶进行磁控溅射前，需要先将其通过铟焊的方式绑定在背板上，为了提高小尺寸靶材的绑定效率，通常的做法是将多个同类型号的小尺寸平面靶使用批量绑定的方式安装在加热平台上，统一进行铟焊材的润湿、涂抹、加热，再对每套靶材+背板分别进行绑定，操作人员需要重复对每一套靶材进行涂铟、对正、防护、贴合等操作，这种单套绑定、单套堤坝防护的绑定方式费时费力、效率极为低下，靶材的对正也比较烦琐。

发明内容

本申请的目的是针对上述现有技术的不足提供一种可以实现批量润湿、统一堤坝防护、快速调整的小尺寸金属靶材的批量绑定工装，大大提升了靶材的绑定效率且减少面对加热平台的操作时间。

为达到上述目的，本申请的实施例采用如下技术方案：

一种小尺寸金属靶材的批量绑定装置，包括：加热平台、防护堤坝和涂铟机构；所述防护堤坝置于所述加热平台的上方，所述防护堤坝呈合围结构，合围结构的内部形成用于容纳多个靶材、背板以及铟焊材的容纳空间；所述涂铟机构用于将熔融状态的铟焊材涂抹到所述背板与所述靶材的焊接结合表面。

进一步的，该批量绑定装置还包括：丝状件，所述丝状件置于所述背板与所述靶材之间，用于控制所述靶材与背板之间的铟层厚度。

进一步的，多个所述的背板以阵列排布的方式置于所述容纳空间内。

进一步的，每行或每列背板的上方至少间隔布置两根丝状件，所述丝状件的两端可拆卸地固定于所述加热平台上。

进一步的，该批量绑定装置还包括：对正工装，所述靶材和所述背板贴合后，通过所述对正工装对两者的相对位置进行对正固定。

进一步的，每套靶材与背板还配备至少一个配重块，所述配重块置于所述靶材的上方，用于对贴合绑定的靶材与背板进行配重固定。

进一步的，所述配重块的压力为200~350Pa。

进一步的，所述容纳空间内放置铟焊料，熔融后的铟焊料的液面高于所述背板的焊接面1~10毫米。

进一步的，所述丝状件为铜丝，所述铜丝的直径在0.1~1毫米之间。

进一步的，所述靶材和所述背板的焊接结合表面的表面粗糙度Ra设置在4.8~8.5之间。

本发明的有益效果是：可以实现对小尺寸平面金属靶材的批量化润湿、高效绑定，大大提升靶材的绑定效率且减少面对加热平台的操作时间。

附图说明

图1-图3根据本申请的一些实施例，示出了批量绑定装置的结构示意图；

图4根据本申请的一些实施例，示出了图3中A部分的局部放大视图；

图5根据本申请的一些实施例，示出了批量焊接后的靶材的无损检测合格率示意图。

具体实施方式

以下结合附图，对本申请的技术特征和优点作更详细的说明，以使本申请的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本申请的技术原理，并非旨在限制本申请的保护范围。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所示的技术特征的重要性。

此外，还需要说明的是，在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本申请的实施例提供一种小尺寸金属靶材的批量绑定装置，目的在于提升小尺寸金属平面靶材的绑定效率，缩短操作者面对加热平台的操作时间。本实施例的小尺寸靶材，是指靶材的长度/宽度尺寸介于50~1000毫米之间的平面靶材，靶材的材料可以是镍靶、铬靶、镍铬靶、钨靶、钛靶、钛铝靶、钽靶或其他的金属靶材，背板可以为铜背板、钛背板、不锈钢背板等。

请参阅图1~图4，该绑定装置具体包括：加热平台100、防护堤坝200和涂铟机构（图中未示出），防护堤坝200设置在加热平台100的上方，防护堤坝200呈合围结构，可以由多个条状的堤坝条210合围形成，合围结构的内部形成容纳空间220，容纳空间220用于放置多个背板300、靶材400以及铟焊材，在绑定时容纳空间220形成铟焊池，将熔融后的铟焊材限制在容纳空间210内以防止铟焊材的泄漏。

涂铟机构用于将熔融状态的铟焊材涂布在背板300和靶材400的焊接结合表面，加热平台100连接升温装置进行升温使背板300和靶材400通过铟焊材贴合，并在降温后使背板300和靶材400通过铟焊材绑定在一起。

在一些较佳的实施方式中，为了控制背板300与靶材400之间铟层的厚度，请参阅图2，在背板300的上方布置丝状件500，将靶材400贴合在背板300上后，铟层的厚度就通过丝状件500的直径来限定。优选的，每个背板300与靶材400之间至少间隔布置两根丝状件500。

为了减少丝状件500的使用量，将多个背板300呈阵列排布的方式布置在防护堤坝200的内部，每行或每列背板300的上方只需布置两根丝状件500即可实现该行或该列所有背板300上方铟层的厚度控制。

丝状件500铺设在背板300上方后，其两端可以通过压块600固定在加热平台100上。

进一步的，请参阅图3-图4，将靶材400贴合于背板300上后，可以在每套靶材400+背板300上设置对正工装700，对正工装700的作用在于限定靶材400和背板300之间的相对位置，使靶材400和背板300之间完全对正贴合。

请参阅图4，对正工装700可以是两个“L”型的限位块，两个限位块通过卡设每套背板300+靶材400的结合体的两个对角实现对正。

在一些更佳的实施方式中，请参阅图3-图4，完成涂铟、对正后，可以在靶材400的上方设置配重块800，配重块800的作用在于给靶材400提供压力，提高靶材400与背板300之间的绑定效果。配重块800根据靶材400的尺寸可以设置成一个，也可以均匀布置多个，配重块800提供的压力优选为200~350 Pa，更优选为280~320 Pa，依次来提高绑定效果。

本实施例的批量绑定装置，其具体使用方法如下：

1）操作者佩戴乳胶手套后，使用清洁剂清洗靶材400、背板300的油污，可以使用纯净水清洗干净后，再用纯棉毛巾擦拭干净；

2）使用适宽的喷砂绿色胶带把靶材400、背板300除喷砂面以外的面保护起来，修剪多余胶带，使用喷砂设备对靶材400和背板300的绑定面进行粗化处理，喷砂可以使用30~80目的棕刚玉，粗化后绑定面的光洁度Ra优选为4.8~8.5，以便更好焊接面润湿；

3）喷砂后拆除多余胶带，将靶材400和背板300进行超声波清洗5~10分钟后取出，优选的，采用纯净水或无水乙醇进行超声清洗，擦拭干净后，使用耐高温胶带对焊接面外的区域进行保护，修剪多余胶带；

4）取若干片背板300和若干片靶材400依次放置在加热平台100上，如图1所示，加热平台100按照曲线升温至160℃~200℃，等待焊接面温度达到铟焊料的熔点后进行润湿；

5）使用涂铟机构诸如超声波涂铟枪，把熔融状态的铟焊材涂布到靶材400和背板300的待焊接面，进行背板300和靶材400的批量润湿，润湿完成后，清理台面上掉落的多余焊料，带上耐高温手套取出防护堤坝200，如图1所示进行堤坝防护；

6）对防护好的容纳空间220内放入适量的焊料，使熔融的焊料液面稍高于背板300的焊接面1~10毫米，优选的高于2~5毫米，使用清节铲清理池内的多余焊料杂质；

7）根据靶材400的材质选取合适的丝状件500，例如铜丝，铜丝的直径可以在0.1~1毫米之间，优选的，铜丝直径在0.1~0.4毫米，用压块600固定铜丝的两端在加热平台100上，如图2所示；

8）双手戴耐高温手套，用刮铟铲清理靶材400焊接面的杂质，后使靶材400焊接面与背板300的焊接面结合，用对正工装700使靶材400与背板300完全贴合，然后使用配重块800对贴合绑定的产品进行配重固定，配重块800的压力优选为200~350 Pa，更优选为280~320 Pa，依次来提高绑定效果；

9）依次完成各个靶材400的对正、贴合后，加热平台100降温，完成批量绑定。

请参阅图5，申请人对绑定后的靶材成品进行无损探伤检测，通过这种批量绑定方法绑定获得的靶材成品焊合率可达到97%以上，满足焊接层焊合率要求。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims

1.一种小尺寸金属靶材的批量绑定装置，其特征在于，包括：

加热平台；

防护堤坝，所述防护堤坝设置于所述加热平台的上方，所述防护堤坝呈合围结构，合围结构的内部形成用于放置多个靶材、背板以及铟焊材的容纳空间；

涂铟机构，其用于将熔融状态的铟焊材涂抹到所述背板与所述靶材的焊接结合表面。

2.根据权利要求1所述的批量绑定装置，其特征在于，该批量绑定装置还包括：丝状件，所述丝状件置于所述背板与所述靶材之间，用于控制所述靶材与背板之间的铟层厚度。

3.根据权利要求2所述的批量绑定装置，其特征在于，多个所述的背板以阵列排布的方式置于所述容纳空间内。

4.根据权利要求3所述的批量绑定装置，其特征在于，每行或每列背板的上方至少间隔布置两根丝状件，所述丝状件的两端可拆卸地固定于所述加热平台上。

5.根据权利要求1所述的批量绑定装置，其特征在于，该批量绑定装置还包括：对正工装，所述靶材和所述背板贴合后，所述对正工装对两者的相对位置进行对正。

6.根据权利要求5所述的批量绑定装置，其特征在于，每套靶材与背板还配备至少一个配重块，所述配重块置于所述靶材的上方，用于对贴合后的靶材与背板进行配重固定。

7.根据权利要求6所述的批量绑定装置，其特征在于，所述配重块的压力为200~350Pa。

8.根据权利要求1所述的批量绑定装置，其特征在于，所述容纳空间内放置铟焊料，熔融后的铟焊料的液面高于所述背板的焊接面1~10毫米。

9.根据权利要求2所述的批量绑定装置，其特征在于，所述丝状件为铜丝，所述铜丝的直径在0.1~1毫米之间。

10.根据权利要求1所述的批量绑定装置，其特征在于，所述靶材和所述背板的焊接结合表面的表面粗糙度Ra设置在4.8~8.5之间。