DE3318828C2

DE3318828C2 - Verfahren zum Aufbonden von Targetmaterial

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Publication number: DE3318828C2
Application number: DE19833318828
Authority: DE
Inventors: Hans Joachim Dr. 3472 Beverungen Gläser
Original assignee: Interpane Entwicklungs- und Beratungsgesellschaft Mbh & Co Kg 3471 Lauenfoerde De
Current assignee: Interpane Entwicklungs- und Beratungsgesellschaft Mbh & Co Kg 3471 Lauenfoerde De
Priority date: 1983-05-24
Filing date: 1983-05-24
Publication date: 1986-01-02
Also published as: DE3318828A1

Abstract

Es wird ein neuartiges Verfahren zum Aufbondern eines Targetmaterials auf eine rechteckige im wesentlichen ebene Fläche von Kathodenbasen zur Verwendung bei Beschichtungsverfahren mittels Kathodenzerstäubung angegeben. Zunächst wird die Fläche aufgerauht. Dann wird vorzugsweise galvanisch oder mittels Flammspritzen eine Haftvermittlerschicht auf die aufgerauhte Fläche aufgebracht. Anschließend wird mittels eines Flammspritzverfahrens das Targetmaterial aufgebracht. Diese Anordnung wird anschließend thermisch nachbehandelt, insbesondere gesintert, reduziert und verdichtet, und anschließend langsam abgekühlt. Das Targetmaterial kann entsprechend dem Erosionsprofil des Zerstäubungsverfahrens aufgespritzt werden. Auf diese Weise können Targetbeläge geringer Porösität und Oxidgehaltes und sehr guter Haftung erreicht werden, wodurch beim Zerstäuben ein explosionsartiges Absprühen von Targetteilchen und örtliche Überhitzungen vermieden werden. Derart beschichtete Kathodenbasen sind insbesondere zur Beschichtung von großflächigen Glasscheiben mit Wismut- und/oder einer Wismut/Mangan-Legierung geeignet. In einem solchen Fall eignet sich Nickel oder eine Nickel/Aluminium-Legierung besonders als Haftvermittler.

Description

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Kontakt ebenfalls meist ungenügend. Schichtdicke des Targetmaterials vergleichsweise groS Somit ist nicht nur das bekannte Verfahren, sondern gegenüber der Schichtdicke in der Miete der Seiteofiä-

sirsd auch die zuletzt genannten Verfahren zum Aufbrin- ehe 3.

gen des Targetmaterials auf die Kathodenbasis unbe- Bei dem beschriebenen Verfahren wird das rechtecki-

friedigend, da sie zu ungleichmäßigen Beschichtungen 5 ge Kathodenbasisrohr oder die rechteckige Kathoden-

und damit zu Ausschuß führen. basisplatte zunächst durch Sandstrahlen aufgerauht und

Es ist Aufgabe der Erfindung, das Verfahren der ein- gereinigt. Nach dieser bei allen Bondtechniken üblichen

gangs genannten Art zum Aufbonden des Targetmateri- Vorbereitung wird auf die gesandstrahlte Fläche ein

als auf eine Kathodenbasis so weiterzubilden, daß ohne Haftvermittler mittels eines galvanischen Verfahrens Lötschicht das Targetmaterial selbst mittels eines 10 oder mittels eines Flammspritzverfahrens aufgebracht.

Flammspritzverfahrens auf die Fläche des Substrates Beispielsweise ist Nickel ein geeigneter galvanisch auf-

bei Eicherer Haftung aufgebracht werden kann. Diese bringbarer Haftvermittler. Mittels Flammspritzens

Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die kann eine Nickel/Aluminium-Legierung aufgesprüht

Fläche aufgerauht wird und das Targetmaterial selbst werden. Vorzugsweise ist die Haftvermittlerschicht etmittels eines Flammspritzverfahrens auf die Fläche auf- 15 wa 10 bis 100 μΐη dick. Auf den Haftvermittler wird nun

gebracht wird. ebenfalls mittels eines Flammspritzverfahrens das Tar-

Dadurch kann vorteilhafterweise das Targetmaterial getmaterial, vorteilhaft entsprechend dem Erosionspro-

dem Ei-osionsprofil während des Zerstäubungsverfah- ffl, aufgespritzt Zum Flammspritzen können alle an sich

rens angepaßt werden. Bei allen Kathodenanordnungen üblichen Flammspritzverfahren verwendet werden wie erfolgt nämlich die Erosion infolge ionenoptischer Ef- 20 thermisches Spritzen, Plasmasprit-.ftü, Lichtbogensprit-

fekte nicht gleichmäßig über die gesamte Targetfiäche zen.

sondern linienförmig längs der längeren Kathodenba- Die Kathodenbasis mit dem Haftvermittler und mit senkanten. Durch das Flammspritzverfahren ist es auf dem aufgespritzten Targetmatenal wird dann thermisch einfache Weise möglich, das Targetmaterial dort ver- nachbehandelt, und zwar unter Schutzgas-Atmosphäre dickt oder verstärkt aufzubringen, wo es bei der Zer- 25 gesintert und gegebenenfalls reduziert, stäubung bevorzugt abgetragen wird. In der erläuterten Weise konnten erfolgreich Wis-Es ist auch zweckmäßig, wenn vor dem Flammsprit- mut- und Wismut/Mangan-Legierungstargets hergezen des Targetmaterials eine Schicht eines Haftvermitt- stellt werden, wobei im Fall der Legierung dem Wismutlers auf die aufgerauhte Fläche galvanisch oder durch pulver bis zu 0,6 Gewichtsprozent Mar.gan, vorzugswei-Flammspritzen aufgebracht wird; denn auf diese Weise 30 se 03 bis 0,6 Gewichtsprozent Mangan, beigefügt wawird die Haftung des Targetbelages erheblich verbes- ren. Der Targetbelag wurde auf eine Kathodenbasis, sert, so daß ein durch das Flammspritzen bedingtes, ex- bestehend aus einem Rechteck-Rohr mit den Abmesplosionsartiges Absprühen oder Abspringen von Target sungen 30 χ 80 χ 3400 mm, einseitig auf einer der beivermieden wird. den breiten Seitenflächen aufgebracht Zuvor wurde das Vorteilhafterweise führt eine thermische Nachbe- 35 gesamte Kathodenbasis-Rohr mit Korund gesandstrahlt handlung zu einer Verringerung der Porösität des Tar- und wurde ferner durch Flammspritzen auf die gewählte getbelages. breite Seitenfläche eine 50 bis ΙΟΟμπι dicke Haftver-Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfin- mittlerschicht, bestehend aus einer Nicke!/Aluroiniumdung anhand der Zeichnungen näher erläutert Es zeigt Legierung niedergeschlagen. Nach dem Auftrag dieser Fig. 1 »thematisch eine Kathode mit einer Target- 40 Haftvermittlerschicht wurde mit einer handelsüblichen schicht gleichmäßiger Dicke, Ptdverspritzpistole das Wismut- bzw. Wismut/Mangan-F ι g. 2 eine Kathode mit an das Erosionyprofil ange- Pulver bis zu einer Dicke etwa 4 mm entsprechend dem paßter Dicke des Targetbelages. Erosionsprofil des Targets aufgespritzt

F i g. 1 zeigt im Schnitt eine gegenüber einem nicht Diese so vorbereitete beschichtete Kathodenbasis dargestellten zu beschichtenden Werkstoff offene wan- 45 wurde dann in einem Muffelofen zwei Stunden fang bei nenartige Anordnung, in deren Innenbereich eine 400° C unter Wasserstoff-Atmosphäre getempert und Rech'eckrohr-Kathodenbasis 1 aufgenommen ist In anschließend während 48 Stunden langsam abgekühlt, dem Innenraum 2 der Kathodenbasis 1 strömt ein Kühl- Die so hergestellten Wismut- und Wismut/Manganmittel. Auf der freiliegenden breiten Seitenfläche 3 der Legierungs-Kathoden zeigten während des Zerstäu-Kathodenbasis I befinde? sich ein Target 4. Die die Ka- 50 bungsverfahrens kein explosionsartiges Sprühen. Methodenbasis 1 mit dem Target 4 aufnehmende Wanne tallurgische Untersuchungen ergaben ferner, daß durch bildet eine elektrische Abschirmung 5. Zwischen der die Temperung das aufgespritzte Pulver sintert und reAbschirmung 5 und der Kathodenbasis 1 ist elektrisch duzfcn wird und außerdem zwischen dem Haftvermittein Netzgerät 6 geschaltet derart, daß eine Gleichspan- ler und dem Targetmaterial eine Legierungsbildung ernung von bis zu 5 kV zwischen der Kathodenbasis 1 und 55 folgt
der Abschirmung 5 liegt. Das Target 4 ist in der beschriebenen Weise gebildet und besteht aus einer sehr Hisrzu 1 Blatt Zeichnungen

dünnen Haftvermittlerschicht 7 auf der Seitenfläche 3 —

der Kathodenbasis 1 und einer darauf aufgebrachten
Schicht 8 des Targetmaterials. Beim Ausführungsbei- w>
spiel gemäß F i g. 1 ist die Schichtdicke gleichmäßig.

Zur Beschichtung großer Flächen ist es vorteilhaft,
wenn das Targetmatenal entsprechend einem Erosionsprofil aufgetragen ist d. h. über die Breitenerstreckung
der Seite 3 der Kaihodenbasis 1 einen profilierten Ver- 65
lauf hat, wie er in F i g. 2 dargestellt ist.

In dem Bereich, in djoi bevorzugt abgetragen wird,
nämlich dem Kantenbereich der Seitenfläche 3. ist die

Claims

1 2 Ein Verfahren dieser Art ist aus der US-PS 34 41 816 Patentansprüche: bekannt Bei dem bekannten Verfahren wird Targetma terial in Form einer Platte oder einer Scheibe auf einem

1. Verfahren zum Aufbonden von Targetmaterial Substrat dadurch aufgebracht, daß ein Haftvermittler auf eine rechteckige im wesentlichen ebene Fläche 5 auf die Targetplatte aufgebracht wird daß die Haftvervon Kathodenbasen zur Verwendung bei Beschich- - mhtlerschicht mit einer Lötmittelschicht beschichtet tungsverfahren mittels Kathodenzerstäubung, wird und daB dann die so aufgebrachte lötbare Schicht bei dem das Targetmaterial auf die Fläche unter Mit- der Targetplatte auf die Oberfläche des Substrats aufgtwirkung eines Flammspritzverfahrens, wie thermi- lötet wird Sowohl die Haftvermittlerschicht, als auch sches Spritzen, Plasmaspritzen, Lichtbogenspritzen, io die zusätzliche Lötschicht können mittels eines Flammfest aufgebracht wird spritzverfahrens auf die Targetplatte aufgebracht werdadurch gekennzeichnet, den.

daß die Fläche aufgerauht wird und Hierbei haben sich in der Praxis Schwierigkeiten er-

daß das Targt '.material selbst mittels eines Flamm- geben.

spritzverfahrens auf die Fläche aufgebracht wird 15 In den letzten Jahren hat nämlich die Vakuumbe-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- schichtung mittels Kathodenzerstäubung als Beschichzeichnet, daß vor dem Flammspritzen des Targetma- tungsverfahren für eine Reihe von Werkstoffen zunehterials eine Schicht eines Haftvermittlers auf die auf- mende Bedeutung gewonnen. Insbesondere können gerauhte Fläche galvanisch oder durch Flammsprit- großflächige Glasscheiben (bis zu 3,18 χ 6,00 m) auf zen aufgebracht wird 20 diese Weise mit Sonnenschutz-, Wärmeschutz-, elek-

3. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch ge- trisch leitenden und spiegelnden Schichten belegt werkennzeichnet, daß die Kathodenbasis mit dem Tar- den.

getmaterial und gegebenenfalls dem Haftvermittler Bei der Kathodenzerstäubung wird das zu besch ichthermisch nachbehandelt, insbesondere unter tende Material als Targetmaterial auf Kathodenbasen Schutzgas-Atmosphäre gesintert und verdichtet 25 aufgebondet, von denen es während des Beschichtungswird Verfahrens mit Hilfe einer Gasentladung bei Unter-

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn- druck zerstäubt wird Das zerstäubte Targetmaterial zeichnet, daß bei der thermischen Nachbehandlung kondensiert anschließend auf der zu beschichtenden langsam abgekühlt wird Oberfläche des Werkstoffes, beispielsweise der Glas-

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 30 scheibe.

dadurch gekennzeichnet, daß das Targetmaterial Im Falle einer großflächigen Beschichtung bestehen

entsprechend dem Erosion;profil beim Zerstäu- die Kathodenbasen aus Rechteck-Rohren oder aus

bungsverfahren aufgespritzt wird -Platten, mit im wesentlichen ebener Fläche, die zur

6. Verfahren nach einem de" Ansprüche 2 bis 5, Kühlung mit Kühlmitteln in Berührung gebracht sind dadurch gekennzeichnet, daß der Haftvermittler 35 Dieses Kühlmittel kann beispielsweise im Inneren des durch Schichten aus Aluminium, Nickel, Chrom und/ Rechteck-Rohrs strömen. Beim Beschichten wird wäh- oder Zink sowie Legierungen dieser Metalle gebil- rend des Zerstäubens eine Relativbewegung zwischen det ist der Kathode, die durch die mit dem Targetmaterial ver-

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn- sehene Kathodenbasis gebildet ist, und dem zu bezeichnet, daß die Metalle mit Titan, Mangan, Silizi- 40 schichtenden Werkstoff erreicht In der Praxis wird entum, Eisen, Molybdän, Wolfram, Kohlenstoff, Zinn weder die Kathode oder der Werkstoff bewegt Die und/oder Kobalt jeweils bis zu 5% dotiert sind Kathode muß dabei den zu beschichtenden Werkstoff

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, senkrecht zur Bewegungsrichtung überdecken. Bei eidadurch gekennzeichnet, daß die Haftvermittler- nem solchen Zerstäubungsverfahren wird mehr als 90% schicht etwa 10 bis 100 μιη dick ist 45 der zugeführten elektrischen Energie im Target in Wär-

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, me umgesetzt Deshalb ist es wesentlich, daß das Tardadurch gekennzeichnet, daß das Targetmaterial getmaterial guten thermischen Kontakt zur Kathodendurch Wismut oder einer Wismut/Mangan-Legie- basis besitzt damit es durch die Kühlung vor Überhitrung mit bis zu 0,6 Gewichtsprozent Mangan gebil- zung geschützt werden kann.

det ist daß die Haftvermittlerschicht aus Nickel oder 50 Das eingangs geschilderte bekannte Verfahren erforeiner Nickel/Aluminium-Legierung besteht, daß dert zwangsweise eine zusätzliche Lötschicht, was mit nach dem Aufbringen des Targetmaterials auf die erheblichem Aufwand verbunden ist. Es ist daher er-Haftvermittlerschicht die so gebildete Kathodenba- wünscht, das Targetmaterial ohne Lötschicht auf die sis bei 400⁰C unter Wasserstoff-Atmosphäre zwei Fläche des Substrats aufbringen zu können.
Stunden lang gesintert und verdichtet wird und dann 55 Darüber hinaus ist dann, wenn das Target auf die in 48 Stunden langsam abgekühlt wird Kathodenbasis aufgelötet wird, der Erfolg sehr unsicher,

denn wegen der großen Targetfläche ist es nicht mög-

lieh, eine vollkommene Flächenhaftung zwischen dem

Targetmaterial und der Kathodenbasis zu erreichen. 60 Vielmehr können lokale Erhitzungen des Targetmateri-

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbonden als und Ablösungen auftreten.

vom Targetmaterial auf eine rechteckige im wesentli- Wird dagegen das Targetmaterial mittels Verbundchen ebene Fläche von Kathodenbasen zur Verwen- guß auf die Kathodenbasis aufgebracht kommt es zu dung bei Beschichtungsverfahren mittels Kathodenzer- thermischen Spannungen zwischen Kathodenbasis und stäubung, bei dem das Targetmaterial auf die Fläche 65 dem Targetmaterial, was zu Mißbildung im Target und unter Mitwirkung eines Flammspritzverfahrens, wie damit sehr häufig zu einem Ablösen des Targetmaterials thermisches Spritzen, Plasmaspritzen, Lichtbogensprit- von der Kathodenbasis führt. Wird das Targetmaterial zen, fest aufgebracht wird. auf die Kathodenbasis aufgepratzt, ist der thermische