KR102635620B1 - 고체 리튬을 금속 기재에 저압 냉간 본딩하는 방법 - Google Patents
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Abstract
오목부들을 가지는 표면이 예비형성된 리튬 플레이트를 이용하여 리튬 플레이트를 다른 금속 기재에 본딩하는 방법이 제공되고, 상기 표면은 기재에 맞닿아 위치되고, 이는 계면 본딩을 달성하는데 필요한 힘을 줄인다.
Description
리튬 배터리 및 일렉트로 크로믹 유리와 같은 개발 시장은 다양한 재료에 디포짓팅된 리튬 금속 증기의 얇은 코팅이 필요하다. 많은 기상 증착 방법은 제어된 진공 상태하에서 리튬 표면으로 향하는 플라즈마 에너지를 통해 금속 기재 ("리튬 타겟") 에 본딩된 고체 리튬으로부터 리튬을 전달한다. 비교적 낮은 융점과 낮은 기계적 강도로 인해, 리튬 타겟의 리튬 부분은 치수 강성을 유지하고 과도한 용융을 회피하기 위해 열전달 특성이 양호한 보다 강한 전기 전도성 기재에 단단히 부착되거나 본딩되어야 한다. 기재는 통상적으로 구리, 스테인리스 스틸 또는 티타늄과 같은 금속 플레이트이다. 이상적으로, 기재는 리튬의 오염을 회피하기 위해 리튬과 반응하거나 합금화해서는 안된다.
적합한 리튬 타겟은 솔더 타입 본딩을 달성하기 위해 금속 기재 상에 용융 리튬을 캐스팅함으로써 제조될 수 있다. 이 방법은 허용가능한 본딩 강도를 제공하지만, 몇 가지 단점이 있다. 우수한 습윤성을 보장하기 위해 기재를 리튬의 융점 이상으로 가열하면 열적 응력으로 인해 기재를 잠재적으로 왜곡시킬 수 있다. 용융된 리튬을 처리하는 방법은 공기와의 반응으로부터 리튬의 오염 및 연소를 회피하기 위해 진공 또는 아르곤과 같은 불활성 분위기에서 처리해야 하는 필요성에 의해 더욱 복잡해진다. 마지막으로, 어떠한 캐스팅 방법과 마찬가지로, 동결시에 리튬이 액체에서 고체 상으로 변할 때에 발생하는 부피 변화로 인해 치수 제어가 어렵다.
실온에서 또는 실온 근처에서 고체 리튬 플레이트를 기재에 냉간 본딩시킴으로써 리튬 타겟을 제조하는 방법이 이용가능하다. 타겟을 형성하기 위한 냉간 본딩을 위한 옵션은, 기계적 및 야금적 본드를 생성하기에 충분한 높은 압력하에 금속들을 함께 프레싱하는 직접 냉간 용접 또는 접착제를 이용하는 것을 포함한다. 몇몇 경우에서, 기재의 하위표면 냉각 채널들은 기재를 손상시키지 않고서 적용될 수 있는 압력의 양을 제한한다. US 8,864,954 는 리튬을 기재에 부착시키기 위해 은 (Ag) 으로 채워진 에폭시 또는 인듐 (In) 과 같은 "접착" 층을 사용하는 것을 기술하고 있다. 접착제에 의해 리튬을 기재에 본딩시키는 것은 에폭시와 같은 일반적인 접착제와 리튬의 과도한 반응성으로 인해 어렵다. 이러한 접착 층들은 원치 않는 오염물을 스퍼터링 프로세스에 도입하고 소비된 타겟으로부터의 잔류 리튬의 재생을 어렵게 한다.
따라서, 현재 이용가능한 프로세스의 결점을 겪지 않는 리튬 타겟을 제조하는 방법에 대한 요구가 존재한다.
본 발명은 압력하에 리튬 플레이트 표면을 기재 (substrate) 표면에 접촉시키는 것을 포함하는 방법을 제공함으로써 전술한 요구를 충족시키는데, 여기서 상기 리튬 플레이트 표면은 상기 리튬 플레이트 표면에 부여된 복수의 오목부들을 가지며, 상기 방법을 주위 조건 (ambient conditions) 에서 수행함으로써 상기 리튬 플레이트 표면을 상기 기재 표면에 본딩한다.
또한, 본 발명은 압력하에 리튬 플레이트 표면을 기재 표면에 접촉시키는 것을 포함하는 방법을 제공하는데, 여기서 상기 리튬 플레이트 표면은 상기 리튬 플레이트 표면에 부여된 복수의 오목부들을 가지며, 상기 방법을 약 -35℃ 미만의 이슬점을 갖는 환경에서 약 80℃ 미만에서 수행함으로써 상기 리튬 플레이트 표면을 상기 기재 표면에 본딩한다.
또한, 본 발명은 압력하에 리튬 플레이트 표면을 기재 표면에 접촉시키는 것을 포함하는 방법을 제공하는데, 여기서 상기 리튬 플레이트 표면은 상기 리튬 플레이트 표면에 부여된 복수의 오목부들을 가지며, 상기 방법을 실질적으로 불활성 분위기에서 80℃ 이상에서 수행함으로써 상기 리튬 플레이트 표면을 상기 기재 표면에 본딩한다. 실질적으로 불활성 분위기는 예를 들어 아르곤 또는 진공을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 전술한 방법들 중 어느 것에 있어서, 상기 복수의 오목부들의 각각은 상기 리튬 플레이트 표면 내로 약 1 mm 이상, 약 4 mm 이하의 깊이를 독립적으로 갖는 것이 제공된다. 상기 복수의 오목부들은 상기 리튬 플레이트 표면에서의 전체 보이드 공간이 본딩에 관련된 상기 리튬 플레이트 표면의 전체 부피의 약 20% 내지 약 80%, 또는, 약 40% 내지 약 80% 이다. 본 발명을 설명하고 청구할 때 사용된 용어 "표면" 은 리튬 플레이트와 기재 사이에 본드를 생성시키는데 관여하는 리튬 플레이트 또는 기재의 부분을 의미하고, 용어 "복수" 는 2 개 이상을 의미한다.
또한, 본 발명에 의하면, 본 발명의 어떠한 방법에 따라 본딩된 리튬 플레이트 및 기재가 제공된다. 본 명세서에서 사용되는 "기재" 및 "금속 기재" 라는 용어는 동일한 것을 의미할 수 있다. 도면에 도시되고 본원에 기술된 것과 같은 리튬 플레이트 및 기재가 바람직하지만, 본 발명의 방법에 유용한 리튬 플레이트 및 기재는 여기에 예시되고 기재된 것에 한정되지 않는다.
본 발명을 설명하고 청구할 때 사용되는 바와 같이, 오목부는 리튬 플레이트의 표면으로의 리세스를 의미한다. 오목부 프로파일은, 예를 들어, 리튬 플레이트의 직접 압출에 의해 형성되거나 기계가공, 형상 롤링 또는 프레싱에 의해 실질적으로 평탄한 리튬 표면에 생성된 주름진, 골이 진 또는 지그재그형 (톱니형) 패턴일 수 있다. 널링된 (knurled) 마감과 유사한 표면 오목부 패턴이 또한 본 발명에 유용하다. 당업자에게 친숙한 표면에 오목부를 부여하는 다른 수단도 본 발명에 유용하다. 리튬 플레이트를 기재에 본딩시키는데 필요한 압력하에서 리튬 플레이트와 기재 사이의 재료 유동을 증가시키는 표면 오목부 프로파일이 본 발명의 방법에 사용하기에 적합하다. 표면 오목부 프로파일은 리튬 및 기재 플레이트들이 함께 프레싱될 때에 메이팅 기재 표면을 가로지르는 리튬 유동을 용이하게 하는 보이드 공간을 생성한다. 이론에 구속되기를 바라지는 않지만, 이 흐름은 비산화 반응성 리튬이 기재와 접촉할 수 있게 하는 얇은 리튬 산화 층들을 파괴한다고 믿어진다; 그렇게 할 때, 새로운 리튬이 깨끗한 기재에 쉽게 본딩된다. 본딩 영역에서 리튬의 적절한 유동을 보장하기 위해, 보이드 공간은 바람직하게는 리튬 표면에 걸쳐 실질적으로 고르게 분포되고, 압축 동안 본딩에 참여하는 전체 체적의 약 20% 내지 약 80% 를 포함한다.
본 발명의 방법에서, 고체 리튬 표면을 금속 기재 표면에 본딩시키는데 필요한 압력은, 리튬 플레이트의 본딩 표면이 그에 부여된 오목부를 갖지 않는 경우에 그러한 본딩에 요구되는 압력과 비교하여 감소된다. 필요한 압력은 롤링 또는 프레싱 방법과 같은 당업자에게 공지된 수단에 의해 적용될 수 있다. 당업자는 리튬 플레이트 표면을 기재 표면에 본딩시키기에 적절한 압력의 양을 결정하는데 필요한 엔지니어링 기술을 소유하고 있다.
당업자에게 익숙한 바와 같이, 대향하는 리튬 및 금속 기재 본딩 표면은 바람직하게는 양호한 본딩을 달성하기 위해 청결해야 한다. 드라이 룸 (이슬점 -35℃ 미만) 에서 처리된 새롭게 압출된 플레이트를 사용하여 세정된 리튬 표면을 제공할 수 있다. 드라이 룸 공기에 노출되는 시간은 바람직하게는 기재에 본딩하기 전에 24 시간 미만이어야 한다. 금속 기재는 바람직하게는 본딩 직전에 잔류 오일을 제거하기 위해 탈지 솔벤트로 세정된 건식 기계가공된 표면을 가져야 한다. SCOTCH-BRITE 와 같은 청결하고 마일드한 연마 패드, 또는, 천은 표면을 약간 거칠게 하고 표면 오염물질을 제거하는데 도움이 되도록 사용될 수 있다. 세정은 바람직하게는 본딩 방법의 수행 1 시간 이내에 드라이 룸 (약 -35℃ 미만의 이슬점) 에서 수행되어야 한다.
본 발명은 도면을 참조하여 더 잘 이해될 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 리튬 판과 이전에 공지된 리튬 판의 2 개의 리튬 판의 단면도 또는 단부도를 나타낸다.
도 2 는 유사한 인접 플레이트와의 겹치기 조인트 (lap joint) 를 형성하기 위해 단차형 에지들 및 하나의 주름진 (furrowed) 표면을 갖는 압출된 리튬 플레이트의 개략도를 나타낸다.
도 3 은 프레싱 전후의 리튬 및 기재 플레이트들의 개략도를 나타낸다.
도 2 는 유사한 인접 플레이트와의 겹치기 조인트 (lap joint) 를 형성하기 위해 단차형 에지들 및 하나의 주름진 (furrowed) 표면을 갖는 압출된 리튬 플레이트의 개략도를 나타낸다.
도 3 은 프레싱 전후의 리튬 및 기재 플레이트들의 개략도를 나타낸다.
도 1 을 참조하면, 본 발명에 따른 리튬 플레이트 (10) 는 표면 (12) 을 갖는데, 이 표면에는 복수의 오목부, 즉 오목부들 (7 및 9) 이 부여되어 있다. 리튬 플레이트 (10) 의 폭을 연장하는 점선 (11) 은 복수의 오목부를 부여하기 이전에 표면 (12) 이 위치된 곳을 도시한다. 또한, 복수의 오목부를 부여하기 이전의 리튬 플레이트 (10) 를 나타내고 표면 (11) 을 갖는 리튬 플레이트 (14) 를 참조한다. 다수의 오목부들 (7 및 9) 의 각각은 점선 (11) 및 표면 (12) 에 부여된 오목 표면들, 즉 오목 표면들 (7A 및 7B) 및 오목 표면들 (9A 및 9B) 에 의해 한정된 보이드 공간을 생성한다. 각각의 오목부는, 점선 (11) 에 대해 수직인 선의 길이에 의해 한정되고 점선 (11) 으로부터 오목부 (7) 와 관련하여 리튬 플레이트 (10) 내로 가장 깊게 연장하는 오목 지점, 예컨대 선 (7C) 까지 연장하는 깊이를 갖는다 (오목부 (7) 의 확대도에서 보는 바와 같음). 각각의 보이드 공간은 관련된 오목부의 길이 또는 리튬 플레이트 (10) 의 길이 중 더 짧은 길이를 연장하는 길이를 갖는다. 이전에 공지된 리튬 플레이트 (20) 는 표면 (16) 및 표면 (18) 을 갖는데, 이들 표면 중 그 어느 것도 그에 부여된 오목부를 갖지 않는다.
도 2 는 더 넓은 타겟을 생성하기 위해 유사한 인접 플레이트와의 겹치기 조인트를 형성하는데 유용할 수 있는 단차형 에지들 (25 및 27) 및 하나의 주름진 표면 (22) 을 갖는, 즉 부여된 복수의 오목부를 갖는 표면 (22) 을 갖는 압출된 리튬 플레이트 (21) 의 개략도를 나타낸다.
도 3 은 접합된 리튬 플레이트들 (31 및 32) 이 기재 플레이트 (34) 에 프레싱되기 이전의, 오목부가 부여된 주름진 표면 (35) 을 가지며 겹치기 조인트 (33) 에서 접합된 리튬 플레이트들 (31 및 32), 및 기재 플레이트 (34) 를 나타내는 개략도 (30) 를 제공한다. 화살표들 (36 및 38) 은 프레싱이 가해지는 방향을 나타낸다. 도 3 은 또한, 접합된 리튬 플레이트들 (31 및 32) 이 기재 플레이트 (34) 에 프레싱된 이후의, 겹치기 조인트 (33) 에서 접합되고 표면 (35) 에서 기재 플레이트 (34) 와 본딩된 리튬 플레이트들 (31 및 32) 을 나타내는 개략도 (40) 를 제공한다. 주름진 리튬 표면 (35) 은 프레싱 프로세스중에 편평한 리튬 표면 (35) 으로 진행된다. 인접 플레이트들 (31 및 32) 사이의 겹치기 조인트 (33) 는 프레싱에 의해 압축되어 타이트한 겹치기 조인트 (33) 를 형성한다.
예
하기 예들은 본 발명의 원리를 예시한다. 본 발명은, 본원의 예에서 이던 또는 본원의 나머지에서 이던, 본원에 예시된 임의의 특정 실시형태에 제한되지 않는다.
예 1.
본 발명에 따라, 13 mm 두께 x 149 mm 폭의 2 개의 리튬 플레이트가 도 2 에 도시된 바와 같이 일측에 주름진 표면을 갖고 양 에지를 따라 단차를 갖고서 압출되었다. 주름 (일명, 오목부) 은 3 mm 의 깊이를 가졌다. 2 개의 플레이트는 282 mm 폭의 어셈블리를 만드는 단차형 에지를 겹쳐서 겹치기 조인트를 형성하기 위해 인접했다. 주름진 측은 9 mm 두께의 304 스테인리스 강 기재에 맞닿아 놓였다. 스테인레스 강 기재는, SCOTCH-BRITE 패드로 버핑 (buffing) 한 다음에, 리튬 플레이트를 놓기 직전에 헥산으로 적신 깨끗한 천으로 닦아서 세정되었다. 어셈블리는 유압 프레스의 플래튼 (platens) 사이에 위치되고, 1.6 N/mm2 (1.6 MPa) 의 리튬에 대한 응력을 발생시키는 44,482 N 의 힘으로 100 mm 길이의 바이트로 점진적으로 프레싱되었다. 프레싱은 리튬 두께를 11.3 mm 로 줄였다. 프레싱은 표면 산화를 최소화하기 위해 리튬을 압출한 후 4 시간 이내에 수행되었다. 모든 프로세스는 이슬점 -35℃ 미만으로 20℃ 의 드라이 룸에서 수행되었다. 생성된 플레이트들은 플레이트들을 손으로 잡아 당기려는 시도에 의해 판정했을 때에 완전히 본딩되었다.
예 2.
본 발명에 따라, 10.4 mm 두께 x 149 mm 폭의 2 개의 리튬 플레이트가 일측에 주름진 표면을 갖고 양 에지를 따라 6 mm x 5 mm 깊이의 단차를 갖고서 압출되었다. 주름 (일명, 오목부) 은 대략 3 mm 의 깊이를 가졌다. 에지들을 따르는 단차들은, 겹치기 조인트를 형성하여서 대략 282 mm 폭의 플레이트를 만들도록 하는 방식으로 2 개의 플레이트들을 인접시켰다. 주름진 측은 9 mm 두께의 티타늄 기재에 맞닿아 놓였다. 티타늄 기재는, SCOTCH-BRITE 패드로 버핑한 다음에, 리튬 플레이트를 놓기 직전에 헥산으로 적신 깨끗한 천으로 닦아서 세정되었다. 리튬/티타늄 플레이트 어셈블리는 전기적으로 가열된 알루미늄 지지 플레이트에 의해 60℃ 로 가열되었다. 전체 어셈블리는 유압 프레스의 플래튼 사이에 위치되고, 1.6 N/mm2 (1.6 MPa) 의 리튬에 대한 응력을 발생시키는 44,482 N 의 힘으로 100 mm 길이의 바이트로 점진적으로 프레싱되었다. 모든 프로세스는 이슬점 -35℃ 미만으로 드라이 룸에서 수행되었다. 프레싱은 표면 산화를 최소화하기 위해 리튬을 압출한 후 4 시간 이내에 수행되었다. 생성된 플레이트들은 플레이트들을 손으로 잡아 당기려는 시도에 의해 판정했을 때에 완전히 본딩되었다.
예 3.
본 발명에 따라, 17.1 mm 두께 x 96 mm 폭의 2 개의 리튬 플레이트가 일측에 주름진 표면을 갖고 양 에지를 따라 3.2 mm x 8.5 mm 깊이의 단차를 갖고서 압출되었다. 주름 (일명, 오목부) 은 대략 3 mm 의 깊이를 가졌다. 에지들을 따르는 단차들은, 겹치기 조인트를 형성하여서 대략 192 mm 폭의 플레이트를 만들도록 하는 방식으로 2 개의 플레이트들을 인접시켰다. 주름진 측은 9.5 mm 두께의 구리 기재에 맞닿아 놓였다. 구리 기재는, 리튬 플레이트를 놓기 직전에 헥산으로 적신 깨끗한 천으로 버핑하여 세정되었다. 전체 어셈블리는 유압 프레스의 플래튼 사이에 위치되고, 5.4 N/mm2 (5.4 MPa) 의 리튬에 대한 응력을 발생시키는 105,000 N 의 힘으로 100 mm 길이의 바이트로 점진적으로 프레싱되었다. 모든 프로세스는 이슬점 -35℃ 미만으로 20℃ 에서 드라이 룸에서 수행되었다. 프레싱은 표면 산화를 최소화하기 위해 리튬을 압출한 후 4 시간 이내에 수행되었다. 생성된 플레이트들은 플레이트들을 손으로 잡아 당기려는 시도에 의해 판정했을 때에 완전히 본딩되었다.
본 발명은, 리튬 플레이트를 다른 금속 기재에 냉간 본딩시키는 제공된 프로세스가 이전에 공지된 본딩 프로세스를 사용하는 양호한 본딩에 통상적으로 요구되는 압력의 양을 감소시키는 점에서 유리하다. 주름진 표면을 기재에 맞닿게 위치시켜 예비형성되는 리튬 플레이트는 리튬이 유동할 공간을 허용함으로써 계면 본딩을 달성하고 비산화된 리튬이 기재에 접촉할 수 있게 하는데 필요한 힘을 감소시킨다. 이 본딩 프로세스에서 리튬을 변형시키기 위한 압력은 리튬/기재를 리튬의 융점 이하의 온도로 가열함으로써 더욱 감소될 수 있다. 또한 여러 개의 좁은 리튬 플레이트를 조립하여 겹치기 조인트 또는 다른 상호결합 시임을 이용한 냉간 본딩 프로세스에서 와이드 플레이트를 생성할 수도 있다.
본 발명이 하나 이상의 바람직한 실시형태와 관련하여 설명되었지만, 이하의 청구범위에서 설명되는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고서 다른 수정이 이루어질 수 있다는 것을 이해해야 한다.
Claims (12)
- 리튬 플레이트 표면을 기재 (substrate) 표면에 접촉시키는 단계를 포함하는 방법으로서,
상기 리튬 플레이트 표면은 상기 리튬 플레이트 표면에 부여된 복수의 오목부들을 가지며, 상기 접촉시키는 단계는, 상기 리튬 플레이트 표면이 실질적으로 편평해지도록, 주위 조건 (ambient conditions) 에서 압력하에 수행됨으로써 상기 리튬 플레이트 표면을 상기 기재 표면에 본딩하는, 리튬 플레이트 표면을 기재 표면에 접촉시키는 것을 포함하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 오목부들의 각각은 상기 리튬 플레이트 표면 내로 1 mm 이상, 4 mm 이하의 깊이를 독립적으로 갖는 것을 특징으로 하는 리튬 플레이트 표면을 기재 표면에 접촉시키는 것을 포함하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 오목부들은 본딩에 관련된 상기 리튬 플레이트 표면의 전체 부피의 20% 내지 80% 인 상기 리튬 플레이트 표면에서의 전체 보이드 공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 리튬 플레이트 표면을 기재 표면에 접촉시키는 것을 포함하는 방법. - 리튬 플레이트 표면을 기재 표면에 접촉시키는 단계를 포함하는 방법으로서,
상기 리튬 플레이트 표면은 상기 리튬 플레이트 표면에 부여된 복수의 오목 부들을 가지며, 상기 접촉시키는 단계는, 상기 리튬 플레이트 표면이 실질적으로 편평해지도록, -35℃ 미만의 이슬점을 갖는 환경에서 80℃ 미만에서 압력하에 수행됨으로써 상기 리튬 플레이트 표면을 상기 기재 표면에 본딩하는, 리튬 플레이트 표면을 기재 표면에 접촉시키는 것을 포함하는 방법. - 제 4 항에 있어서,
상기 복수의 오목부들의 각각은 상기 리튬 플레이트 표면 내로 1 mm 이상, 4 mm 이하의 깊이를 독립적으로 갖는 것을 특징으로 하는 리튬 플레이트 표면을 기재 표면에 접촉시키는 것을 포함하는 방법. - 제 4 항에 있어서,
상기 복수의 오목부들은 본딩에 관련된 상기 리튬 플레이트 표면의 전체 부피의 20% 내지 80% 인 상기 리튬 플레이트 표면에서의 전체 보이드 공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 리튬 플레이트 표면을 기재 표면에 접촉시키는 것을 포함하는 방법. - 리튬 플레이트 표면을 기재 표면에 접촉시키는 단계를 포함하는 방법으로서,
상기 리튬 플레이트 표면은 상기 리튬 플레이트 표면에 부여된 복수의 오목 부들을 가지며, 상기 접촉시키는 단계는, 상기 리튬 플레이트 표면이 실질적으로 편평해지도록, 실질적으로 불활성 분위기에서 80℃ 이상에서 압력하에 수행됨으로써 상기 리튬 플레이트 표면을 상기 기재 표면에 본딩하는, 리튬 플레이트 표면을 기재 표면에 접촉시키는 것을 포함하는 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 복수의 오목부들의 각각은 상기 리튬 플레이트 표면 내로 1 mm 이상, 4 mm 이하의 깊이를 독립적으로 갖는 것을 특징으로 하는 리튬 플레이트 표면을 기재 표면에 접촉시키는 것을 포함하는 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 복수의 오목부들은 본딩에 관련된 상기 리튬 플레이트 표면의 전체 부피의 20% 내지 80% 인 상기 리튬 플레이트 표면에서의 전체 보이드 공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 리튬 플레이트 표면을 기재 표면에 접촉시키는 것을 포함하는 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 실질적으로 불활성 분위기는 아르곤을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 플레이트 표면을 기재 표면에 접촉시키는 것을 포함하는 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 실질적으로 불활성 분위기는 진공을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 플레이트 표면을 기재 표면에 접촉시키는 것을 포함하는 방법. - 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 리튬 플레이트 및 기재의 본딩으로 생성된 플레이트.
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012145702A2 (en) * | 2011-04-21 | 2012-10-26 | Soladigm, Inc. | Lithium sputter targets |
| CN104289830A (zh) | 2014-10-10 | 2015-01-21 | 中铝洛阳铜业有限公司 | 一种用于锂电池联接镍片的电阻焊电极的制备方法 |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5230459A (en) * | 1992-03-18 | 1993-07-27 | Tosoh Smd, Inc. | Method of bonding a sputter target-backing plate assembly assemblies produced thereby |
| US5836506A (en) * | 1995-04-21 | 1998-11-17 | Sony Corporation | Sputter target/backing plate assembly and method of making same |
| US6073830A (en) * | 1995-04-21 | 2000-06-13 | Praxair S.T. Technology, Inc. | Sputter target/backing plate assembly and method of making same |
| US5830336A (en) | 1995-12-05 | 1998-11-03 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Sputtering of lithium |
| US6164519A (en) * | 1999-07-08 | 2000-12-26 | Praxair S.T. Technology, Inc. | Method of bonding a sputtering target to a backing plate |
| WO2002047865A1 (en) * | 2000-12-15 | 2002-06-20 | Tosoh Smd, Inc. | Friction fit target assembly for high power sputtering operation |
| DE60326621D1 (de) * | 2002-10-21 | 2009-04-23 | Cabot Corp | Verfahren zur herstellung eines sputtertargets und sputtertarget |
| JP2007523993A (ja) * | 2003-06-20 | 2007-08-23 | キャボット コーポレイション | スパッタターゲットをバッキングプレートに結合させるための方法及び設計 |
| JP2007247061A (ja) | 2006-03-14 | 2007-09-27 | Applied Materials Inc | スパッタリング前のスパッタリングターゲットの前調整 |
| US8197781B2 (en) | 2006-11-07 | 2012-06-12 | Infinite Power Solutions, Inc. | Sputtering target of Li3PO4 and method for producing same |
| WO2008134516A2 (en) | 2007-04-27 | 2008-11-06 | Honeywell International Inc. | Novel manufacturing design and processing methods and apparatus for sputtering targets |
| US8702919B2 (en) * | 2007-08-13 | 2014-04-22 | Honeywell International Inc. | Target designs and related methods for coupled target assemblies, methods of production and uses thereof |
| TWI516624B (zh) * | 2010-06-18 | 2016-01-11 | 烏明克公司 | 用於接合濺鍍靶的組件之方法，濺鍍靶組件的接合總成，及其用途 |
| JP2011026707A (ja) * | 2010-09-13 | 2011-02-10 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 薄膜製造方法および薄膜製造設備 |
| US8864954B2 (en) | 2011-12-23 | 2014-10-21 | Front Edge Technology Inc. | Sputtering lithium-containing material with multiple targets |
| CN103434204B (zh) * | 2013-07-18 | 2016-02-24 | 浙江中隧桥波形钢腹板有限公司 | 超厚型金属防腐涂层及制备工艺 |
| US9535216B2 (en) * | 2013-09-27 | 2017-01-03 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Optical waveguide dry film, and optical waveguide manufacturing method and optical waveguide using optical waveguide dry film |
| CN204325482U (zh) * | 2014-12-22 | 2015-05-13 | 有研亿金新材料有限公司 | 一种溅射靶材与背板的连接组件 |
-
2016
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-
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012145702A2 (en) * | 2011-04-21 | 2012-10-26 | Soladigm, Inc. | Lithium sputter targets |
| CN104289830A (zh) | 2014-10-10 | 2015-01-21 | 中铝洛阳铜业有限公司 | 一种用于锂电池联接镍片的电阻焊电极的制备方法 |
Also Published As
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