[发明专利]一种旋转靶材绑定方法

说明书

本发明揭示了一种旋转靶材绑定方法，包括以下步骤：将待绑定旋转靶材加热，根据靶材加热后的膨胀量以及材料力学相关理论计算出需要加热的特定温度；将旋转靶材和背衬管分别进行粗化处理；将旋转靶材加热至特定温度使旋转靶材处于膨胀状态，然后在指定时间内把旋转靶材套装在背衬管外侧，使旋转靶材与背衬管之间形成一个缝隙空间；将旋转靶材冷却至室温。本发明提供一种旋转靶材绑定方法，无须采用铟为焊料做绑定，可以节省对应铟的消耗，降低了生产成本，能有效解决现有技术中采用铟为焊料做绑定后导致的铟脱落以及铟污染的技术问题，且能有效解决采用铟为焊料做绑定的靶材在溅射过程中还会把铟作为溅射源带入薄膜造成薄膜性能偏差等技术问题。

技术领域

本发明涉及合金靶材制备技术领域，尤其涉及一种旋转靶材绑定方法。

背景技术

磁控溅射是制备薄膜材料的主要技术之一，在电子薄膜、光学薄膜、光电薄膜、磁性薄膜和超导薄膜等技术领域得到广泛的应用。随着科技的发展，镀膜行业已经成为一种专业化的行业，靶材的市场进一步的扩张。溅射靶材通常有两种：平面靶材和旋转靶材。

起初开始使用平面靶材，平面靶材利用率一般只有20%～30%；随着技术的进步，逐渐开始向旋转靶过渡，首先是旋转靶在使用过程中不断地旋转，且成膜均匀，稳定性高，成品率高，利用率可高达80%以上，在使用过程中不会出现靶材“结瘤”现象。

旋转靶材无法直接进行使用，需要焊合到背管上，靶材绑定的贴合率和贴合质量直接影响靶材的溅射使用。在溅射过程中，如果绑定后靶管、背管和铟层贴合效果不够，在溅射过程中会出现导电不良，散热效果不好，导致局部受热不均匀，易造成脱靶甚至开裂。

旋转靶与背管是曲面接触，与平面靶不同，管靶绑定一般将旋转靶与背管进行加热，然后将熔融焊料注入绑定缝隙中，旋转靶绑定是多节旋转靶管钎焊到背管上，旋转靶的单节长度越大，壁厚越小，浇注的均匀性和质量越难以控制，陶瓷类靶材对温度控制的要求更高一些。

目前旋转靶绑定技术一般采用铟为焊料做绑定，具体而言就是在被溅射的靶材圆筒和不锈钢材质的衬管之间留0.5～2mm缝隙，使用熔融状态的铟来填满该缝隙，冷却下到室温以后，圆筒和衬管就绑定成为一体。

铟层起到的作用是导电和导热。但铟本身熔点只有156摄氏度，靶材在溅射过程中会产生局部高温，如果水冷作用不及时就很可能发生靶材脱落；另外在绑定有价金属如镓、银、黄金时，铟层实际上会给接触层造成污染，形成铟合金，造成铟污染。

采用铟为焊料做绑定的靶材，绑定缝隙中会充满铟，在靶材最后清洗环节需要进行钩铟清洁工作，操作繁琐一旦清洗不完整，在溅射过程中还会把铟作为溅射源带入薄膜造成性能偏差。

鉴于现有技术的不足，本发明提供一种无须焊料做绑定的旋转靶材绑定方法。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足，而提供一种旋转靶材绑定方法。

为实现前述目的，本发明采用如下技术方案。

本发明提供了一种旋转靶材绑定方法，该方法包括以下步骤：将待绑定旋转靶材加热，根据靶材加热后的膨胀量以及材料力学相关理论计算出需要加热的特定温度；将旋转靶材和背衬管分别进行粗化处理；将旋转靶材加热至特定温度使旋转靶材处于膨胀状态，然后在指定时间内把旋转靶材套装在背衬管外侧，使旋转靶材与背衬管之间形成一个缝隙空间；将旋转靶材冷却至室温。

作为本发明的进一步改进，所述步骤将待绑定旋转靶材加热，根据靶材加热后的膨胀量以及材料力学相关理论计算出需要加热的特定温度具体为：将所述旋转靶材进行加热，并记录靶材加热至不同温度后外径和内径的数值；计算旋转靶材最小过盈量；计算旋转靶材最大过盈量；根据旋转靶材的最小过盈量和最大过盈量，以及靶材常温常压状态下的内径，确定旋转靶材在膨胀状态下的内径选用范围；根据旋转靶材在膨胀状态下的内径选用范围，以及靶材加热至不同温度后内径的数值，确定旋转靶材需要加热的特定温度。