一种绕线绑定式旋转靶材的制作方法

1.本实用新型涉及磁控溅射靶材技术领域，特别涉及一种绕线绑定式旋转靶材。


背景技术：

2.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。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，实现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，平面靶材溅射使用率只有30％～40％，而旋转靶材溅射使用率可达到80％以上，靶材的利用率高，降低镀膜成本，总之旋转靶材是未来发展的一大趋势。
3.旋转靶材的其中一种制备方法是绑定法，先制成圆筒状的靶体，然后将靶体套到背管上，再向靶体与背管之间的间隙填充绑定材料从而将靶体绑定到背管上。通常绑定材料选用金属铟液或粘合胶，在绑定时要进行加热以使绑定材料能注入上述间隙内，并进行冷却以使绑定材料转化为固态来完成绑定。但是从加热到冷却的过程中背管由于温度变化会产生热位移(热胀冷缩发生形变)，背管与绑定材料之间的相对热位移可能引起两者连接处拉裂，使得绑定的贴合率降低。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题是：提供一种靶材与背管连接稳定，贴合率高的旋转靶材绑定结构。
5.提供一种绕线绑定式旋转靶材，包括背管和固定在背管外周的靶体，包括缠绕在所述背管外壁的金属线，所述靶体套在背管以及金属线外，背管与靶体通过填充到两者间隙的绑定材料连接，所述绑定材料还固定所述金属线。
6.优选地，所述金属线系以单层致密缠绕的方式缠绕在所述背管外壁。
7.优选地，所述金属线的材料为金属铜、铍、金、银、铁、铝、镁、镍、钛、锰中的一种或多种。
8.优选地，所述金属线的材料为金属合金。
9.优选地，所述靶体为陶瓷靶体、金属合金靶体或高纯金属靶体。
10.优选地，所述靶体为ito,azo,si,sio,sip,monb,zno,al,cr,co中的一种。
11.优选地，所述绑定材料是金属铟液。
12.优选地，所述靶体内壁与背管外壁间隙为1～1.2mm。
13.优选地，所述金属线的直径为0.2～0.8mm。
14.有益效果：该绕线绑定式旋转靶材，通过在背管外壁缠绕金属线形成绕线层，使得背管与绑定材料之间具有缓冲层。由于背管外设有绕线层，背管受热时产生的径向膨胀被绕线层致密的金属线箍住而减小了径向的热位移，变形量小；冷却时背管轴向收缩，而金属
线一方面也存在轴向收缩，另一方面金属线延展性好，从背管传递过来的轴向收缩的力能够被相邻的金属线圈在收缩挤压时部分抵消，避免背管轴向收缩的力全部由冷却后的绑定材料承受而导致背管与绑定材料的连接断裂，使得靶体和背管连接稳定、贴合率高。
附图说明
15.图1是本实施例的绕线绑定式旋转靶材的示意图。
16.图2是本实施例的绕线绑定式旋转靶材的分解结构示意图。
17.图3是本实施例的绕线绑定式旋转靶材的金属线缠绕在背管外壁状态的结构示意图。
具体实施方式
18.以下结合具体实施方式对本实用新型创造作进一步详细说明。
19.本实施例的绕线绑定式旋转靶材如图1和2所示，包括背管1、多个圆筒状的靶体2和绕线层3。绕线层3是用导电、导热性能都良好的金属线以单层致密缠绕的方式缠绕在背管1外壁上得到的。圆筒状的靶体2以与背管1同轴(aa
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1)的方式套在缠绕了金属线的背管1外，绕线层3能够保持绕在背管1外壁上的状态设置在背管1与靶体2之间的间隙内。装配好背管1、靶体2和绕线层3后，往上述间隙内注入经熔化处理后的金属铟液(绑定材料)，在注入的过程中，金属铟液一方面接触圆筒状的靶体2的内壁，另一方面浸润绕线层3并经过相邻两圈金属线的缝隙流入绕线层3与背管1之间，从而接触背管1外壁。待金属铟液填充满背管1与靶体2之间的整个间隙后，对靶材整体进行冷却使得金属铟液转化为固态。完成冷却后，背管1外壁、金属铟与靶体2内壁三者连成一体，从而将靶体2固定到背管1外周，而绕线层3被固态的金属铟固定在背管1与靶体2之间的间隙内，固态的金属铟将背管1、绕线层3和靶体2紧密地结合在一起。
20.其中，背管要具有良好的导电性和导热性，可选择金属或合金管材，如不锈钢管、钛管(ti)、铜管(cu)，钼管(mo)，铝管(al)等。靶材可以是陶瓷、合金、高纯金属等常见材质的旋转靶材，如ito,azo,si,sio,sip,monb,zno,al,cr,co等。为了实现良好的导电传热性能，用于绕制绕线层的金属线的材料可以是铜、铍、金、银、铁、铝、镁、镍、钛、锰等金属或者金属合金。
21.本实施例中：背管1为整条不锈钢管，不锈钢管具有良好的强度和导热性且价格低廉；靶体2为多节独立的ito靶材；金属线为铜线，铜线具有优良的导电/导热性能且延展性好；绑定材料采用金属铟液，金属铟液可以改为其他液态/流体绑定材料，如石墨导电胶。以下详述该绕线绑定式旋转靶材的绑定过程。
22.(1)采用超声波清洗机清洗背管1和五节靶体2，清洗后烘干，烘干后用无水乙醇擦拭背管1表面和靶体2的内外面，确保材料表面无油污。
23.(2)分别用高温胶带覆盖各节靶体2的外表面和端面，以防污染。
24.(3)将背管水平放置，在背管外壁划分好各节靶体在轴向上的分布区间，在各个靶体所对应的区间分别制备绕线层3，具体地：将铜线首端用金属铟液固接在背管外壁上的对应一节靶体的端部处，然后沿轴向将铜线一圈一圈紧贴着缠绕到背管外壁形成绕线层3，直到绕线层3的长度与该节靶体的长度大致相同，切断铜线并用金属铟液将铜线末端固接在
背管外壁上，得到与该节靶体长度相近的绕线层3。上述铜线的连接方式可以改为：铜线首端贴紧并固接在第二圈铜线旁侧，而铜线末端贴紧并固接在倒数第二圈铜线旁侧。
25.其中，铜线的直径0.2～0.8mm，本实施例中的铜线的直径具体为0.5mm。(4)将与(3)中的绕线层3对应的靶体套到背管上缠绕了上述绕线层3处。
26.(5)重复步骤(3)和(4)，将余下四节靶体逐一套到背管上缠绕了对应的绕线层处，这一步骤可以先装配好全部五个绕线层再分别套上靶体，也可以装好一个绕线层就套上其对应的靶体。
27.其中，靶体内壁与背管外壁之间的间隙为1mm～1.2mm，该间隙的尺寸既能方便绑定过程中靶体能顺利套在背管上，又能避免间隙过大使得靶体在自身重力作用下产生下坠，导致靶体与背管出现不同轴的情况。
28.其中，在装配后一节靶体时，将该靶体与前一节靶体的端部连接处进行密封处理，具体的：在相邻两节靶体之间的间隙处设置0.3mm厚度的特氟龙垫片(间隙垫片)，以使相邻两节靶体被隔开且两者的端部接触位置不留空隙，然后用高温胶带缠绕在这两节靶体的连接处的外壁，以使两节靶体的连接处与靶体和背管之间的间隙处于完全密封隔离状态。
29.(6)加热背管/靶材并往两者的间隙内注入加热后处于熔化状态的金属铟液(绑定材料)，直到填充满整个间隙。
30.(7)对靶材整体特别是绑定材料进行冷却，使得背管1、绕线层3和靶体2紧密结合。
31.(8)完成冷却后，清理掉靶体表面的高温胶带以及相邻靶体端部之间的间隙垫片和高温胶带，即完成绑定。
32.经过上述绑定过程得到本实施例的绕线绑定式旋转靶材，通过在背管外壁缠绕金属线形成绕线层，使得背管与作为绑定材料的金属铟之间具有缓冲层。由于背管外设有绕线层，背管受热时产生的径向膨胀被绕线层致密的铜线箍住而减小了径向的热位移，变形量小；冷却时背管轴向收缩，而铜线一方面也存在轴向收缩，另一方面铜线延展性好，从背管传递过来的轴向收缩的力能够被相邻的铜线圈在收缩挤压时部分抵消，避免背管轴向收缩的力全部由冷却后的固态铟承受而导致背管与铟的连接断裂。
33.该绕线绑定式旋转靶材，通过绕线层3的铜线增加了靶体2和背管1间横向导电导热的均匀性，并且能有效减轻绑定结构的冷却拉裂问题，使得靶体和背管连接稳定、贴合率高。并且，背管1与靶体2之间的间隙被绕线层3占据了一部分空间，减少了需要注入到该间隙内的金属铟液用量，而金属铟液的成本远高于铜线，因而降低了该旋转靶材绑定环节的生产成本。
34.如上所述仅为本实用新型创造的实施方式，不以此限定专利保护范围。本领域技术人员在本实用新型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。