專利名稱：具有設(shè)置在靶管與承載管之間的連接層的管狀靶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶有圓柱形承載管和至少一個(gè)設(shè)置在承載管外表面上的靶管的管狀靶，其中在靶管與承載管之間設(shè)置有連接層。
背景技術(shù)：
為了噴鍍諸如建設(shè)/建筑領(lǐng)域用的玻璃、汽車玻璃和平面圖像屏幕面板等大面積基材，使用了大面積平靶或平面靶。這些靶的特點(diǎn)是在噴鍍過(guò)程中材料產(chǎn)出較低，約為30-40％。相反，使用管狀靶可以使靶的材料產(chǎn)出達(dá)到90％，并且使所謂“再沉積區(qū)域”的出現(xiàn)最小，這種“再沉積區(qū)域”在噴鍍過(guò)程中有釋放粒子的趨向。為了生產(chǎn)管狀靶，以前通常使用諸如等離子噴鍍方法和電弧噴鍍方法等熱熔槍噴鍍方法，其中通過(guò)熱噴鍍技術(shù)的方法將各個(gè)靶材料直接涂布到承載管上。一般來(lái)說(shuō)，這種方法的缺點(diǎn)是含氧量高、拋光過(guò)程中材料損失大、以及能量和氣體消耗高的加工周期長(zhǎng)。較新的方法允許將靶材料直接模制到承載管上(參見DE 100 43 748，DE 100 63 383)。這種技術(shù)尤其成功地應(yīng)用于諸如Sn和Zn等低熔點(diǎn)材料，并且為靶材料提供具有熔化特性的結(jié)構(gòu)構(gòu)造。到目前為止，還不能用這種方法生產(chǎn)相對(duì)于承載管具有高熔點(diǎn)和大熱膨脹系數(shù)差異的管狀噴鍍材料，因此，通過(guò)熔化鑄造技術(shù)將諸如Ag、Zn和SiAl等一些材料預(yù)制成短的、管狀的片斷，隨后將這些片斷推到并安裝在承載管上(參見DE 102 53319)。這里，承載管為靶構(gòu)造提供機(jī)械穩(wěn)定性。
在制造平靶時(shí)，主要通過(guò)焊接將這些片斷固定在承載管上。然而，已經(jīng)表明，這種固定的質(zhì)量不能令人滿意。這是由多種部分彼此相關(guān)的因素造成的。其中一些因素包括標(biāo)準(zhǔn)焊料相對(duì)于不同靶材料的潤(rùn)濕行為差，焊料相對(duì)于靶材料和承載管的潤(rùn)濕行為不同，靶材料與承載管之間熱膨脹系數(shù)差別非常大，承載材料與焊料之間形成合金的趨勢(shì)，靶材料導(dǎo)熱性差和從而難以控制焊接過(guò)程，在焊接過(guò)程中難以在長(zhǎng)距離上控制溫度，無(wú)法控制的焊料供應(yīng)，在焊接過(guò)程中承載材料和承載管以及焊料表面的氧化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)并提供可靠工作的管狀靶。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求的特征實(shí)現(xiàn)所述目的。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例包括在從屬權(quán)利要求中。根據(jù)本發(fā)明，設(shè)計(jì)成片斷的管狀靶包括承載管和一個(gè)或多個(gè)靶片斷。其特征在于，連接層是導(dǎo)電的，并且其潤(rùn)濕度大于90％，優(yōu)選大于95％。
優(yōu)選的是，潤(rùn)濕度既存在于所述承載管的外表面上，也存在于所述靶管的內(nèi)表面上。有益的是，在所述承載管和/或所述靶管的至少一個(gè)端面上設(shè)置連接件、軸承接收件或凸緣。此外，有利的是，至少一個(gè)靶管在至少一端上具有增大的直徑。所述靶管材料可以由Cu、Al、Zr、Mo、W、Ti、Cr、Ni、Ta、Nb、Ag、Zn、Bi、Sn、Si或基于這些元素中至少一種元素的合金，或者陶瓷材料形成，在Al的情況下，優(yōu)選由包括稀土元素的合金形成，所述稀土元素優(yōu)選為Nb。
另外，有益的是，所述一根或多根靶管是由固體材料塊制造，或者通過(guò)直接鑄造中空?qǐng)A柱體、擠壓、沖壓、燒結(jié)或熱等靜壓制造。
特別是，連接層具有導(dǎo)電膠或焊接材料。將所述焊接材料直接設(shè)置在所述承載管和/或所述靶管上，或者將至少一層粘合劑或潤(rùn)濕劑設(shè)置在所述承載管和/或所述靶管上，再將所述焊接材料設(shè)置在粘合劑或潤(rùn)濕劑層上，其中，所述焊接材料包括In、Sn、InSn、SnBi或其他液態(tài)溫度在300℃以下的低熔點(diǎn)焊料合金，或者由上述材料組成。直接潤(rùn)濕的優(yōu)點(diǎn)是比粘合劑層的形式更具成本效益。
可以用基于Ni的粘結(jié)劑層、尤其是由鎳鋁合金或鎳鈦合金制造的粘結(jié)劑層覆蓋所述承載管和/或所述靶管。鋁合金粘結(jié)劑層還可以在基材上產(chǎn)生良好的可潤(rùn)濕性和附著性。所述承載管優(yōu)選由鋼制造，但是也可以使用比如鈦等其他材料。
特別是，根據(jù)本發(fā)明的管狀靶可以用于生產(chǎn)顯示器涂層。它壽命長(zhǎng)，成本低，并在承載管與靶材料之間具有良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電連接，以便冷卻和形成穩(wěn)定的噴鍍等離子。額外的優(yōu)點(diǎn)是僅在以后還要除去的外表面上最佳地使用昂貴的靶材料；在結(jié)合過(guò)程中通過(guò)特殊控制冷卻實(shí)現(xiàn)從下向上的定向凝固，從而產(chǎn)生孔和氣泡少的連接。
為了去除所有污染物和氧化物/結(jié)垢殘余物以及調(diào)整粗糙度，對(duì)所述承載管表面進(jìn)行預(yù)處理。將小于1mm的均勻良好導(dǎo)熱涂層涂到這種表面上，這允許焊接的潤(rùn)濕行為并且補(bǔ)償靶材料與承載材料之間的熱應(yīng)力。優(yōu)選的涂層材料是Al、Ni、Cu、Zn以及它們的合金。用相似的方法處理管狀靶片斷的內(nèi)表面。根據(jù)材料屬性，選擇與之匹配的方法和材料。在靶面與承載面都涂上涂層之后，涂上與將要使用的焊料匹配的、小于1mm的另一中間層。優(yōu)選的材料是Al、Ni、Zn、In、Sn、Bi以及它們的合金。在靶面與承載面都涂上中間層之后，還涂上由揮發(fā)油制成的潤(rùn)滑薄膜層。這種薄膜層必須在進(jìn)行實(shí)際焊接過(guò)程之前完全去除。
例如，在用惰性氣體吹掃的氣氛下的加熱管式熔爐中均勻加熱以這種方法制備的管狀靶，隨后用與載管和靶的材料匹配的焊料填充承載管與靶片斷之間的焊接間隙。為此，要根據(jù)材料選擇上升填充技術(shù)和下降填充技術(shù)，以及加壓填充。對(duì)于某些材料的組合，優(yōu)選在使用機(jī)械活化的情況下進(jìn)行焊料填充。在焊料完全填充之后，執(zhí)行特定的冷卻程序以便固化焊料。
在對(duì)管狀靶的導(dǎo)熱性和強(qiáng)度要求不太嚴(yán)格的情況下，片段通過(guò)粘合方法固定在承載管上。為此，使用導(dǎo)熱粘合劑以材料匹配方式填充承載管與靶片斷之間的間隙。在對(duì)管狀靶的導(dǎo)熱性要求低并且噴鍍功率低的情況下，管狀靶有時(shí)甚至可以通過(guò)象彈簧一樣的系統(tǒng)或者夾緊系統(tǒng)固定在承載管上。


下面將通過(guò)實(shí)施例并結(jié)合附圖闡述本發(fā)明。附圖中圖1為管狀靶。
具體實(shí)施例方式
幾個(gè)管狀靶2以片斷形式安裝在承載管1上。下面將闡述這種產(chǎn)品。
實(shí)施例1為了制備，在由HCL∶HNO3制成的混合物中，蝕刻長(zhǎng)度1.5m、外徑a＝133mm、內(nèi)徑i＝125mm的鋼制承載管1。此外，經(jīng)過(guò)刷洗過(guò)程使承載管1的表面粗糙并使其活化。隨后，通過(guò)電鍍將銅層施加在承載管的表面上，形成厚度約0.02mm的中間層。通過(guò)離心鑄造方法生產(chǎn)三個(gè)鋁制管狀片斷2，然后將其切割到0.4m的長(zhǎng)度，再機(jī)械加工到內(nèi)徑i＝135mm、外徑a＝154mm。鋁制片斷的內(nèi)表面也是通過(guò)電鍍鍍銅的。
用約0.5mm厚的錫焊箔覆蓋承載管的中間層，并通過(guò)利用氣體燃燒器進(jìn)行局部加熱來(lái)焊接。用0.5mm厚的銦箔覆蓋鋁制靶管片斷2的中間層，并通過(guò)利用氣體燃燒器進(jìn)行局部加熱來(lái)焊接。然后，將由易揮發(fā)油制成的稀薄潤(rùn)滑薄膜層涂在最后處理的兩個(gè)中間層上。接著，利用中心定位裝置和隔離裝置將管狀靶片斷2推到承載管1上。沖洗掉潤(rùn)滑層。為了均勻加熱到焊接溫度，在管式熔爐中將制備好的管狀靶均勻地加熱到200℃。此時(shí)，潤(rùn)滑層的最后殘余物被同時(shí)受熱去掉。為了避免氧化/退色的影響，在加熱過(guò)程中使用保護(hù)氣體進(jìn)行吹洗。達(dá)到焊接溫度之后，從管式熔爐中取出管狀靶，將其豎立并放入豎直焊接裝置中。此時(shí)，用快速密封夾具密封所有間隙。在這種制備過(guò)程中，用隔熱材料覆蓋管狀靶，并且利用內(nèi)部加熱保持在170℃。另外，繼續(xù)進(jìn)行惰性氣體吹洗。熔化約1.5kg銦作為焊料，使其達(dá)到250℃，然后填充到焊接間隙中。為了100％填充焊接間隙，當(dāng)澆灌焊料時(shí)，將機(jī)械激勵(lì)與豎直放置的管狀靶接合。焊料一旦完全填滿，就撤銷所有加熱和隔熱措施，并且借助豎直焊接裝置的四根多孔吹管利用壓縮空氣開始冷卻過(guò)程。冷卻速率由氣體閥門控制。在將管狀靶冷卻到室溫之后，可以從豎直焊接裝置上拆掉管狀靶，然后清除焊接殘余物。
實(shí)施例2
為了制備，在由HCL∶HNO3制成的混合物中，蝕刻長(zhǎng)度1.5m、外徑a＝133mm、內(nèi)徑i＝125mm的鋼制承載管1。此外，在噴砂處理過(guò)程中使承載管1的表面粗糙并使其活化。然后，利用熱噴鍍技術(shù)將鎳層施加在承載管1的表面上，作為厚度約0.02mm的中間層。通過(guò)粉末冶金方法生產(chǎn)長(zhǎng)度0.4m、內(nèi)徑i＝135mm、外徑a＝154mm的鉬管。洗刷鉬管的內(nèi)表面使其沒有殘余物，并且進(jìn)行無(wú)電鍍鎳。不施加附加的層。焊接過(guò)程的進(jìn)一步操作與實(shí)施例1一致。
實(shí)施例3為了制備，在刷洗過(guò)程中，使長(zhǎng)度1.5m、外徑a＝133mm、內(nèi)徑i＝125mm的鋼制承載管1粗糙，然后用電鍍銅層覆蓋。通過(guò)粉末冶金方法生產(chǎn)兩個(gè)長(zhǎng)度0.7m、內(nèi)徑i＝135mm、外徑a＝154mm的鉻管片斷。為了液化粘合劑而將其加熱到80℃之后，通過(guò)導(dǎo)熱導(dǎo)電粘合劑將兩個(gè)鉻管片斷連接到承載管1上。為了在粘合劑與靶管2或承載管1之間獲得高度潤(rùn)濕，將上述方法制備的靶在約80℃下保持約1小時(shí)。
實(shí)施例4為了制備，在由HCL∶HNO3制成的混合物中，蝕刻長(zhǎng)度1.5m、外徑a＝133mm、內(nèi)徑i＝125mm的鋼制承載管1。待固定的靶材料包括長(zhǎng)度1.4m、內(nèi)徑i＝135mm、外徑a＝155mm的鋁管。通過(guò)適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚砬鍧崈?nèi)表面并使其粗糙。不施加附加的層。焊接過(guò)程的進(jìn)一步操作與實(shí)施例1一致。
權(quán)利要求
1.一種管狀靶，具有圓柱形承載管和至少一個(gè)設(shè)置在承載管外表面上的靶管，其中，在所述靶管與所述承載管之間設(shè)置有連接層，其特征在于，所述連接層是導(dǎo)電的，并且具有大于90％的潤(rùn)濕度。
2.如權(quán)利要求1所述的管狀靶，其特征在于，所述潤(rùn)濕度達(dá)到95％以上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的管狀靶，其特征在于，所述潤(rùn)濕度既存在于所述承載管的外表面上，也存在于所述靶管的內(nèi)表面上。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的管狀靶，其特征在于，在所述承載管和/或所述靶管的至少一個(gè)端面上設(shè)置連接件、軸承接收件或凸緣。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的管狀靶，其特征在于，至少一個(gè)靶管在至少一端上具有增大的直徑。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的管狀靶，其特征在于，所述靶管材料由Cu、Al、Zr、Mo、W、Ti、Cr、Ni、Ta、Nb、Ag、Zn、Bi、Sn、Si或基于這些元素中至少一種元素的合金，或者陶瓷材料形成。
7.如權(quán)利要求6所述的管狀靶，其特征在于，所述靶管由Al與稀土元素的合金形成，所述稀土元素優(yōu)選為Nb。
8.如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的管狀靶，其特征在于，所述一根或多根靶管由緊密材料塊加工出來(lái)，或者通過(guò)直接鑄造中空?qǐng)A柱體、擠壓、沖壓、燒結(jié)或熱等靜壓制造。
9.如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的管狀靶，其特征在于，所述連接層具有導(dǎo)電粘合劑或焊接材料。
10.如權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的管狀靶，其特征在于，在所述承載管和/或所述靶管上直接涂覆有焊接材料，或者在所述承載管和/或所述靶管上設(shè)置有至少一層粘合劑或潤(rùn)濕劑，并且在粘合劑或潤(rùn)濕劑層上設(shè)置有所述焊接材料。
11.如權(quán)利要求9或10所述的管狀靶，其特征在于，所述焊接材料包括In、Sn、InSn、SnBi或其他液態(tài)溫度在300℃以下的低熔點(diǎn)焊料合金，或者由上述材料組成。
12.如權(quán)利要求11所述的管狀靶，其特征在于，所述承載管和/或所述靶管涂覆有基于Ni的粘結(jié)劑層，尤其是涂覆有由鎳鋁合金或鎳鈦合金形成的粘結(jié)劑層。
13.如權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所述的管狀靶在制造顯示器涂層中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有圓柱形承載管和至少一個(gè)設(shè)置在其外表面上的靶管的管狀靶，其中在所述靶管與所述承載管之間設(shè)置有連接層，本發(fā)明的特征在于，所述連接層是導(dǎo)電的，并且具有大于90％的潤(rùn)濕度。
文檔編號(hào)H01J37/34GK101080508SQ200580042924
公開日2007年11月28日 申請(qǐng)日期2005年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月14日
發(fā)明者克里斯托夫·西蒙斯, 馬丁·施洛特, 馬庫(kù)斯·舒爾特海斯, 馬丁·魏格特, 拉爾斯·古塞克 申請(qǐng)人:W.C.賀利氏有限公司