旋转靶材的绑定加热装置、方法及计算机可读存储介质与流程

本发明涉及磁控溅射靶材制备技术领域，特别涉及一种旋转靶材的绑定加热装置，利用该绑定加热装置实现的旋转靶材的绑定加热方法以及计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储在绑定加热装置中，绑定加热装置处理器执行计算机可读存储介质中的计算机程序时实现绑定加热的方法。

背景技术：

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、电子处理器、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。平面靶材溅射使用可达到30％～40％，而旋转靶材溅射使用率可达到80％，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，可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，提高靶材的利用率，从而降低镀膜成本，因此旋转靶材是未来发展的一大趋势。

在旋转靶材的制备工艺中，对于无法用喷涂浇筑方式生产的陶瓷靶材和某些金属靶材，需用绑定贴合法(绑定)将需要溅射的靶材与背管绑定。目前绑定方法大多是将直径较大的外管靶材套在直径相对较小的背管上，用金属铟或导电胶等具有良好导电导热性能的焊料填充两者的间隙，将外管靶材和背管焊接。用金属铟绑定的方法需要将铟加热并维持在熔点以上的状态时注入，因此在绑定过程中的温度控制极为重要，一旦加热温度控制失误，就有可能造成背管膨胀进而导致外管靶材崩裂。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：提供一种简化的绑定加热设备，其能减少靶材崩裂风险。

提供一种旋转靶材的绑定加热装置，旋转靶材包括背管和多节环状靶管，该绑定加热装置包括内加热结构和外加热结构；所述内加热结构包括供待绑定背管套装在其管壁外的环状定位管，环状定位管底部为进风口，顶部为出风口；所述外加热结构包括多节环状加热罩和分别安装在各节加热罩内壁的加热管，以及用于固定最下层环状加热罩的安装底座，所述外加热结构还包括密封盖，所述密封盖可拆卸地安装在最上层环状加热罩顶部；所述内加热结构的热风通道和外加热结构的加热管同步工作以使背管内外温度处于预设差值范围内。

优选地，所述环状定位管以中心轴竖置的方式竖向固定在所述安装底座上。

优选地，包括设在环状定位管外壁的背管温度检测装置。

优选地，所述环状定位管外壁和/或所述加热罩内部设有螺旋向上的导流叶片。

优选地，所述加热罩开有高温可视操作窗口。

优选地，所述安装底座上还固定有绑定材料进料装置，所述绑定材料进料装置自侧面开口进料而从顶部开口出料，在背管安装在环状定位管外、靶管套设在背管外的状态下，所述顶部开口对准靶管与背管之间的间隙；所述绑定材料进料装置的侧面开口还连接有送风装置。

优选地，所述绑定材料进料装置的外壁绕设有加热管。

优选地，所述绑定材料进料装置的中心设有密封的通槽，有进风管从该通槽内向上伸入环状定位管内。

优选地，相邻两节靶管之间的间隙设有间隙垫片。

还提供一种旋转靶材的绑定加热方法，其通过上述加热装置对靶管和背管进行加热时，分别控制内加热结构和外加热结构的温度以使背管内外温度处于预设差值范围内。

还提供一种计算机可读存储介质，该存储介质存储有可执行计算机程序，计算机程序被旋转靶材的绑定加热装置的处理器执行时能够实现上述旋转靶材的绑定加热方法。

有益效果：该旋转靶材的绑定加热装置设有内加热结构和外加热结构：内加热结构的环状定位管一方面用于限制待绑定背管的位置，另一方面用于引导热风向背管传递热量，在环状定位管与背管之间通热风后实现对背管的快速升温；外加热结构为多节环状加热罩，各个环状加热罩可密封叠置以适应不用高度的靶材，外加热结构的密封盖可拆卸地安装在最上层环状加热罩顶部，外加热结构与安装底座一起构成全密封结构，将背管和靶材罩在内部。通过内加热结构的热风通道和外加热结构的加热管同步工作，使得背管内外温度处于预设差值范围内，如此则待绑定的靶管内外温度保持一致，减少外管靶材崩裂的几率。

附图说明

图1是本发明的旋转靶材的绑定加热装置的结构示意图。

图2是本发明的旋转靶材的绑定加热装置的外加热结构示意图。

图3是本发明的旋转靶材的绑定加热装置的内加热结构与靶材、背管的安装结构示意图。

图4是绑定材料进料装置的结构示意图。

图5是本发明的旋转靶材的绑定加热装置的环状定位管外壁导流叶片结构示意图。

图6是本发明的旋转靶材的绑定加热装置的绑定密封结构的位置示意图。

图7是图6的绑定密封结构中a处放大结构示意图。

图8是图7的绑定密封结构中a处内部a处放大的密封结构密封层次示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施方式对本发明创造作进一步详细说明。

本实施例的旋转靶材的绑定加热装置如图1和2所示，旋转靶材包括一根内径为125mm的背管5和多节靶管6，绑定过程即为将各节靶管6都以导热导电的方式套装固定到背管5外壁的过程。本实施例采用在背管5和靶管6之间灌注铟液(绑定材料)的方式实现绑定，其中需要对铟液进行加热以使其保持流动，本实施例采用的绑定加热装置包括内加热结构和外加热结构。

如图2所示，外加热结构包括多节环状加热罩3和分别安装在各节加热罩3内壁的加热管32，以及用于固定最下层环状加热罩3的安装底座，外加热结构还包括密封盖4，密封盖4可拆卸地安装在最上层环状加热罩3顶部。待绑定的靶管6越多则需要叠置的环状加热罩3越多，相邻的环状加热罩3之间通过垫圈密封。加热罩3内设有多处靶管温度检测装置，加热罩3外壁开有高温可视操作窗口31，以便观察靶管6加热状态。

见图3，内加热结构包括供待绑定背管5套装在其管壁外的环状定位管81，环状定位管81的外径为90mm左右，环状定位管81以中心轴竖置的方式竖向固定在安装底座上。环状定位管81底部为进风口，进风管82从安装底座底部向上穿出安装底座后伸入到环状定位管81与背管5之间，从而为背管5提供热风加热。环状定位管81顶部为出风口，密封件7安装在该出风口处从而挡住出风口顶面，密封件7的中心轴处往上伸出有出风管71，出风管71底部侧壁开有过风孔，被密封件7挡住的热风自过风孔处进入出风管71后向外排出。内加热结构还包括设在环状定位管81外壁的背管温度检测装置。

其中，见图3和图4，安装底座上还固定有绑定材料进料装置83，绑定材料进料装置83自侧面开口831进料而从顶部开口832出料，在背管5安装在环状定位管81外、靶管6分节套设在背管5外的状态下，绑定材料进料装置83顶部开口832对准靶管6与背管5之间的间隙。绑定材料进料装置83的侧面开口831还连接有送风装置(外部热循环加热风机)。

其中，绑定材料进料装置83的中心设有对内密封的通槽，以使绑定材料进料装置83主体形成环状结构，该环状主体的外壁绕设有加热管，上述进风管82从该通槽内向上伸入环状定位管81与背管5之间。

外部热循环加热风机一方面为内加热结构供热风，热风从进风管82处进入后流向环状定位管81与背管5之间来加热背管5；另一方面自下向上地为外加热结构供风，带动加热罩3与靶管6外壁之间的热空气上升。通过内加热结构的热风通道和外加热结构的加热管32同步工作，分别对背管5内壁和靶管6外壁进行加热，并且在通向内壁和外壁加热的送风管道中分别设置比例风阀，当内壁和外壁温度有差异或差异达到/超出预设值时(如外壁比内壁高5℃)，通过plc自动控制方式自动调节比例风阀开口度来实现流量的变化，使得背管5内外温度处于预设差值范围内，实现内外温度的调节，如此则待绑定的靶管6内外温度保持一致，减少外管靶材崩裂的几率。

其中，见图5，环状定位管81外壁和加热罩3内部都设有螺旋向上的导流叶片811，使热流呈螺旋形上升，以使加热装置内维持均匀的径向温度。

该旋转靶材的绑定加热装置设有内加热结构和外加热结构：内加热结构的环状定位管一方面用于限制待绑定背管的位置，另一方面为导热材质，在环状定位管内通热风后环状定位管迅速升温并将热量传递给背管，实现对背管的快速升温；外加热结构为多节环状加热罩，各个环状加热罩可密封叠置以适应不用高度的靶材，外加热结构的密封盖可拆卸地安装在最上层环状加热罩顶部，外加热结构与安装底座一起构成全密封结构，将背管和靶材罩在内部。通过内加热结构的热风通道和外加热结构的加热管同步工作，使得背管内外温度处于预设差值范围内，如此则待绑定的靶管内外温度保持一致，减少外管靶材崩裂的几率。

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，如不锈钢，ti，cu等。靶管可以是陶瓷或者金属等材质，如ito,azo,si,sio,sip,monb,zno,al,cr,co等。

其中，靶管6数量为两个或以上时，相邻两节靶管6之间的间隙通过如图6中a处所示的绑定密封结构实现密封，见图7及其内部a处放大图8，绑定密封结构的实现过程如下：在两节靶管6之间垫上特氟龙垫片60，特氟龙垫片60通过粘接在上下两面的高温双面胶66分别连接到两节靶管6的底部和顶部端面，在两个靶管6的相接处的外壁上粘接一圈高温胶带65，以封住特氟龙垫片60的外侧面，在高温胶带65的上下侧分别涂布一圈热固胶64，然后将铝片63围在高温胶带65和热固胶64的外表面，最后在铝片63外围绕一圈橡胶片形成橡胶紧固层62，并采用三道卡箍61箍紧橡胶紧固层62，并且，热固胶64涂布的范围超出铝片63的高度但不超过橡胶片的高度，热固胶64留有粘接橡胶紧固层的余量但不会露出到绑定密封结构外。该绑定密封结构既把空气隔离在外使得间隙内的铟液不会氧化，又把铟液挡在间隙内使其不会外溢。其中在外壁上缠绕铝片63，一方面能提供较优的间隔效果；另一方面，相对于热固胶64和高温胶带65之间的粘合力，铝片63与热固胶64以及铝片63与高温胶带65之间的粘合力都是更小的，便于在绑定完成后拆出密封结构。

使用厚度为0.3-0.8mm的特氟龙垫片(间隙垫片60)隔开相邻的两个靶管6，避免两个靶管6因热膨胀相互挤压受力。其中，越下层的靶管6所承受的来自其他上层靶管6的压力越大，因此越下层的特氟龙垫片的厚度越厚，五节靶管6共有4层特氟龙垫片，上两层特氟龙垫片的厚度为0.5mm，而下两层特氟龙垫片的厚度为0.8mm，下两层厚度较大的特氟龙垫片为相邻两个靶管提供更强的缓冲力。特氟龙垫片是具有径向开口的卡环状缺口环片，开口处部分露出靶管6外壁，方便取出且可循环使用。绑定完成后，相邻靶管6之间的间隙为0.2～0.4mm，最优为0.3mm。

下面将详述通过上述旋转靶材的绑定加热装置及绑定密封结构实现该旋转靶材的绑定及加热的过程。

(1)将环状定位管81和背管5装到安装底座上，将多节靶管6依次套设在背管6外并通过绑定密封结构实现相邻靶管6之间的密封，安装好靶管6后，将密封件7安装在环状定位管81顶部出风口处封住靶管5与背管5之间的上端间隙，出风管71处于对外关闭状态。

(2)在靶材外周装好外加热结构，将外部热循环加热风机的出风口连通安装底座上的进风管82和绑定材料进料装置83，开启通往绑定材料进料装置83处的风阀并关闭通往进风管82处的风阀。

(3)通过绑定材料进料装置83对靶管5与背管5之间的间隙进行抽真空，再充入惰性气体，循环执行上述抽真空加充入惰性气体的步骤，从而降低绑定间隙内的氧含量(趋近于0)，避免铟液填充过程中氧化形成氧化铟，提升绑定贴合率。在上述循环过程中还打开绑定材料进料装置83处的加热器对充入该间隙的气体进行加热，从而实现对背管和靶管的预热。

(4)关闭外部热循环加热风机通往绑定材料进料装置83的风阀，将绑定材料进料装置83的侧面开口831转接到铟液输入泵的出口，往间隙内填充铟液。打开进风管82处的风阀，同步地启动外加热结构的加热管32，分别对背管5内壁和靶管6外壁进行加热，通过预设的温控程序实现对绑定装置内外温度的控制，以使待绑定的靶管6内外温度保持一致。

(5)铟液即将填充完毕时，将出风管71向上抽出一小段距离，以使间隙内被压缩的高温高压惰性气体向外排出。铟液填充完毕后，关闭加热管32，并缓步降低外部热循环加热风机的加热温度、风速，以使靶管内外的温度以平滑的方式降低，避免间隙内填充的铟液过早的凝固，有利于注入铟液的均匀度，增强连接性能，减少靶材开裂的风险。

如上所述仅为本发明创造的实施方式，不以此限定专利保护范围。本领域技术人员在本发明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。