技术领域：

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。技术实现要素：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。作为本发明的进一步改进，所述旋转靶材最小过盈量的计算方式为：计算传递轴向力f；计算传递载荷所需的最小结合压力pmin；计算最小过盈量δmin。作为本发明的进一步改进，所述步骤计算传递轴向力f中，f=mg，式中，m为靶材质量，g为重力加速度。作为本发明的进一步改进，所述步骤计算传递载荷所需的最小结合压力pmin中，pmin=((f2+(2t÷d)2)0.5)÷(πdlf)，式中，t为传递力矩，d为公称直径，l为靶材长度，f为摩擦系数。作为本发明的进一步改进，所述步骤计算最小过盈量δmin中，δmin=pmin×d×(c1÷e1+c2÷e2)×103，式中，c1为背衬管的刚性系数，c2为靶材的刚性系数，e1为背衬管的弹性模量，e2为靶材的弹性模量。作为本发明的进一步改进，所述旋转靶材最大过盈量的计算方式为：测试抗拉强度rm；计算传递载荷所需的最大结合压力pmax；计算最大过盈量δmax。作为本发明的进一步改进，所述步骤计算传递载荷所需的最大结合压力pmax中，pmax=((d22-d2)÷(d22+d2))×rm÷a，式中，d2为靶材的外径，a为安全系数。作为本发明的进一步改进，所述步骤计算最大过盈量δmax中，δmax=pmax×d×(c1÷e1+c2÷e2)×103。作为本发明的进一步改进，所述靶材为铜镓靶材。本发明提供的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。具体实施方式下面将结合本发明实施例对技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明以长度为2828mm、内径为133mm、外径为163mm、重量为80kg的铜镓旋转靶材绑定为例，该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，计算方法如下：将铜镓旋转靶材套装在背衬管外侧，对背衬管进行加热，可以将铜镓旋转靶材进行加热，其中，背衬管的外径为125mm，当铜镓旋转靶材加热至25℃时记录其外径和内径数值，且在温度在升高的过程中，持续记录不同温度下的铜镓旋转靶材的外径和内径数值，直至加热至250℃，从而得到记录的膨胀量如下：温度（℃）外径（mm）内径（mm）2516313350163.1133.0855163.13133.1358163.15133.2765163.19133.3180163.24133.3590163.27133.4100163.3133.42250163.5133.55根据材料力学相关理论，计算铜镓旋转靶材的传递轴向力f=mg=80kg×9.8=784n。计算传递载荷所需的最小结合压力pmin=((f2+(2t÷d)2)0.5)÷(πdlf)，式中，t为传递力矩，靶材在匀速旋转时传递力矩应该为0，d为公称直径，l为靶材长度，f为摩擦系数，作为本发明一种旋转靶材绑定方法进一步优选的实施方式，已知铜镓旋转靶材的长度l为2828mm、公称直径d为133mm、摩擦系数f为0.05，通过公式可计算出传递载荷所需的最小结合压力pmin=((f2+(2t÷d)2)0.5)÷(πdlf)=0.0132766mpa。计算最小过盈量δmin=pmin×d×(c1÷e1+c2÷e2)×103，式中，c1为背衬管的刚性系数，c2为铜镓旋转靶材的刚性系数，首先，需要计算背衬管刚性系数c1，计算背衬管刚性系数的公式为c1=((d2+d12)÷(d2-d12)-μ1)，式中，d为公称直径，d1为背衬管的外径，μ1为背衬管的泊松比，已知公称直径d为133mm，背衬管的外径d1为125mm，背衬管的泊松比μ1为0.247，通过公式可计算出背衬管的刚性系数c1=((d2+d12)÷(d2-d12)-μ1)=15.893；然后，需要计算铜镓旋转靶材刚性系数c2，计算铜镓旋转靶材刚性系数c2的公式为c2=((d22+d2)÷(d22-d2)-μ1)，式中，d为公称直径，d2为铜镓旋转靶材的外径，μ1为铜镓旋转靶材的泊松比，已知公称直径d为133mm，铜镓旋转靶材的外径d2为163mm，铜镓旋转靶材的泊松比μ1为0.27，通过公式可计算出铜镓旋转靶材的刚性系数c2=((d22+d2)÷(d22-d2)-μ1)=4.714；最后，通过计算最小过盈量的公式δmin=pmin×d×(c1÷e1+c2÷e2)×103计算出最小过盈量，已知背衬管的弹性模量e1为195000mpa，铜镓旋转靶材的弹性模量e2为82000mpa，通过公式可计算出最小过盈量δmin=pmin×d×(c1÷e1+c2÷e2)×103=0.2454314μm。计算传递载荷所需的最大结合压力pmax=((d22-d2)÷(d22+d2))×rm÷a，式中，d2为靶材的外径，a为安全系数，已知铜镓旋转靶材的外径d2为163mm，公称直径d为133mm，安全系数a为3，采用万能拉伸试验机测试铜镓旋转靶材的抗拉强度rm为180mpa，通过公式可计算出最大结合压力pmax=((d22-d2)÷(d22+d2))×rm÷a=12.0385mpa。计算最大过盈量δmax=pmax×d×(c1÷e1+c2÷e2)×103，已知传递载荷所需的最大结合压力pmax为12.0385mpa，背衬管的刚性系数c1为15.893，铜镓旋转靶材的刚性系数c2为4.714，背衬管的弹性模量e1为195000mpa，铜镓旋转靶材的弹性模量e2为82000mpa，从而可计算出最大过盈量δmax=pmax×d×(c1÷e1+c2÷e2)×103=222.5446μm。通过理论计算出过盈量介乎于0.00024543mm与0.2225446mm之间，因为经济加工精度为0.05mm，所以得出实际过盈量应该介乎于0.05mm与0.222mm之间，对于理想内径为133mm的铜镓旋转靶材来说，加热后铜镓旋转靶材的实际内径应该在133.1～133.444mm之间，取平均值后可得出加热后铜镓旋转靶材的实际内径为133.272mm，根据记录的膨胀量可得出加热的特定温度应为60℃。得到特定温度60℃后，将旋转靶材和背衬管分别进行粗化处理，随后将旋转靶材加热至60℃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，最后将旋转靶材冷却至室温，即可完成靶材的绑定，其中，指定时间为5min。本发明提供的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。尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施方式，但是本领域的普通技术人员将意识到，在不脱离由所附的权利要求书公开的本发明的范围和精神的情况下，各种改进、增加以及取代是可能的。