專利名稱：包含粉末-纖維的粘合劑的制作方法
包含粉末-纖維的粘合劑本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電導(dǎo)熱粘合劑，以及一種由載體材料和至少一 種濺射靶材制成的組件。導(dǎo)電粘合劑可以從專利文獻(xiàn)(例如)JP 01279986 A、 JP 11092727 A、 JP 63066278 A和DE 19640192 Al中得知。在集成電路的安裝中 使用了各向異性導(dǎo)電塑料(各向異性導(dǎo)電粘合劑ACA)，該各向異 性導(dǎo)電塑料在與倒裝片接觸平面垂直的方向上具有導(dǎo)電性，而在該接 觸平面內(nèi)則具有絕緣效應(yīng)。作為導(dǎo)電顆粒，具體為(例如)金屬、以 及尤其是涂敷有導(dǎo)電性良好的涂層(例如由石墨制成)的銳邊陶瓷或 晶態(tài)顆粒。但是，這些顆粒僅能與足夠平坦的基材接觸。在(例如)位于窗戶/建筑玻璃或監(jiān)視屏、箔片等等上的具有較 大表面積的涂層領(lǐng)域中，使用濺射技術(shù)對(duì)基材施加薄膜涂層。在該技 術(shù)中，涂層材料在濺射過(guò)程中被接通而作為陰極并且發(fā)生原子化，然 后直接沉積到基材上，或者是與作為反應(yīng)組分的氣體發(fā)生反應(yīng)。通過(guò) 這種方法制得的層因其具有高度一致性和層厚均勻性而使它們與眾 不同。這種涂層材料被稱為所謂的濺射靶并且其為固體形式，例如為 圓柱形的盤(pán)或矩形板，本文中稱為扁平靶或平面靶。通常，所述材料 被固定于由(例如)銅制成的載體板上。通過(guò)該載體板固定濺射系統(tǒng)。 載體板本身與冷卻劑(通常為水)直接或間接接觸，這是因?yàn)闉R射能量的絕大部分被轉(zhuǎn)化成為熱，而所產(chǎn)生的熱量進(jìn)而會(huì)被濺射靶材導(dǎo) 走。除了上述扁平靶或平面靶之外，還出現(xiàn)了越來(lái)越多的管狀或圓筒 狀的耙。在這種情況下，使靶材形成管狀并且通常將其固定于由不銹 鋼制成的載體管上。濺射能量的消散可通過(guò)載體管的內(nèi)部冷卻進(jìn)行。 在所有這些應(yīng)用中，將靶材固定(熱連接或電連接)于載體(板或管)上是非常重要的，這是因?yàn)楣潭ǚ椒ê凸潭ㄑb置同樣確切地決定了由 靶材至載體的熱傳遞。如果靶材的熔點(diǎn)高并且具有彈性，則可以使用夾具進(jìn)行固定；如果靶材的熔點(diǎn)低，并且非常脆，或者具有絕熱性，則優(yōu)選通過(guò)焊接進(jìn)行固定，這種焊接應(yīng)當(dāng)保證靶材與載體間100%的 接觸。在個(gè)別情況中，也可以在靶材與載體之間使用粘合劑。粘合劑 的優(yōu)點(diǎn)在于其可在冷態(tài)中使用。將管狀靶材粘附到載體管上會(huì)避免 (例如)管狀靶材與載體管材料這二者的熱膨脹不同的問(wèn)題，這種問(wèn) 題會(huì)在焊接過(guò)程中發(fā)生，并且常常會(huì)在靶材和載體管間形成所不需要 的焊接縫隙或者形成裂縫，尤其是當(dāng)使用脆性靶材時(shí)更是如此。對(duì)于 難以潤(rùn)濕的表面還可以采用粘合劑代替焊接。此外，就加工而言，粘 合劑通常容易控制。但是，這些粘合劑必須是導(dǎo)電導(dǎo)熱性的。從本質(zhì) 上而言，導(dǎo)電粘合劑通常使性能下降幾個(gè)數(shù)量級(jí)。因此，所討論的粘 合劑(例如基于環(huán)氧樹(shù)脂的粘合劑)通常填充有金屬粉末。然而，已經(jīng)表明填充有金屬的粘合劑僅僅在粘合過(guò)程中承受了 壓力的情況下才具有導(dǎo)電性。在這種情況下，金屬顆粒相互擠靠從而 使得部分金屬發(fā)生接觸，進(jìn)而產(chǎn)生導(dǎo)電性。在對(duì)管狀靶進(jìn)行粘合的條 件下，不能向粘合劑上施加壓力，因此粘合劑在靶材與載體管之間不 能產(chǎn)生導(dǎo)電連接，或僅能產(chǎn)生極弱的導(dǎo)電連接。還己經(jīng)表明的是通 常提供常規(guī)粘合劑用于對(duì)小的或非常小的表面積進(jìn)行粘合/點(diǎn)粘合， 而對(duì)于大的表面積應(yīng)用而言這是一種不經(jīng)濟(jì)的浪費(fèi)。另一問(wèn)題是由于空間狹窄使得長(zhǎng)的圓筒形管的潤(rùn)濕性較差，尤其 對(duì)于焊接情況而言更是如此。已知的脆性材料有(例如)ITO (銦-錫氧化物)和IZO (銦-鋅氧化物)、ZnO:Al和Ti02陶瓷、Si、以及許多具有高含量金屬間相 的合金。此外，許多過(guò)渡金屬和難熔金屬難于被潤(rùn)濕。本發(fā)明的目的是研制一種經(jīng)改善的導(dǎo)熱導(dǎo)電粘合劑，以便達(dá)到尤 其是保證耙材與載體之間具有足夠的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，從而使得制造 工藝簡(jiǎn)便，甚至是在形成具有載體管(尤其是基于陶瓷或其它脆性材 料的載體管，以及基于潤(rùn)濕性較差的過(guò)渡金屬或難熔金屬的載體管) 的管狀靶時(shí)亦是如此。此外，應(yīng)該防止形成裂紋。所述目的可通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求所述的特征而達(dá)到。本發(fā)明有利的實(shí)施方案由從屬權(quán)利要求限定。尤其用于粘合導(dǎo)電性材料的本發(fā)明的粘合劑包含填料和至少一種粘結(jié)劑(膠粘劑)組分，其中所述填料包含纖維或纖維-粉末混合 物，并且所述纖維和/或粉末是由導(dǎo)電性材料制成的。優(yōu)選的是，所述粉末和/或纖維是由選自Ag、 Au、 Al、 Cu、 Fe、 Ni、不銹鋼、W、 Zn、 C及其合金中的材料形成的。優(yōu)選的是，粘結(jié)劑組分被嵌入到由 纖維或纖維-粉末混合物構(gòu)成的基質(zhì)中。所述的纖維或纖維-粉末混合 物也可以被嵌入到粘結(jié)劑基質(zhì)中。具體而言，纖維可形成為機(jī)織物、 針織物、網(wǎng)羅織物或者非織造織物。還有利的是，填料(尤其是纖維) 占粘合劑的5體積％至60體積％?？苫趩误w或聚合物、尤其是基于 環(huán)氧化合物或環(huán)氧樹(shù)脂來(lái)形成粘結(jié)劑組分，并且優(yōu)選的是該形成的粘 結(jié)劑組分可以在低于IO(TC的溫度下固化。所述粘合劑的電阻低于 100Q，其是在根據(jù)實(shí)施例1所述的測(cè)量布置方式的幾何條件下、在商 品常用的測(cè)量點(diǎn)之間測(cè)得的。根據(jù)本發(fā)明的、由濺射靶材和載體材料制成的組件的特征在于 所述濺射靶材被粘附到所述載體材料上，并且二者之間的粘合縫隙由 本發(fā)明的粘合劑橋接。優(yōu)選的是，濺射靶材是由基于Mo、 Nb、 Cr、 W、 Ta、 Zr、 Al、 Si或陶瓷的材料形成的，尤其是由基于氧化錫、氧 化鋅、氧化鈦、氧化銦、氧化鉭或氧化鈮的材料形成。具體而言，將 濺射靶材形成為至少一根濺射靶管，并將載體材料形成為載體管。也 可以將這些管形成為管的一部分。將常規(guī)的填充有金屬的粘合劑施加于管狀濺射靶上的第一次測(cè) 試的結(jié)果為沒(méi)有形成可靠的全區(qū)域接觸。與平面濺射靶的粘附情況形 成對(duì)比的是，管狀耙的圓筒狀結(jié)構(gòu)使之未承受所需的壓力，而這種壓 力可以將一些粘合劑壓出，從而使得濺射靶材與載體材料之間通過(guò)金 屬顆粒形成許多良好的電通路。針對(duì)這一原因來(lái)嘗試根據(jù)另一種可能 的方式形成這種電、熱連接。令人驚訝的是，當(dāng)濺射靶管與載體管之 間的中間空間填充有由導(dǎo)電導(dǎo)熱材料制成的纖維網(wǎng)、墊子或織物時(shí)， 可以產(chǎn)生非常好的結(jié)果。如果將這種基于纖維的填充材料的強(qiáng)度設(shè)計(jì) 成使得當(dāng)將圓筒體推向載體管時(shí)該填充材料被輕微壓縮，則通過(guò)粘合 劑(例如環(huán)氧樹(shù)脂/彈性體)對(duì)中空空間的填充而產(chǎn)生可靠的電、熱 連接。本發(fā)明的目的是通過(guò)使用這樣的粘合劑而達(dá)到的，所述粘合劑中 填充有由導(dǎo)電性材料制成的粉末-纖維混合物的顆粒。優(yōu)選的是，所 述顆?；旌衔镉山饘俜勰┖褪w維制成。令人驚訝的是，纖維(尤 其是石墨纖維)的加入第一次實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)電顆粒間的充分接觸和橋接。下面，參照附圖，通過(guò)實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明。附

圖1中示出的 是用于測(cè)量電阻的測(cè)量裝置。為了制備粘合劑，制備出一種金屬粉末-石墨纖維混合物，隨后 將其在攪拌的條件下加入粘合劑中。在此操作中，必須避免引入氣泡。 在真空條件下攪拌是有利的?？梢砸杂袡C(jī)物或無(wú)機(jī)物為基礎(chǔ)形成粘合劑。粉末應(yīng)該具有較大的介于50 pm至250 pm之間的粒度，并且該粉末應(yīng)該由導(dǎo)電導(dǎo)熱性 金屬制成。在此，Al、 Ag、 Cu、 Ni粉末被證明是有效的。纖維的纖 維長(zhǎng)度應(yīng)大于0.2mm (并小于0.5mm)，并且該纖維在纖維-粉末混 合物中所占的重量百分比應(yīng)為至少5%。纖維-粉末混合物整體應(yīng)占粘 合劑總質(zhì)量的至少40重量％。實(shí)施例1:用(例如)銅粉(粒度為70 pm至150 (im)和石墨纖維(纖維 長(zhǎng)度為0.3 mm)以9:1的質(zhì)量比制備100 g顆?；旌衔?。在不對(duì)稱混 合器中制備所述混合物。隨后，將所得混合物在攪拌條件下小心地加 入100 g的環(huán)氧樹(shù)脂粘合劑中。使用所得的這種粘合劑將兩塊5 mm 厚、10xlOcr^規(guī)格的銅板1和3的表面相互粘合。將粘合縫隙設(shè)定 為0.5 mm，并使用粘合劑2填充。隨后，使用歐姆表4，釆用商品 常用的測(cè)量點(diǎn)以簡(jiǎn)單方式對(duì)電阻進(jìn)行測(cè)量(參見(jiàn)圖1)，并將所得結(jié) 果與其它粘合劑的電阻值進(jìn)行比較(參見(jiàn)表l)。表1粘合劑電阻測(cè)量值非導(dǎo)電性環(huán)氧樹(shù)脂粘合劑〉1MQ (不導(dǎo)電)含有50重量°/。銅粉的環(huán)氧樹(shù)脂粘合劑約10kQ根據(jù)本發(fā)明的環(huán)氧樹(shù)脂粘合劑30Q在粘合縫隙為1 mm、粘合表面為10cn^的條件下，市售的常規(guī) 導(dǎo)電粘合劑表現(xiàn)出電阻大于1MQ，而根據(jù)本發(fā)明的粘合劑表現(xiàn)出電 阻為90Q。在粘合縫隙為0.5 mm、粘合表面為5 cr^的條件下，市售的常 規(guī)導(dǎo)電粘合劑表現(xiàn)出電阻為約lkQ，填充有銀(35重量％)的環(huán)氧 粘合劑表現(xiàn)出電阻為150Q，而根據(jù)本發(fā)明的粘合劑表現(xiàn)出電阻為 5Q。與常規(guī)導(dǎo)電粘合劑相比，根據(jù)本發(fā)明的粘合劑明顯具有更出色 的導(dǎo)電性(更低的電阻)。實(shí)施例2:用(例如)銅粉(粒度為70pm至150pm)和石墨纖維(纖維 長(zhǎng)度為0.3 mm)以9:1的質(zhì)量比制備100g顆?；旌衔?。在不對(duì)稱混 合器中制備所述混合物。隨后，將所得混合物在攪拌條件下小心地加 入100g的環(huán)氧樹(shù)脂粘合劑中?，F(xiàn)在將由(例如)導(dǎo)電性陶瓷(例如 ITO或ZnO)制成的、長(zhǎng)為300 mm、外徑為154 mm、內(nèi)徑為135 mm 的管狀靶部分推到外徑為133 mm的載體管上。將所形成的結(jié)合縫隙 的一端密封。隨后，根據(jù)制造商提供的信息將硬化劑組分在攪拌條件 下加入到上述制得的粘合劑混合物中，并用所得的粘合劑填充靶管部 分與載體管之間的結(jié)合縫隙。此時(shí)，需要注意的是應(yīng)當(dāng)在避免引入氣 泡的條件下緩慢地進(jìn)行填充。在將結(jié)合縫隙填充完畢之后，將該體系 靜置以使其硬化。實(shí)施例3:為700 mm的不銹鋼套管，所述網(wǎng)羅織物形式的銅軟管的壁厚為約3 mm。將被該軟管覆蓋的區(qū)域充分地涂覆上環(huán)氧樹(shù)脂。隨后，將長(zhǎng)500 mm、內(nèi)徑為136 mm、外徑為155 mm的Cr管推到該區(qū)域上。在相 互推動(dòng)之前，同樣使用環(huán)氧樹(shù)脂將Cr管從內(nèi)部潤(rùn)濕。在約60。C下硬 化之后，形成導(dǎo)電導(dǎo)熱良好的連接。
權(quán)利要求
1.一種粘合劑，尤其是用于粘合導(dǎo)電性材料的粘合劑，該粘合劑包含填料和至少一種粘結(jié)劑組分，其中所述填料包含纖維或纖維-粉末混合物，并且所述纖維和/或粉末包含導(dǎo)電性材料。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的粘合劑，其特征在于所述粉末和/或纖 維是由選自Ag、 Au、 Al、 Cu、 Fe、 Ni、不銹鋼、W、 Zn、 C及它們 的合金中的材料形成的。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘合劑，其特征在于所述粘結(jié)劑組分 被嵌入到由纖維或纖維-粉末混合物構(gòu)成的基質(zhì)中，或者所述纖維或 所述纖維-粉末混合物被嵌入到所述粘結(jié)劑基質(zhì)中。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中的一項(xiàng)所述的粘合劑，其特征在于所 述纖維形成了機(jī)織物、針織物、網(wǎng)羅織物或者非織造織物。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中的一項(xiàng)所述的粘合劑，其特征在于所 述填料，尤其是所述纖維，占所述粘合劑的5體積％至60體積％。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中的一項(xiàng)所述的粘合劑，其特征在于所 述粘結(jié)劑組分是基于單體或聚合物形成的，尤其是基于環(huán)氧化合物或 環(huán)氧樹(shù)脂形成的。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中的一項(xiàng)所述的粘合劑，其特征在于所 述粘結(jié)劑組分可在低于IO(TC的溫度下固化。
8. —種包含濺射靶材和載體材料的組件，該組件的特征在于所 述濺射靶材粘附于所述載體材料上，并且所形成的粘合縫隙是由根據(jù) 權(quán)利要求1至7中的一項(xiàng)所述的粘合劑橋接的。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的組件，其特征在于所述濺射靶材是由基于Mo、 Nb、 Cr、 W、 Ta、 Zr、 Al或Si的材料形成的。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的組件，其特征在于所述濺射靶材 是由陶瓷制成的，尤其是由基于氧化錫、氧化鋅、氧化鈦、氧化銦、 氧化鉭或氧化鈮的陶瓷制成的。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8至10中的一項(xiàng)所述的組件，其特征在于所 述濺射靶材形成為至少一根濺射靶管，并且所述載體材料形成為載體管。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種尤其用于粘合導(dǎo)電性材料的粘合劑，該粘合劑包含填料和至少一種粘合劑組分。所述填料包含纖維或纖維-粉末混合物，所述纖維和/或粉末是由導(dǎo)電性材料制成的。本發(fā)明還涉及一種具有粘合劑的組件，所述組件包含濺射靶材和載體材料。
文檔編號(hào)H01J37/34GK101248207SQ200680022487
公開(kāi)日2008年8月20日 申請(qǐng)日期2006年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月22日
發(fā)明者克里斯托夫·西蒙斯, 彼得·普賴斯勒, 約瑟夫·海因德?tīng)? 馬丁·施洛特 申請(qǐng)人:W.C.賀利氏有限公司