EP1910585A2 - Pulver-faser-kleber - Google Patents

Pulver-faser-kleber

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Publication number
EP1910585A2
EP1910585A2 EP06754325A EP06754325A EP1910585A2 EP 1910585 A2 EP1910585 A2 EP 1910585A2 EP 06754325 A EP06754325 A EP 06754325A EP 06754325 A EP06754325 A EP 06754325A EP 1910585 A2 EP1910585 A2 EP 1910585A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
adhesive
fibers
sputtering target
powder
target material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP06754325A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christoph Simons
Martin Schlott
Peter Preissler
Josef Heindel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
WC Heraus GmbH and Co KG
Original Assignee
WC Heraus GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by WC Heraus GmbH and Co KG filed Critical WC Heraus GmbH and Co KG
Publication of EP1910585A2 publication Critical patent/EP1910585A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J9/00—Adhesives characterised by their physical nature or the effects produced, e.g. glue sticks
    • C09J9/02—Electrically-conducting adhesives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J1/00—Adhesives based on inorganic constituents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
    • H01J37/3435—Target holders (includes backing plates and endblocks)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L63/00—Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/321—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by conductive adhesives
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00—Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/20—Coated or impregnated woven, knit, or nonwoven fabric which is not [a] associated with another preformed layer or fiber layer or, [b] with respect to woven and knit, characterized, respectively, by a particular or differential weave or knit, wherein the coating or impregnation is neither a foamed material nor a free metal or alloy layer
    • Y10T442/2738—Coating or impregnation intended to function as an adhesive to solid surfaces subsequently associated therewith

Definitions

  • the invention relates to an electrically and thermally conductive adhesive and a composite of at least one sputtering target material and a carrier material.
  • Leistatee adhesives are known for example from JP 01279986 A, JP 11092727 A, JP 63066278 A, DE 19640192 A1.
  • electrically conductive particles z.
  • the sputtering technique is often used for thin film coating of substrates such as in the area of large area coating of window / architectural glass or screens, films, etc.
  • a coating material is switched cathodically in a sputtering process and atomized atomically and deposited on the substrate directly or in reaction with a gas as a reactive partner.
  • the resulting layers are characterized by a high conformity and Schichtdickenhomgentician.
  • the coating material is referred to as a so-called sputtering target and is formed in solid form, for example, as a cylindrical disk or cuboidal plate, this is referred to as a flat or planar target.
  • this material is fixed on a carrier plate of eg copper.
  • the carrier plate itself is in direct or indirect contact with a cooling medium, usually water, since most of the sputtering energy is converted into heat, which in turn is dissipated from the sputtering material.
  • a cooling medium usually water
  • tube or cylindrical targets In addition to flat or planar targets, there are also increasingly tube or cylindrical targets.
  • the target material is formed to the tube and is usually on a support tube Stainless steel fixed. The removal of the sputtering energy is carried out by internal cooling of the support tube.
  • the fixation (thermal and electrical connection) of the target material on its carrier (plate or tube) is of great importance, since the manner of fixation also determines the heat transfer from the target material to the carrier.
  • the target material is high-melting and elastic, this fixation can take place via clamping, provided that the target material is low-melting, very brittle, or heat-insulating, a soldering is preferred as fixing, which is to ensure 100% contact between target material and carrier.
  • bonds between the target material and the carrier are also used. Bondings have the advantage of being able to be carried out in the cold state.
  • Bonding can replace soldering even on surfaces that are difficult to wet. Furthermore, bonds are generally easy to handle in terms of process technology. However, these bonds must be electrically conductive and thermally conductive. Self-conductive adhesives usually show dimensions that are too weak. Therefore, the candidate adhesives are usually filled on epoxy resin, for example, with metal powders. It turns out, however, that the metal-filled adhesives develop electrical conductivity only when using pressure during bonding. Here, the metal particles are pushed together, thus allowing a partial metal contact, so that electrical conductivity occurs. When bonding pipe targets, no pressure can be exerted on the adhesive, so that the adhesive produces no or only a very weak electrically conductive connection between the target material and the carrier pipe. In addition, it has been shown that commercially available adhesives are generally offered for small and very small surface adhesions / point bonds and are uneconomically expensive for large-area applications.
  • Another problem is the poor wettability of long cylinder tubes, especially when soldering, due to the spatial tightness.
  • brittle materials include ITO (indium tin oxide) and IZO (indium zinc oxide), ZnO: Al and TiO 2 ceramics, Si and many alloys with a high content of intermetallic phases.
  • Hardly wettable are also many transitional and refractory metals.
  • the object of the invention is to develop an improved thermally and electrically conductive adhesive, inter alia, a sufficient electrical conductivity and thermal conductivity between Targettechnikstoff and support, even when trained as a pipe target with support tube, especially based on ceramic or other brittle materials and poor wettable transition or refractory metals to ensure process ease of manufacture. In addition, the formation of cracks should be avoided.
  • the adhesive according to the invention in particular for bonding conductive materials, has at least one adhesive component and fillers, wherein the fillers contain fibers or fiber-powder mixtures and the fibers and / or powders consist of an electrically conductive material.
  • the powder and / or the fibers are preferably formed from a material of the group Ag, Au, Al, Cu, Fe, Ni, stainless steel, W, Zn, C and their alloys.
  • the adhesive component is embedded in a matrix of fibers or a fiber-powder mixture.
  • the fibers or the fiber-powder mixture may also be embedded in an adhesive matrix.
  • the fibers may form a woven fabric, knitted fabric, knitted fabric or fleece.
  • the fillers in particular the fibers, have a proportion of 5 to 60% by volume of the adhesive.
  • the adhesive component may be based on a monomer or polymer, in particular based on an epoxy compound or an epoxy resin formed, and preferably at temperatures below 100 0 C to be cured.
  • the adhesive has an electrical resistance of less than 100 ⁇ , measured between commercially available measuring tips and geometric conditions of the measuring arrangement according to Example 1.
  • the composite according to the invention comprising a sputtering target material and a carrier material is characterized in that the sputtering target material is adhesively bonded to the carrier material and the tacky gap is bridged by an adhesive according to the invention.
  • the sputtering target material is preferably formed from a material based on Mo, Nb, Cr, W, Ta, Zr, Al, Si or a ceramic, in particular based on tin oxide, zinc oxide, titanium oxide, indium oxide, tantalum oxide or niobium oxide.
  • the sputtering target material is designed as at least one sputtering target tube and the carrier material as a carrier tube.
  • the tubes can also be designed as partial tubes.
  • this fiber-based filling material is interpreted as slightly compressing this filling material when the cylinders are pushed onto the carrier tube, a reliable electrical and thermal connection results in conjunction with a filling of the cavities by an adhesive such as an epoxy resin / elastomers.
  • an adhesive which is filled with particles of a powder-fiber mixture of electrically conductive materials.
  • the particle mixture consists of metal powder and graphite fibers.
  • the admixture of fibers, in particular graphite fibers enables sufficient contacting and bridging between the electrically conductive particles.
  • Fig. 1 shows a measuring structure for measuring the electrical resistance.
  • a metal powder-graphite fiber mixture is produced and then stirred into the adhesive. In this case, the introduction of air bubbles must be avoided. Stirring under vacuum is an advantage.
  • the adhesive may be built up on an organic or inorganic basis.
  • the powder should be coarse-grained in the range of 50-250 ⁇ m and consist of an electrically and thermally conductive metal. Al, Ag, Cu, Ni powders have proven to be suitable here.
  • the fibers should have fiber lengths greater than 0.2 mm (and less than 0.5 mm) and carry a weight fraction of at least 5% in the fiber-powder mixture.
  • the total fiber-powder mixture should amount to at least 40 wt .-% of the total adhesive mass.
  • Example 1 Example 1 :
  • a commercially available conductive adhesive showed a resistance greater than 1 M ⁇ and the adhesive according to the invention a resistance of 90 ⁇ .
  • a commercially available conductive adhesive showed a resistance of about 1 k ⁇ , an Ag-filled (35% by weight) epoxy a resistance of 150 ⁇ and the adhesive according to the invention a resistance of 5 ⁇ .
  • the adhesive according to the invention has a significantly better conductivity (low resistance) than conventional conductive adhesives.
  • 100 g of a particle mixture of, for example, Cu powder (particle size 70-150 ⁇ m) with graphite fibers (fiber length 0.3 mm) in a mass ratio of 9: 1 are produced.
  • the mixture is prepared in a tumble mixer.
  • the mixture is then carefully stirred into 100 g of an epoxy resin adhesive.
  • the tubular target segment eg made of an electrically conductive ceramic such as ITO or ZnO with the length 300mm, outside diameter 154mm and inside diameter 135mm is now pushed onto the support tube with outer diameter 133mm.
  • the resulting bond gap is sealed at one end.
  • the hardener component is then stirred into the adhesive mixture prepared above according to the manufacturer's instructions, and the bond gap between the target tube segment and the carrier tube is filled with the adhesive. Pay attention to slow filling without bubbles. After filling the bonding gap, the system remains at rest for curing.
  • a stainless steel sleeve with an outer diameter of 133mm and a length of 700mm is covered with a 500mm long knitted copper tube, which has a wall thickness of about 3mm.
  • the area covered with the tube is coated well with an epoxy resin.
  • a 500 mm long Cr tube with an inner diameter of 136 mm and an outer diameter of 155 mm is pushed onto it.
  • the Cr tube was also wetted with epoxy resin from the inside. After curing at about 60 0 C, an electrically and thermally good conductive compound resulted.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kleber, insbesondere zum Verkleben leitfähiger Materialien, aufweisend mindestens eine Klebstoffkomponente und Füllstoffe, wobei die Füllstoffe Fasern oder eine Faser-Pulver-Gemische enthalten und die Fasern und/oder Pulver aus einem elektrisch leitfähigen Material bestehen. Sie betrifft weiterhin einen Verbund aus einem Sputtertargetmaterial und einem Trägermaterial mit einem Kleber.

Description

Pulver-Faser-Kleber
Die Erfindung betrifft einen elektrisch und thermisch leitfähigen Kleber sowie einen Verbund aus mindestens einem Sputtertargetmaterial und einem Trägermaterial.
Leifähige Kleber sind beispielsweise aus JP 01279986 A, JP 11092727 A, JP 63066278 A, DE 19640192 A1 bekannt. Zur Montage von Mikrochips wird hier ein anisotrop elektrisch leitender Kunststoff (anisotropic conductive adhesive = ACA), der senkrecht zur Flip-Chip- Kontaktierungsebene elektrisch leitfähig und in der Kontaktierungsebene isolierend wirkt, eingesetzt. Als elektrisch leitende Partikel werden z. B. Metalle angegeben, sowie insbesondere mit gut leitenden Schichten aus beispielsweise Graphit überzogene scharfkantige Keramikoder Kristallteilchen. Derartige Partikel können aber nur Substrate ausreichender Ebenheit kontaktieren.
Zur Dünnfilmbeschichtung von Substraten wie z.B. im Bereich der Großflächenbeschichtung von Fenster-/Architekturglas oder von Bildschirmscheiben, Folien, u.a. , wird häufig die Sputter- technik eingesetzt. Hierbei wird ein Beschichtungswerkstoff in einem Sputterprozess kathodisch geschaltet und atomar zerstäubt und direkt oder in Reaktion mit einem Gas als Reaktivpartner auf das Substrat abgeschieden. Die hierbei entstehenden Schichten zeichnen sich durch eine hohe Konformität und Schichtdickenhomgenität aus. Der Beschichtungswerkstoff wird als sogenanntes Sputtertarget bezeichnet und liegt in fester Form z.B. als zylindrische Scheibe oder quaderförmige Platte ausgebildet vor, man spricht hierbei vom Flach- oder Planartarget. Meist wird dieser Werkstoff auf eine Trägerplatte aus z.B. Kupfer fixiert. Über diese Trägerplatte findet die Montage in die Sputteranlage statt. Die Trägerplatte selbst steht in direktem oder indirekten Kontakt mit einem Kühlmedium, meist Wasser, da der größte Teil der Sputterenergie in Wärme umgewandelt wird, die wiederum aus dem Sputtertargetwerkstoff abzuführen ist. Neben o.a. Flach- oder Planartargets existieren zunehmend auch Rohr- oder zylindrische Targets. Hierbei ist der Targetwerkstoff zum Rohr ausgebildet und ist in der Regel auf einem Trägerrohr aus Edelstahl fixiert. Die Abfuhr der Sputterenergie erfolgt durch Innenkühlung des Trägerrohres. Bei allen diesen Anwendungen kommt der Fixierung (thermische und elektrische Verbindung) des Targetwerkstoffes auf seinem Träger (Platte oder Rohr) große Bedeutung zu, da die Art und Weise der Fixierung auch den Wärmetransport vom Targetwerkstoff zum Träger entscheidend bestimmt. Sofern der Targetwerkstoff hochschmelzend und elastisch ist , kann diese Fixierung über eine Klemmung stattfinden, sofern der Targetwerkstoff niedrig schmelzend, sehr spröde, oder wärmedämmend ist, wird als Fixierung eine Lötung bevorzugt, die einen 100%igen Kontakt zwischen Targetwerkstoff und Träger gewährleisten soll. In Einzelfällen finden auch Klebungen zwischen Targetwerkstoff und Träger Anwendung. Klebungen haben den Vorteil im kalten Zustand durchgeführt werden zu können. Bei der Klebung eines rohrförmigen Targetwerkstoffes auf ein Trägerrohr wird z.B. das Problem der unterschiedlichen Wärmeausdehnungen zwischen Rohrtargetwerkstoff und Trägerrohrwerkstoff umgangen, welches beim Lötpro- zess auftritt und häufig einen unerwünschten Lotspalt zwischen Targetwerkstoff und Trägerrohr oder Rißbildung provoziert, insbesondere, wenn ein sprödes Targetmaterial verwendet wird. Klebungen können auch bei schwierig zu benetzenden Oberflächen die Lötung ersetzen. Desweiteren sind Klebungen in der Regel prozesstechnisch einfach zu beherrschen. Jedoch müssen diese Klebungen elektrisch leitfähig und wärmeleitfähig sein. Eigenleitfähige Kleber zeigen hierbei meist um Größenordnungen zu schwache Eigenschaften. Daher werden die in Frage kommenden Kleber auf z.B. Epoxydharzbasis meist mit Metallpulvern gefüllt. Es zeigt sich jedoch, dass die metallgefüllten Kleber elektrische Leitfähigkeit nur unter Anwendung von Druck beim Kleben entwickeln. Hierbei werden die Metallpartikel aneinander geschoben und ermöglichen somit einen partiellen Metallkontakt, sodass elektrische Leitfähigkeit auftritt. Bei der Klebung von Rohrtargets kann kein Druck auf den Kleber ausgeübt werden, so dass der Kleber keine oder nur eine äußerst schwache elektrisch leitfähige Verbindung zwischen Targetwerkstoff und Trägerrohr erzeugt. Es zeigt sich außerdem, dass die marktüblichen Kleber in der Regel für Klein- und Kleinstflächenklebungen/Punktklebungen angeboten werden und für großflächige Anwendungen unwirtschaftlich teuer sind.
Ein weiteres Problem ist die schlechte Benetzbarkeit langer Zylinderrohre, insbesondere beim Löten, aufgrund der räumlichen Enge.
Bekannte spröde Werkstoffe sind z.B. ITO (Indium-Zinn-Oxid) und IZO (Indium-Zink-Oxid), ZnO:AI und TiO2 Keramiken, Si sowie viele Legierungen mit einem hohen Gehalt an intermetallischen Phasen. Schwer benetzbar sind außerdem viele Übergangs- und Refraktärmetalle. Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten thermisch und elektrisch leitfähigen Kleber zu entwickeln, um unter anderem eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit zwischen Targetwerkstoff und Träger, auch bei Ausbildung als Rohrtarget mit Trägerrohr, insbesondere auf Basis keramischer oder anderer spröder Werkstoffe sowie auf Basis schlecht benetzbarer Übergangs- oder Refraktärmetalle, bei prozesstechnisch einfacher Herstellbarkeit zu gewährleisten. Außerdem soll die Entstehung von Rissen vermieden werden.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der erfindungsgemäße Kleber, insbesondere zum Verkleben leitfähiger Materialien, weist mindestens eine Klebstoffkomponente und Füllstoffe auf, wobei die Füllstoffe Fasern oder Faser- Pulver-Gemische enthalten und die Fasern und/oder Pulver aus einem elektrisch leitfähigen Material bestehen. Bevorzugt ist das Pulver und/oder die Fasern aus einem Material der Gruppe Ag, Au, AI, Cu, Fe, Ni, Edelstahl, W, Zn, C und deren Legierungen gebildet. Zweckmäßig ist es, dass die Klebstoffkomponente in eine Matrix aus Fasern oder einem Faser-Pulver-Gemisch eingebettet ist. Die Fasern oder das Faser-Pulver-Gemisch können auch in eine Klebstoff- Matrix eingebettet sein. Insbesondere können die Fasern ein Gewebe, Gewirke, Gestrick oder Flies bilden. Vorteilhaft ist es weiterhin, dass die Füllstoffe, insbesondere die Fasern, einen Anteil von 5 bis 60 Vol-% des Klebers aufweisen. Die Klebstoffkomponente kann auf Basis eines Monomers oder Polymers, insbesondere auf Basis einer Epoxyverbindung oder eines Epoxydharzes gebildet und vorzugsweise bei Temperaturen kleiner 1000C aushärtbar sein. Der Kleber weist einen elektrischen Widerstand von kleiner 100Ω auf, gemessen zwischen handelsüblichen Messspitzen und geometrischen Bedingungen der Messanordnung gemäß Beispiel 1.
Der erfindungsgemäße Verbund aus einem Sputtertargetmaterial und einem Trägermaterial, ist dadurch gekennzeichnet, dass das Sputtertargetmaterial auf das Trägermaterial aufgeklebt ist und der Klebspalt durch einen erfindungsgemäßen Kleber überbrückt ist. Vorzugsweise ist das Sputtertargetmaterial aus einem Werkstoff auf der Basis von Mo, Nb, Cr, W, Ta, Zr, AI, Si oder aus einer Keramik, insbesondere auf der Basis von Zinnoxid, Zinkoxid, Titanoxid, Indiumoxid, Tantaloxid oder Nioboxid gebildet. Insbesondere sind das Sputtertargetmaterial als mindestens ein Sputtertargetrohr und das Trägermaterial als Trägerrohr ausgebildet. Die Rohre können auch als Teilrohre ausgebildet sein. Erste Versuche mit herkömmlichen metallgefüllten Klebern an rohrförmigen Sputtertargets ergaben, dass sich keine zuverlässige vollflächige Kontaktierung ergibt. Im Gegensatz zum Kleben planarer Sputtertargets fehlt bei der Zylinderanordnung eines Rohrtargets der notwendige Druck, der etwas Kleber herauspresst und so über die Metallpartikel viele gute elektrischen Pfade zwischen Sputtertargetmaterial und Trägermaterial bildet. Aus diesem Grund wurde nach einer alternativen Möglichkeit gesucht, diese elektrische und thermische Verbindung herzustellen. Überraschenderweise zeigte es sich, dass man sehr gute Ergebnisse erhält, wenn man den Zwischenraum zwischen Sputtertargetrohr und Trägerrohr mit einem Fließ, einer Matte o- der einem Gewebe aus elektrisch und thermisch leitfähigem Material ausfüllt. Wenn man die Stärke dieses faserbasierten Füllmaterials so auslegt, dass dieses Füllmaterial beim Schieben der Zylinder auf das Trägerrohr leicht komprimiert wird, ergibt sich in Verbindung mit einer Füllung der Hohlräume durch einen Kleber wie z.B. ein Epoxidharz/Elastomere eine zuverlässige elektrische und thermische Verbindung.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst durch einen Kleber, der mit Partikeln eines Pulver-Faser- Gemischs elektrisch leitfähiger Materialien gefüllt ist. Vorzugsweise besteht die Partikelmischung aus Metallpulver und Grafitfasern. Überraschenderweise ermöglicht erst die Beimischung von Fasern, insbesondere Grafitfasern, eine ausreichende Kontaktierung und Brücken- bildung zwischen den elektrisch ieitfähigen Partikeln.
Nachstehend wird die Erfindung beispielhaft anhand einer Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 einen Messaufbau zur Messung des elektrischen Widerstandes.
Zur Herstellung eines Klebers wird eine Metallpulver-Grafitfaser-Mischung erzeugt und anschließend in den Kleber eingerührt. Hierbei muss das Einbringen von Luftblasen vermieden werden. Das Einrühren unter Vakuum ist von Vorteil.
Der Kleber kann auf organischer oder anorganischer Basis aufgebaut sein. Das Pulver sollte grobkörnig im Körnungsbereich 50-250μm sein und aus einem elektrisch und wärmeleitfähigen Metall bestehen. Bewährt haben sich hierbei AI, Ag, Cu, Ni-Pulver. Die Fasern sollten Faserlängen größer 0,2mm (und kleiner 0,5mm) besitzen und einen Gewichtsanteil von mind. 5% in der Faser-Pulver-Mischung tragen. Die gesamte Faser-Pulver-Mischung sollte einen Anteil von mind. 40 Gew.-% der Gesamtklebermasse betragen. Beispiel 1 :
Es werden 10Og einer Partikelmischung aus z.B. Cu-Pulver (Korngröße 70-150μm) mit Grafitfa- sern (Faserlänge 0,3mm) im Massen-Verhältnis 9:1 hergestellt. Die Mischung wird in einem Taumelmischer vorbereitet. Anschließend wird die Mischung vorsichtig in 100g eines Epoxydharzklebers eingerührt.
Mit diesem Kleber werden zwei 5mm dicke, 10x10cm2 große Kupferplatten 1 ;3 flächig miteinander verklebt. Der Klebespalt wird dazu auf 0,5mm eingestellt und mit dem Kleber 2 gefüllt. Anschließend wird der elektrische Widerstand in einfacher Weise mit einem Ohmmeter 4 mittels handelsüblicher Messspitzen gemessen (Fig. 1 ) und mit Widerstandswerten anderer Klebungen verglichen (Tabelle 1 ).
Tabelle 1 :
Bei einem Klebespalt von 1 mm und einer Klebefläche von 10cm2 zeigte ein handelsüblicher Leitkleber einen Widerstand größer 1 MΩ und der erfindungsgemäße Kleber einen Widerstand von 90Ω.
Bei einem Klebespalt von 0,5mm und einer Klebefläche von 5cm2 zeigte ein handelsüblicher Leitkleber einen Widerstand von etwa 1 kΩ, ein Ag-gefüllter (35Gew.%) Epoxy-Kleber einen Widerstand von 150Ω und der erfindungsgemäße Kleber einen Widerstand von 5Ω. Der erfindungsgemäße Kleber weist eine bedeutend bessere Leitfähigkeit (niedriger Widerstand) auf, als herkömmliche Leitkleber.
Beispiel 2:
Es werden 100g einer Partikelmischung aus z.B. Cu-Pulver (Korngröße 70-150μm) mit Grafitfa- sern (Faserlänge 0,3mm) im Massen-Verhältnis 9:1 hergestellt. Die Mischung wird in einem Taumelmischer vorbereitet. Anschließend wird die Mischung vorsichtig in 100g eines Epoxydharzklebers eingerührt. Das rohrförmige Targetsegment z.B. aus einer elektrisch leitfähigen Keramik wie ITO oder ZnO mit der Länge 300mm, Außendurchmesser 154mm und Innen- durchmesser 135mm wird nun auf das Trägerrohr mit Außendurchmesser 133mm geschoben. Der sich ergebende Bondspalt wird an einem Ende abgedichtet. Anschließend wird in die oben vorbereitete Klebermischung die Härterkomponente nach Herstellerangaben eingerührt und der Bondspalt zwischen Targetrohrsegment und Trägerrohr mit dem Kleber gefüllt. Hierbei ist auf langsames Befüllen ohne Luftblaseneinschlüse zu achten. Nach Füllen des Bondspaltes verbleibt das System in Ruhe zur Aushärtung.
Beispiel 3:
Eine Edelstahlhülse mit einem Außendurchmesser von 133mm und einer Länge von 700mm wird mit einem 500mm langen gestrickten Cu-Schlauch überzogen, der eine Wandstärke von ca. 3mm aufweist. Der mit dem Schlauch überzogenen Bereich wird gut mit einem Epoxidharz bestrichen. Anschließend wird hierauf ein 500mm langes Cr-Rohr mit einem Innendurchmesser von 136mm und einem Außendurchmesser von 155mm geschoben. Vor dem Ineinanderschieben wurde auch das Cr-Rohr von innen mit Epoxidharz benetzt. Nach dem Aushärten bei etwa 600C ergab sich eine elektrisch und thermisch gut leitfähige Verbindung.

Claims

Patentansprüche
1. Kleber, insbesondere zum Verkleben leitfähiger Materialien, aufweisend mindestens eine Klebstoffkomponente und Füllstoffe, wobei die Füllstoffe Fasern oder eine Faser- Pulver-Gemische enthalten und die Fasern und/oder Pulver aus einem elektrisch leitfähigen Material bestehen.
2. Kleber nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Pulver und/oder Fasern aus einem Material der Gruppe Ag, Au, AI, Cu1 Fe, Ni1 Edelstahl, W, Zn, C und deren Legierungen gebildet sind.
3. Kleber nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Klebstoffkomponente in eine Matrix aus Fasern oder einem Faser-Pulver-Gemisch eingebettet ist oder dass die Fasern oder das Faser-Pulver-Gemisch die Klebstoff-Matrix eingebettet sind.
4. Kleber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern ein Gewebe, Gewirke, Gestrick oder Flies bilden.
5. Kleber nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstoffe, insbesondere die Fasern, einen Anteil von 5 bis 60 Vol-% des Klebers aufweisen.
6. Kleber nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebstoffkomponente auf Basis eines Monomers oder Polymers, insbesondere auf Basis einer Epoxyverbindung oder eines Epoxydharzes gebildet ist.
7. Kleber nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebstoffkomponente bei Temperaturen kleiner 1000C aushärtbar ist.
8. Verbund aus einem Sputtertargetmaterial und einem Trägermaterial, dadurch gekennzeichnet, dass das Sputtertargetmaterial auf das Trägermaterial aufgeklebt ist und der Klebspalt durch einen Kleber nach einem der Ansprüche 1 bis 7 überbrückt ist.
9. Verbund nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Sputtertargetmaterial aus einem Werkstoff auf der Basis von Mo, Nb, Cr, W, Ta, Zr, AI, Si gebildet ist.
10. Verbund nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Sputtertargetmaterial aus einer Keramik, insbesondere auf der Basis von Zinnoxid, Zinkoxid, Titanoxid, Indiumoxid, Tantaloxid oder Nioboxid gebildet ist.
11. Verbund nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Sputtertargetmaterial als mindestens ein Sputtertargetrohr und das Trägermaterial als Trägerrohr ausgebildet sind.
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