• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Trägerplattefür Sputtertargets auseinem Verbundwerkstoff, der 5 bis 99 Gew.-% mindestens eines Refraktärmetallsaus der Gruppe Mo, W, Re, Ta und 95 bis 1 Gew.-% mindestens einerweiteren metallischen Komponente aus der Gruppe Cu, Ag, Au enthält, Verfahrenzu deren Herstellung und Einheit, die die Trägerplatte und ein Sputtertargetenthält.
    公开号:DE102004020404A1
    申请号:DE200410020404
    申请日:2004-04-23
    公开日:2005-11-17
    发明作者:Bernd Meyer；Gerd Dr. Passing；Roland Dr. Scholl；Gerhard Dr. Wötting
    申请人:HC Starck GmbH；
    IPC主号:C23C14-34
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft eine Trägerplattefür Sputtertargets,wobei die Trägerplatteaus einem Verbundwerkstoff besteht, der mindestens ein Refraktärmetallund mindestens eine weitere metallische Komponente aus der GruppeCu, Ag, Au enthält,ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Trägerplatte und Einheiten, die dieTrägerplatteund ein Sputtertarget enthalten.
    [0002] Werkstoffeim allgemeinsten Sinne zeichnen sich durch inhärente physikalische Eigenschaftenaus, fürdie oft eine theoretische Beschreibung schwer möglich ist, und die – als natürliche Grenzwerte – auch durch technischeKunstgriffe nicht „verbessert" werden können. EinWerkstoff weist häufigneben einer füreine bestimmte technische Anwendung gewünschten auch eine oder mehrerenicht gewünschteEigenschaften auf.
    [0003] Für verschiedeneAnwendungen sind neben den physikalischen Eigenschaften der Werkstoffe,wie Wärmeleitfähigkeit(WLF), linearer thermischer Ausdehnungskoeffizient (WAK) und Elastizitätsmodul(E-Modul), auch technisch/technologische Eigenschaften, wie Herstellbarkeit,Bearbeitbarkeit, Kosten von entscheidender Bedeutung.
    [0004] HoheWärmeleitfähigkeitenwerden an einen Metallen (Ag, Au, Cu, W, Mo, ...) erreicht. Geringe(0,1 bis 3 at-%) Verunreinigungen führen dabei häufig zueinem dramatischen Abfall der Wärmeleitfähigkeit.Dies hat seine Ursache beispielsweise in einer Mischkristallbildung,der Bildung intermetallischer Verbindungen oder von Zweitphasen.
    [0005] DerWAK ist in erster Nährungumgekehrt proportional zur Schmelztemperatur (Tm)des Metalls. Damit könnendie sogenannten Refraktärmetalle(W, Mo, Re, Ta, Ru) mit einer hohen Tm zwischen3700 K (W) und 2600 K (Ru) fürAnwendungen in Frage, bei denen ein sehr geringer WAK gewünscht wird(W: 4,7 × 10-6/K bis Ta: 6,8 × 10-6/K).In Tabelle 1 sind die wesentlichen Eigenschaften von Refraktärmetallenund Metallen mit hoher Wärmeleitfähigkeitzusammengestellt:
    [0006] DerE-Modul reiner Metalle korreliert in erster Nährung ebenfalls mit der Schmelztemperatur.Hohe E-Moduli, wie sie beispielsweise W, Mo, Re und Ta aufweisen,führendazu, dass sich die entsprechenden Metalle nur schwer bearbeitenlassen.
    [0007] DieHerstellung von metallischen Werkstoffen und Bauteilen mit hoherWärmeleitfähigkeitkann über dieSchmelzmetallurgie erfolgen. Kommerzielle und technische Grenzenergeben sich jedoch, wenn die Schmelztemperaturen der zu verarbeitendenMetalle überca. 2000 K liegen. Bauteile aus Metallen mit höheren Schmelztemperaturen,wie beispielsweise W, Mo, Re oder Ta, werden deshalb bevorzugt über pulvermetallurgischeVerfahren hergestellt. Dies führtzu hohen Fertigungskosten (Materialpreis, Technologiekosten, Bearbeitbarkeit).
    [0008] Grundsätzlich bietetdie Pulvermetallurgie die Möglichkeitkompliziert geformte Bauteile aus metallischen Werkstoffen weitgehendbeliebiger Zusammensetzung zu erzeugen. Somit ist es grundsätzlich möglich, beispielsweisedie in Tabelle 1 dargestellten Metalle und/oder Mischungen aus diesenMetallen pulvermetallurgisch zu gewünschten Werkstoffkombinationenzu verarbeiten.
    [0009] EntsprechendeWerkstoffe lassen sich auch durch eine Kombination pulvermetallurgischerund schmelzmetallurgischer Verfahrensschritte, beispielsweise durchsogenannte Infiltrationsmethoden herstellen. Dabei ist jedoch zubeachten, dass die gewünschtenfunktionellen Eigenschaften, des gebildeten Werkstoffes, z.B. dieWärmeleitfähigkeit,durch metallurgische Effekte, etwa Reaktionen in Folge der Bildungintermetallischer Phasen, von Mischkristallen oder von anderen Fremdphasen,die jeweils zu einer deutlichen Erniedrigung der Wärmeleitfähigkeitführen,nicht negativ beeinflusst werden dürfen.
    [0010] Aufden beschriebenen Wegen gelingt es, sogenannte Verbundwerkstoffezu erzeugen, die Komponenten mit einem geringen linearen thermischenAusdehnungskoeffizienten und einer moderaten Wärmeleitfähigkeit, etwa W, Mo, Re oderTa, und Komponenten mit einer sehr hohen Wärmeleitfähigkeit und hohem linearenthermischen Ausdehnungskoeffizienten, etwa Cu, Ag oder Au enthalten.Auf diese Weise entsteht ein Werkstoff mit relativ hoher WLF (> 200 W/m·K) beieinem vergleichsweise geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten.Diese Werkstoffe sind darüberhinaus auch gut spanend zu bearbeiten, im Gegensatz zu reinen Refraktärmetallen.
    [0011] VonNachteil ist jedoch die aufwendige Herstellung von Bauteilen nachdem Infiltrationsverfahren, das in der Regel zwei thermische Prozessebei hoher Temperatur (Sintern eines Skelett-Körpers T: > 1600 °C,Infiltrieren des porösenKörpersmit Cu, T: > 1200 °C) beinhaltet.Danach ist eine aufwendige mechanische Bearbeitung notwendig, umdie exakten Anschlussmaßezu erreichen. Wenn es durch pulvermetallurgische Verfahren gelingt,einen porösenFormkörperaus einem Refraktärmetallzu erzeugen, lässtsich auch eine einstufige Herstellung eines Verbundwerkstoffes erreichen,indem die Infiltration direkt in einem thermischen Schritt gemeinsammit der Verdichtung erfolgt.
    [0012] Für Anwendungen,bei denen Werkstoffe mit besonders geringem linearen thermischenAusdehnungskoeffizienten und nur moderater Wärmeleitfähigkeit benötigt werden, kommen Werkstoffeaus Refraktärmetallen(W, Mo, Re, Ta, ..) ohne weitere Zusätze in Betracht. Neben denhohen Werkstoffkosten, der schwierigen Herstellung dichter Bauteile(Warmumformverfahren) ist überdieseine aufwendige mechanische Präzisionsbearbeitungnotwendig.
    [0013] TypischeAnwendungen, bei denen Werkstoffe mit hoher Wärmeleitfähigkeit und einstellbarem linearemthermischem Ausdehnungskoeffizienten benötigt werden, sind Wärmesenken(sogenannte Heat Sinks). Man kann zwei wesentliche Anwendungsbereicheunterscheiden: (1) Bauteile, mit maximalerAbmessung in einer Richtung von bis ca. 5 cm und filigranen Funktionsstrukturen,bei denen es auf eine exakte Einhaltung und kostengünstige Reproduzierungder Gestalt fürgroße Stückzahlenankommt. Bei dieser Anwendungsgruppe kommt es hauptsächlich aufeine maximale WLF an. Der lineare thermische Ausdehnungskoeffizientmuss an die verbundenen Funktionsstrukturen angepasst werden. Aufgrundder geringen Längesind die absoluten Längenunterschiedebei den zu erwartenden Temperaturänderungen an den Bauteileneher gering. (2) Weniger fein strukturierte Bauteile mit maximalen Abmessungenin einer Richtung von deutlich mehr als 10 cm bis über 100cm. Dabei werden moderate Wärmeleitfähigkeitenin Kauf genommen. Wichtigere Kriterien sind dabei, der an einenFunktionswerkstoff angepasste lineare thermische Ausdehnungskoeffizient, dieeinfache Herstellbarkeit auch komplexer Strukturen, die gute mechanischeBe- und Verarbeitbarkeit und der marktfähige Preis der Bauteile.
    [0014] Bauteiledes Anwendungsbereichs (1) werden vor allem im Bereich der Mikroelektronikeingesetzt, Bauteile des Anwendungsbereichs (2) im Bereich der Leistungselektronikoder Leistungselektrik, wo großflächig hoheLeistungen von einem Funktionselement abgeführt werden müssen. Bauteiledes Anwendungsbereichs (2) werden beispielsweise als elektronischeLeistungsschalter oder als Trägerplattefür Sputtertargets eingesetzt.
    [0015] Trägerplattenfür Sputtertargetsmüssenim wesentlichen zwei Funktionen erfüllen. Zum einen muss das eigentlicheSputtertarget sicher auf der Trägerplattebefestigt werden können,zum anderen muss die Wärme,die beim Sputtervorgang entsteht, vom Sputtertarget abgeführt werden.Als Sputtertargets werden eine Vielzahl von unterschiedlichen Werkstoffeneingesetzt, die ganz unterschiedliche Werkstoffeigenschaften besitzen.Die Eigenschaften der Trägerplatte,insbesondere deren Wärmeausdehnungskoeffizient,muss an die Eigenschaften des Sputtertargets angepasst werden. Manverwendet daher derzeit bei sehr geringem WAK des Sputtertargets(5 bis ca. 10 × 10-6/K) Mo oder W als Trägerplatten. Für Sputtertargetsmit deutlich höherem WAK(15 bis 20 × 10-6/K) eignen sich Platten aus Reinstkupfer,Aluminium oder ausgewähltenSonderwerkstoffen (Al-Si, Al-SiC). Besondere Schwierigkeiten ergebensich, wenn großflächige Sputtertargetsmit geringem WAK mit der Trägerplatteverbunden werden müssen.Dann könnenbereits bei der Befestigung des Sputtertargets auf der Trägerplatte,z.B. durch Löten,aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten vonSputtertarget und Trägerplattemechanische Spannungen entstehen, die unmittelbar oder beim Sputtern zurSchädigungam Sputtertarget führen.
    [0016] Einheitenaus Trägerplatteund eigentlichem Sputtertarget müssenso beschaffen sein, dass die Verbindung zwischen der Trägerplatteund dem Sputtertarget auch unter den extremen thermischen Belastungen beimSputter-Vorgang beständigbleibt, und es insbesondere nicht zu einem Ablösen oder Brechen des Sputtertargetskommt.
    [0017] Aus EP 1 331 283 A1 isteine Einheit aus einer Trägerplatteaus einer Cu-Cr bzw. einer Cu-Zn-Legierungund einem Tantal- oder Wolfram-Target bekannt, bei der die beidenEinheiten übereine spezielle Zwischenschicht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierungmiteinander verbunden sind. Die Zwischenschicht muss eine Mindestdickevon 0,5 mm aufweisen und erlaubt die Verbindung von Materialien,deren thermische Ausdehnungskoeffizienten stark unterschiedlichsind. Das Zusammenfügenvon Trägerplatteund Targetmaterial erfolgt mittels heissisostatischem Pressen (HIP)in einer sogenannten Diffusions-Bindung. Das Einarbeiten der Zwischenschichtist aufwändigund nicht ohne weiteres auf andere Materialkombinationen übertragbar.
    [0018] Spannungen,die durch die thermische Belastung beim Sputter-Vorgang entstehen,lassen sich minimieren, indem Trägerplatteund Targetmaterial so ausgewähltwerden, dass sie sehr ähnlichethermische Ausdehnungskoeffzienten aufweisen. WO 92/17622 A1 beschreibtentsprechende Einheiten aus Trägerplatteund Targetmaterial, in denen der Wärmeausdehnungskoeffizient derTrägerplattedurch einen schichtförmigenAufbau derselben eingestellt wird. Die Trägerplatte weist neben einemGrundkörperaus Kupfer eine auf dem Grundkörperangebrachte Schicht aus Molybdänoder einer Molybdänlegierungauf. Auf dieser Schicht wird wiederum das Target angebracht. Einesolche Trägerplatteeignet sich fürTargetmaterialien, die einen Wärmeausdehnungskoeffizientenvon etwa 10 × 10-6/K aufweisen, etwa Silicium-Targets. Für andereTargetmaterialien ist eine solche Trägerplatte nicht geeignet. Zudemist die Herstellung der Trägerplattensehr aufwändig,da die obere Schicht fest mit dem Grundkörper verbunden werden muss.Zur Anwendung kommen beispielsweise Verfahren, bei denen der Druckeiner Explosionswelle ausgenutzt wird. Nachteilig ist weiterhin,dass die beschriebene Einheit nun eine zusätzliche Schwachstelle, nämlich dieVerbindung von Grundkörperund oberer Schicht, aufweist, wo es bei thermischer Belastung zumAblösender Einheiten voneinander kommen kann.
    [0019] Aufgabeder vorliegenden Erfindung ist es daher, Trägerplatten für Sputtertargetszur Verfügungzu stellen, die einfach herzustellen sind, wobei der Wärmeausdehnungskoeffizient über einenweiten Bereich gezielt eingestellt werden kann. Die Trägerplattensollen darüberhinaus hohe Wärmeleitfähigkeitbesitzen, um ein effizientes Abführender beim Sputter-Vorgang auftretenden Wärme zu erlauben.
    [0020] Eswurde nun gefunden, dass sich der Wärmeausdehnungskoeffizient sehreinfach übereinen weiten Bereich gezielt einstellen lässt, wenn die Trägerplattenaus einem Verbundwerkstoff bestehen, der Komponenten mit unterschiedlichenWärmeausdehnungskoeffizientenenthält.
    [0021] Gegenstandder Erfindung ist daher eine Trägerplattefür Sputtertargets,wobei die Trägerplatteaus einem Verbundwerkstoff besteht, der 5 bis 99 Gew.-% mindestenseines Refraktärmetallsund 95 bis 1 Gew.-% mindestens einer weiteren metallischen Komponenteaus der Gruppe Cu, Ag, Au enthält.
    [0022] Dieweitere metallische Komponente aus der Gruppe Cu, Ag, Au zeichnetsich insbesondere durch eine hohe Wärmeleitfähigkeit (320 bis 425 W/m·K) undeinen hohen WAK (ca. 14 bis 17 × 10-6/K) aus.
    [0023] Dieerfindungsgemäßen Trägerplattenzeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass der Wärmeausdehnungskoeffizientsehr einfach übereinen weiten Bereich durch Wahl der Komponenten des Verbundwerkstoffsund der jeweiligen Anteile gezielt eingestellt werden kann. In untergeordnetemMaße beeinflusstauch die Herstellung der Trägerplattedessen WAK. Die Trägerplattenweisen zudem eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf,so dass die beim Sputter-Vorgang entstehende Wärme zuverlässig abgeführt werden kann.
    [0024] DieTrägerplattebesteht aus einem Verbundwerkstoff der die Vorzüge von ausgewählten Refraktärmetallen(geringer WAK, nicht logierbar oder nicht mischbar mit ausgewählten Metallenhoher Wärmeleitfähigkeit) undMetallen mit hoher Wärmeleitfähigkeitin sich vereinigt. Je nach den Erfordernissen an den WAK, das heißt die Besonderheitendes Sputtertargets, erfolgt die Auswahl einer geeigneten oder anzustrebenden Werkstoffkombinationunter Berücksichtigungvon Werkstoff-, Herstellungs- und Kostenkriterien. In Tabelle 2 „Werkstoffauswahlzur bestmöglichenAnpassung der Trägerplattean den Targetwerkstoff sind fürden Temperaturbereich von Raumtemperatur (20°C) bis 300°C Wärmeausdehnungskoeffizientenvon ausgewähltenWerkstoffen fürSputtertargets angegeben. Des weiteren enthält Tabelle 2 in den SpaltenW-Cu, Mo-Cu, Re-Cuund Ta-Cu Angaben zum Kupfergehalt, den der entsprechende Verbundwerkstoffenthalten muss, um den gewünschten Wärmeausdehnungskoeffizientendes Targetwerkstoffes aufzuweisen. Danach ist es z.B. möglich, eineTrägerplattefür einMoSi2 – Sputtertarget(WAK: 8,2 × 10-6/K) aus einem W-Cu-Verbundwerkstoff mit40 Gew.-% Cu, aus einem Mo-Cu-Verbundwerkstoff mit 50 Gew.-% Cu,aus einem Re-Cu-Verbundwerkstoffmit 21 Gew.-% Cu oder einem Ta-Cu-Verbundwerkstoff mit 18 Gew.-%Cu zu fertigen. Tabelle2: Werkstoffauswahl zur bestmöglichenAnpassung der Trägerplattean den Targetwerkstoff
    [0025] Wieaus Tabelle 2 ersichtlich, sind in der Regel Gehalte an Kupfer von7 bis 70 Gew.- % nötig,um den Wärmeausdehnungskoeffizientendes Verbundwerkstoffes an den WAK gängiger Targetwerkstoffe anzupassen.
    [0026] Vorzugsweisebesteht die erfindungsgemäße Trägerplattedemnach aus einem Verbundwerkstoff der 10 bis 95 Gew.-% mindestenseines Refraktärmetallsund 90 bis 5 Gew.-% mindestens einer weiteren metallischen Komponenteaus der Gruppe Cu, Ag, Au enthält,insbesondere bevorzugt aus einem Verbundwerkstoff der 15 bis 95Gew.-% mindestens eines Refraktärmetallsund 85 bis 5 Gew.-% mindestens einer weiteren metallischen Komponenteaus der Gruppe Cu, Ag, Au enthält.
    [0027] Vorzugsweisehandelt es sich bei dem Refraktärmetallum W und/oder Mo, insbesondere bevorzugt um W oder Mo.
    [0028] Alsweitere metallische Komponente kommt vorzugsweise Cu oder eine Mischungaus Cu und Ag und/oder Gold zum Einsatz. Besonders bevorzugt wirdCu oder eine Mischung aus Cu und nicht mehr als 5 Gew.-% Ag und/oderGold, insbesondere bevorzugt Cu eingesetzt.
    [0029] Insbesonderebevorzugt besteht die Trägerplatteaus einem Verbundwerkstoff, der 15 bis 95 Gew.-% Mo oder W und 85bis 5 Gew.-% Cu enthält.
    [0030] Ganzbesonders bevorzugt ergänzensich die Anteile an Refraktärmetallund weiterer metallischer Komponente, abgesehen von unvermeidbarenVerunreinigungen, zu 100 Gew.-%.
    [0031] Aus 1 können für die VerbundwerkstoffeW-Cu, Mo-Cu, Re-Cu und Ta-Cu die theoretischen Cu-Gehalte in Gew.-%abgelesen werden, die der jeweilige Verbundwerkstoff enthalten muss,um einen gewünschtenWAK im Bereich von ca. 5 bis 17 × 10-6/Kaufzuweisen.
    [0032] Esist jedoch zu berücksichtigen,dass dieser Darstellung eine „volumenbasierte" Mischungsregel zugrundeliegt, die die reale Struktur des Verbundwerkstoff nicht berücksichtigt.In der Praxis sind folgende herstellungsbedingten Parameter mitzu beachten, die die gewünschtenfunktionellen Eigenschaft (WLF, WAK) des Verbundwerkstoff beeinflussenwerden: – Größe und Morphologieder Gefügebestandteile(Refraktärmetall,weitere metallische Komponente, Poren); – Anordnungder Bestandteile (durchgehendes Refraktärmetall-Netzwerk, durchgehendesNetzwerk der weiteren metallischen Komponente, Poren im Refraktärmetall,Poren in der weiteren metallischen Komponente); – Größe der Grenzflächen zwischenRefraktärmetallund weiterer metallischer Komponente, zu den Poren in der weiterenmetallischen Komponente und zu den Poren im Refraktärmetallund – Porenanteil.
    [0033] ImFalle hoher Anteile des Refraktärmetalls(99 bis 50 Vol.-%) ist die Ausbildung eines geschlossenen Netzwerkesdes Refraktärmetalls,insbesondere durch Infiltrationsverfahren möglich. In diesem Falle führt der hoheE-Modul des Netzwerkes dazu, dass der WAK bezogen auf den Cu-Gehalt „unterproportional" zunimmt. Dies istschematisch füreinen Mo-Cu-Verbundwerkstoff in 2, Bereich(I) dargestellt. Im Bereich mittlerer Volumengehalte des Refraktärmetalls(Bereich II) kann sich sowohl ein Refraktärmetall-Netzwerk, als auch ein Netzwerk derweiteren metallischen Komponente ausbilden. Welches Netzwerk sichbildet, lässtsich gezielt überdie Art der Herstellung des Verbundwerkstoffs steuern (Infiltration,Verarbeitung von Pulvermischungen). Bei höheren Gehalten an weiterermetallischer Komponente (in 2 Cu) kannman einen "überproportionalen" Einfluss des Cuauf den WAK (2, Bereich III) erwarten. DerBereich III lässtbei hohen Volumengehalten des Cu ein geschlossenes Cu-Netzwerk erwarten,was hinsichtlich des resultierenden WAK ebenfalls (wie im BereichII) überproportionalden WAK beeinflusst. Der Bereich IV steht für hohe Cu-Gehalte, bei denendie Eigenschaften (WLF, WAK) proportional zum Cu-Gehalt erwartetwerden.
    [0034] Anhandvon 2 lässtsich demnach der Bereich des erforderlichen Cu-Gehalts (Gew.-%)in einen Mo-Cu-Verbundwerkstoff bestimmen, in dem der angestrebteWAK erhalten wird.
    [0035] Derletztlich erzielte WAK wird schließlich durch die Herstellungsbedingungen,einschließlichder Auswahl der Rohstoffe beeinflusst. Durch geeignete Vorversuchezur Wahl der Werkstoffzusammensetzung und zur Einstellung der Verfahrensparameterlassen sich die notwendigen Parameter ermitteln, die die Herstellung einesVerbundwerkstoffs mit einem gewünschtenWAK erlauben.
    [0036] AlsMaß für eine besondereEignung als Werkstoff füreine Trägerplattefür Sputtertargetsoder Anwendungen mit ähnlichenAnforderungen (andere Heat Sinks) an den Werkstoff kann das Verhältnis vonWärmeleitfähigkeitzu linearem thermischem Ausdehnungskoeffizienten (WLF/WAK-Verhältnis) herangezogenwerden. Hohe WLF/WAK-Werte (> ca.23 (W/m·K)/(10-6/K)) beschreiben die Fähigkeit des Materials, große Wärmemengenbei gleichzeitig geringer wärmebedingterLängenänderung(im Falle von auftretenden Temperaturdifferenzen) des Bauteils zutransportieren.
    [0037] 3 zeigtdas WLF/WAK-Verhältnisals Funktion der WLF fürverschiedene Metalle und die Verbundwerkstoffe Mo-Cu, W-Cu, Ta-Cuund Re-Cu. Wie 3 zu entnehmen ist, lassen sichmit den Verbundwerkstoffen Mo-Cu und W-Cu besonders hohe WLF/WAK-Verhältnisseerzielen.
    [0038] Vorzugsweiseweisen die erfindungsgemäßen Trägerplattenim Temperaturbereich von 20 bis 300°C ein Verhältnis von Wärmeleitfähigkeit zu Wärmeausdehnungskoeffizientenvon > 23,8 (W/m·K)/(10-6/K), d.h. von > 23,8 × 10+6 W/mauf.
    [0039] Derlineare thermische Ausdehnungskoeffizient (WAK) ist eine Kenngröße einesFestkörpersder gemäß ASTM E228ermittelt wird.
    [0040] AlsMaßeinheitfür denWAK von Festkörpernwird zumeist 10-6/K verwendet.
    [0041] 4 zeigtdie Wärmeleitfähigkeit(WLF) verschiedener Metalle im Vergleich zur Wärmeleitfähigkeit der VerbindwerkstoffeW-Cu und Mo-Cu mit verschiedener Zusammensetzung. 4 lässt sichbeispielsweise entnehmen, dass der Mo-Cu Verbundwerkstoff MoCu 10/90,d.h. ein Verbundwerkstoff der 10 Gew.-% Mo und 90 Gew.-%Cu Cu enthält, eineWLF von nahezu 350 W/m·Kaufweist.
    [0042] ZurBestimmung der Wärmeleitfähigkeit(WLF) bis 250 W/m·Kist die Methode ASTM E1225 geeignet. Zur Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit(WLF) > 250 W/m·K wirdeine fürden Werkstoff repräsentativezylindrische Messprobe (Durchmesser: 200 mm, Länge: 40 min) mit planparallelenund exakt geschliffener Grund- und Deckfläche erzeugt. (n diese Probewerden radial zwei Bohrungen (Durchmesser: 1 mm, Länge; 100mm), in einem Längsabstandvon 20 mm symmetrisch zur Längeder Probe eingebracht. Zwei gleichartige Referenzproben werden ausmassivem Reinstkupfer (99,99 %) mit zertifizierter WLF, z.B. 400W/in·Khergestellt. Die eigentliche Bestimmung der WLF der zu bewertendenWerkstoffprobe erfolgt als Relativmessung zwischen den beiden bekanntenCu-Proben und der unbekannten Probe. Dazu wird die Werkstoffprobezwischen beiden Referenzproben aus Kupfer eingespannt. An der Unterseiteder Anordnung werden eine Heizquelle und an der Oberseite eine Kühlfläche in gutemthermischen Kontakt zu den Kupferreferenzproben angebracht. Dieso erzeugte Anordnung bestehend aus Heizquelle, 1. Referenzprobe(R1), Messprobe (M), 2. Referenzprobe (R2) und gekühlter Oberseitewird in eine Kammer mit Argon (99,999%) gegeben. Zuvor wurden indie beiden Bohrungen jeder Scheibe dünne, zuvor kalibrierte Ni-CrNi-Thermoelemente(Schenkeldurchmesser: 0,2 mm) bis in die Mitte der Scheibe eingeführt undan ein Temperaturmessgerätangeschlossen. Nun erfolgt das Aufheizen der Anordnung bis sichein konstanter Wärmestromvon der beheizten zur gekühltenSeite eingestellt hat. Für diesenZustand werden folgende 6 Temperaturen ermittelt: Temperatur derersten Referenzprobe am unteren Messpunkt (TR1u),Temperatur der ersten Referenzprobe am oberen Messpunkt (TR1o), Temperatur der Messprobe am unterenMesspunkt (TMu), Temperatur der Messprobeam oberen Messpunkt (TMo), Temperatur der zweitenReferenzprobe am unteren Messpunkt (TR2u)und Temperatur der zweiten Referenzprobe am oberen Messpunkt (TR2o). Aus diesen werden die Temperaturdifferenzen:dTR1 = TR1o – TR1u , dTM = TMo – TMu und dTR2 = TR2o – TR2u bestimmt. Die Abstände zwischen den Messpunktenin jeder Scheibe betragen genau dx = 20 mm. Wärmeleitfähigkeit (λ), Wärmestrom (Iw),Probenfläche(A) und Temperaturgradient in der Probe (dT/dx) sind nach folgenderFormel miteinander verknüpft: Iw = λ·A·(dT/dx) (Formel 1).
    [0043] Damitergibt sich fürdie Referenzproben und die Messprobe folgender Zusammenhang: IR1 w = λR1·AR1·(dTR1/dx) (Formel1a) IM w = λM·AM·(dTM/dx) (Formel1b) IR2 w = λR2·AR2·(dTR2/dx) (Formel1c).
    [0044] Unterder Voraussetzung, dass die Flächen(A) der 3 Proben und die Abstände(dx) der Thermoelemente in jeder Scheibe identisch sind und derWärmestrom(IM w) über dieunbekannte Probe (M) sich zu IM w = (IR1 w + IR2 w)/2 bestimmt, erhält man folgende Zusammenhänge, ausdenen man die gewünschteWärmeleitfähigkeit(λM) des Werkstoffes bestimmt: λR1 M = λR1·(dTR1/dTM) bzw. λR2 M = λR2·(dTR2/dTM) (Formel 2)undschließlich: λM =(λR1 M + λR2 M)/2 (Formel3).
    [0045] Dieauf diese Weise bestimmte WLF (λM) entspricht der WLF bei der mittleren WerkstofftemperaturTM = (TMo + TMu)/2. Zur Bestimmung der WLF bei anderen(zum Beispiel höherenTemperaturen) wird die Heizleistung herauf und/oder die Kühlleistungherabgesetzt. Dadurch erhältman eine höhereTemperatur im Inneren der Anordnung, und unter analoger Verwendungder oben genannten Formeln die WLF bei der neuen (höheren) Werkstofftemperatur.
    [0046] AlsMaßeinheitfür dieWärmeleitfähigkeitverwendet man in der Regel W/m·K.
    [0047] Dasin 3 verwendete Verhältnis WLF/WAK wird durch einfacheDivision der ermittelten Werkstoffkenngrößen WLF und WAK ermittelt.
    [0048] DieGeometrie der erfindungsgemäßen Trägerplattenkann in weiten Grenzen variieren und wird im wesentlichen durchdie Vorrichtung vorgegeben, in die die Trägerplatte für den Sputtervorgang eingesetztwerden soll. Die Trägerplattekann beispielsweise rund, oval, rechteckig, quadratisch, aber auchunregelmäßig geformtausgebildet sein. Die Dicke ist so zu wählen, dass die Trägerplattehinreichende Stabilitätbeim Aufbringen des Sputtertargets und während des Sputtervorgangs besitzt.
    [0049] Vorzugsweiseweist die Trägerplatteauf der Rückseite.d.h. auf der Seite, auf der das Sputtertarget nicht aufgebrachtwird, Kanäleauf, durch die währenddes Sputtervorgangs ein Kühlmittelströmenkann. Auf diese Weise lässtsich Wärmesehr effizient vom Sputtertarget und der Trägerplatte abführen.
    [0050] Gegenstandder Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Trägerplatte,wobei ein Verbundpulver enthaltend 5 bis 99 Gew.-% mindestens einesRefraktärmetallsaus der Gruppe Mo, W, Re, Ta und 95 bis 1 Gew.-% mindestens einerweiteren metallischen Komponente aus der Gruppe Cu, Ag, Au bei einemDruck von 50 – 1000MPa (500 – 10000bar) axial oder isostatisch verpresst und anschließend gesintertwird.
    [0051] GeeigneteSinterverfahren sind Vakuumsintern (0 – 0,1 MPa (0 – 1 bar)),druckloses Sintern (0,1 – 0,2 MPa(1 – 2bar)), Gasdrucksintern (0,2 – 10MPa (2 – 100bar)), HIP (Gasdrucksintern bei 10 – 400 MPa (100 – 4000 bar))und Heißpressen.Die Sinterverfahren könnenmiteinander zu mehrstufigen Sinterprozessen kombiniert werden, z.B. Phase 1: Vakuumsintern, Phase 2: HIP.
    [0052] Vorzugsweisewird ein Molybdän-Kupfer-oder Wolfram-Kupfer-Verbundpulver eingesetzt. Insbesondere bevorzugtein Molybdän-Kupfer-oder Wolfram-Kupfer-Verbundpulver, das eine Metall-Primärgröße überwiegend <2 μm und einenSauerstoffgehalt <0,8Gew.-% aufweist. Solche Verbundpulver und deren Herstellung sindaus WO 02/16063 A2 bekannt.
    [0053] Diebei der Herstellung der erfindungsgemäßen Trägerplatten einzuhaltenden Verfahrensparameter sindabhängigvon den angestrebten Eigenschaften des Verbundwerkstoffes und insbesonderevom gewünschtenAnteil der Refraktärmetalleund der weiteren metallischen Komponenten, z.B. Cu, im Verbundwerkstoff.
    [0054] DurchPressen und Sintern von Verbundpulvern lassen sich insbesondereTrägerplattenmit geringen bis zu mittleren Gehalten von 1 bis etwa 40 Gew-% anweiterer metallischer Komponente herstellen.
    [0055] DieSinterung wird im Falle der Herstellung einer Trägerplatte aus einem Mo-Cu Verbundwerkstoffvorzugsweise unter reduzierenden Bedingungen (z.B. Wasserstoff)bei einer Temperatur von 1100 bis 1300 °C, und besonders bevorzugt von1150 bis 1250°Cdurchgeführt.Die Sinterzeit beträgtvorzugsweise 1 bis 10 h, besonders bevorzugt 2 bis 5 h.
    [0056] Beispielsweiselässt sicheine Trägerplatteaus einem Mo-Cu-Verbundwerkstoff mit einem Kupfergehalt von 30 Gew.-%durch kaltisostatisches Pressen (CIP) eines Mo-Cu-Verbundpulvers ineiner Gummiform bei 200 MPa (2000 bar), Grünbearbeitung (Schleifen, Drehen)auf die Endmaßeplus bekannte Sinterschwindung, Aufheizen mit 5 K/min (wasserstoffhaltigeAtmosphäre)bis auf 1050 °C,Haltezeit bei 1050 °Cvon 30 Min, Weiterheizen mit 2 K/min bis auf 1110 bis 1150°C, Haltezeitvon 4 h bei der gewähltenTemperatur und Abbeizen auf RT mit 5 K/min erhalten. Es wird einMo-Cu-Verbundwerkstoffmit folgenden Eigenschaften erhalten: Dichte > 96 % der theoretischen Dichte (TD) (> 9,4 g/cm3),WAK: ca. 8 (+/- 1) × 10-6/K, WLF: 170 – 200 W/m·K, WLF/WAK = 22–30 (W/m·K)/(10-6/K). Die genauen physikalischen Kennwertehängenvon den Eigenschaften der verwendeten Pulver, der Verarbeitung sowieder thermische Behandlung beim Sintern bzw. der Wärmebehandlungab. Durch Variationen im Rahmen der oben genannten Parameterfensterlassen sich die gewünschtenWAK einstellen, die WLF ergibt sich in dem beschriebenen Bereich.
    [0057] Inanaloger Weise erzeugt man W-Cu-Trägerplatten, insbesondere solchemit 1 bis etwa 30 Gew.-% Cu unter Verwendung entsprechender Verbundpulver.Im Unterschied zum Mo-Cu-Werkstofferfordert das System W-Cu eine höhereSintertemperatur. Je nach Cu-Gehalt sind Sintertemperaturen bisca. 1450 °Cund Sinterdauern von ca. 4 h erforderlich.
    [0058] DieSinterung wird im Falle der Herstellung einer Trägerplatte aus einem W-Cu Verbundwerkstoffdaher vorzugsweise unter reduzierenden Bedingungen (z.B. Wasserstoff)bei einer Temperatur von 1 100 bis 1500 °C, und besonders bevorzugt von1200 bis 1450°Cdurchgeführt.Die Sinterzeit beträgtvorzugsweise 0,5 bis 10 h, besonders bevorzugt 1 bis 5 h.
    [0059] Trägerplattenaus Werkstoffen mit hohen Anteilen an Refraktärmetallen (> 60 Gew.-%) und geringst möglichemWAK (5 bis 6 × 10-6/K) werden vorzugsweise über Infiltrationeines Skeletts aus einem Refraktärmetallmit der gewünschtenweiteren metallischen Komponente, vorzugsweise Kupfer, erzeugt.
    [0060] Gegenstandder Erfindung ist daher weiterhin ein Verfahren zur Herstellungerfindungsgemäßer Trägerplattenmit einem Anteil an Refraktärmetallvon > 60 Gew.-%, wobeizunächstein Sinterkörpereines Refraktärmetallsaus der Gruppe Mo, W, Re, Ta hergestellt wird und dieser anschließend mit1 bis 40 Gew.-% einer weiteren metallischen Komponente aus der GruppeCu, Ag, Au infiltriert wird.
    [0061] ZurHerstellung des Sinterkörpersdes Refraktärmetallswird ein Refraktärmetallpulverzunächstzu einer Platte verpresst und der Presskörper anschließend beieiner Temperatur von mindestens 1700°C unter Wasserstoff gesintert.Diesen Sinterkörperinfiltriert man dann in einem zweiten Schritt mit einer Schmelzeder weiteren metallischen Komponente, vorzugsweise einer Kupferschmelze,deutlich oberhalb des Schmelzpunktes der weiteren metallischen Komponente,z.B. bei 1200 °C.Auf diese Art werden die offenen Poren des Refraktärmetallskelettsvollständigmit der weiteren metallischen Komponente gefüllt, der entstehende Körper verändert seine äußeren Abmessungennur gering, so dass – vollständig offenePorositätdes Skeletts vorausgesetzt – manden Verbundwerkstoff in seinen Eigenschaften hinsichtlich Gehaltan weiterer metallischer Komponente und damit WLF und WAK in grobenZügen vorausbestimmenkann. Die genauen Verfahrensparameter für die Einstellung eines bestimmtenWAK füreine spezielle Zusammensetzung des Ausgangspulvers lassen sich durcheinfache Vorversuche ermitteln. Die physikalischen Eigenschaften,beispielsweise WAK, WLF, Dichte, E-Modul des Verbundwerkstoffesergeben sich entsprechend der Realstruktur des Verbundwerkstoffes,sowie der primärenphysikalischen Eigenschaften der Gefügebestandteile (Refraktärmetall,weitere metallische Komponente, Poren).
    [0062] Trägerplattenaus Verbundwerkstoffen, bei denen aufgrund eines gewünschtenhohen WAK von >ca. 11 × 10-6/K der Gehalt an weiterer metallischerKomponente, z.B. der Gehalt an Cu, sehr hoch sein muss (beispielsweise70 bis 90 Gew.-%), lassen sich sehr einfach über Pressen und Umformen geeigneterAusgangspulver herstellen. Indem man Verbundpulver mit entsprechendhohen Gehalten an weiterer metallischer Komponente oder einfacheMischungen aus Pulver der weiteren metallischen Komponente und Refraktärmetallpulvermischt, verpresst und durch einen Umformschritt, wie beispielsweiseSchmieden, Walzen u.ä.,bis auf > 95 % dertheoretischen Dichte (TD) verdichtet, erhält man eine Trägerplattemit den gewünschtenEigenschaften. Es ist jedoch auch hier zu berücksichtigen, dass die Einstellungder Eigenschaften, etwa WAK, WLF und E-Modul, von der „Realstruktur" des Werkstoffe,und damit von seiner konkreten Herstellung abhängt. Bei der Anwendung vonUmformverfahren ist im Bedarfsfall eine Glühung unterhalb des Schmelzpunktesder weiteren metallischen Komponente sinnvoll, um negative Einflüsse derKaltverfestigung auf die funktionellen Eigenschaften zu vermeiden.
    [0063] Gegenstandder Erfindung sind weiterhin Einheiten, die ein Sputter-Target undeine erfindungsgemäße Trägerplatteenthalten.
    [0064] BevorzugteTargetmaterialien sind solche, die einen WAK besitzen, der im Bereichvon 5 bis 16 × 10-6/K liegt und die darüber hinaus aufgrund ihrer mechanischenFestigkeitseigenschaften (Bruchverhalten, Sprödigkeit) eine Trägerplatteerfordern, die die Entstehung mechanischer Spannungen während desBefestigens (Bonden) und/oder währenddes Einsatzes in einer Sputteranlage weitgehend verhindert. EinigeBeispiele sind in Tabelle 2 genannt. Die Auswahl ließe sichjedoch fast beliebig erweitern, da die Materialvielfalt für Sputtertargetssehr groß ist.
    [0065] 6 zeigteine erfindungsgemäße Einheitmit einer erfindungsgemäßen Trägerplatte(1), auf der das Sputter-Target (2) aufgebrachtist. Die Einheit ist wiederum auf einer Befestigungsplatte (3),die z.B. aus Kupfer bestehen kann, angeordnet. Die an der Unterseiteder Trägerplatteerkennbaren Kanäledienen der Zu- und Abfuhr eines Kühlmediums während des Sputtervorgangs.Die Trägerplattekann eine oder mehrere Nuten zur Aufnahme von Dichtungsringen oder-bändernaufweisen, z. B. um die Trägerplatte(2) zur Befestigungsplatte (3) abzudichten (nichtgezeigt). Zur Befestigung eines Sputter-Targets auf der Trägerplatteverwendet man häufigein niedrig schmelzendes Lot auf Zinn-, Indium-, Blei- oder Silberbasis.Sofern die Benetzung des Sputter-Targets und/oder der Trägerplatteungenügendist, empfiehlt sich das Aufbringen einer dünnen Cu-Zwischenschicht, aufdie dann das Lot eine hinreichende Benetzung und damit bessere Haftvermittlungzwischen Sputter-Target und Trägerplatteerlaubt.
    [0066] DieErfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen näher erläutert, wobeidie Beispiele das Verständnisdes erfindungsgemäßen Prinzipserleichtern sollen, und nicht als Einschränkung desselben zu verstehensind.
    [0067] Beiden Prozentangaben handelt es sich, sofern nicht anders angegeben,um Gewichtsprozent.
    [0068] DieHerstellung einer erfindungsgemäßen Trägerplatteerfolgte in einer Vorrichtung, wie sie schematisch in 5 wiedergegebenist. Eine Verbundpulvermischung (1), die zu 80 Gew.-% aus W und zu 20 Gew.-%aus Cu bestand, wurde in eine Gummiform (2) rüttelnd eingefüllt. Aufdem Boden der Gummiform (2) befand sich ein profilierteroberflächlichpolierter Metallkörper(3). Die Gummiform wurde durch einen Stützkäfig (4) gehalten.Die Gummiform (2) wurde um den oberen Rand des Stützkäfigs (4)gelegt. Danach wurde die Oberflächeder Pulverschüttungmit einer zweiten Gummiform, die als Deckel (5) dient,verschlossen. Dieser wurde um den Stützkäfig (4) und die Gummiform(2) gestülpt,um ein dicht abgeschlossenen Raum für das zu verpressende Pulverzu bilden. Zur Fixierung der Anordnung wurde ein Sicherungsband(6) so befestigt, dass eine Abdichtung der gefüllten Gummiform,bestehend aus Gummiform (1) und Deckel (5) erreichtwurde. Danach erfolgte das Evakuieren der Gummiform durch Einstecheneiner Kanüle(7), die an eine Vakuumpumpe (8) angeschlossenwar. Nach einer Dauer von 10 min wurde die Kanüle (7) aus der Gummiform(5) herausgezogen. Dabei verschließt sich das Einstichloch derKanüleselbsttätig.Die so vorbereitete Gummiform wurde in eine nicht dargestellte hydrostatischePresse (CIP) eingeführt.Durch Aufbringen eines Druckes von 4000 bar erfolgte die Verdichtungder Pulvermischung bis zu einer Pressdichte von 9,3 g/cm3. Der nicht verformbare profilierte oberflächlich polierteMetallkörper(3) wirkt als Prägewerkzeug.Bedingt durch die Wahl des Profils, die Oberflächenbeschaffenheit und dieRückfedereigenschaftendes verpressten Pulvers löstensich Pulverpressling und der profilierte oberflächlich polierte Metallkörper (3)währenddes langsamen Zurückfahrensdes hydrostatischen Pressdruckes voneinander. Nach Öffnen derGummiform konnte der Presskörperentnommen werden. Der so entstandene Presskörper besaß eine gut abgeformte Unterseite,aber auch weniger exakt geformte Randbereiche, die während desPressvorgangs in direktem Kontakt zur Gummiform standen. Der Presskörper wurdedeshalb einer spanenden mechanischen Bearbeitung unterzogen. Aufdiese Weise entstand ein gepresster Pulverformkörper mit einer glatten Oberseiteund einem zylindrischen Randbereich.
    [0069] Diesergepresste Pulverformkörperwurde in einem Sinterofen unter reduzierend wirkender Wasserstoffatmosphäre bis zueiner Temperatur von 1450°Caufgeheizt. Nach einer Haltezeit von 2 h wurde die Temperatur bisauf Raumtemperatur erniedrigt und der Sinterkörper aus dem Ofen entnommen.Bedingt durch eine lineare Sinterschwindung von etwa 15 % entstandein im Vergleich zum gepressten Pulverformkörper in allen Raumrichtungengleichmäßig verkleinerterSinterkörper.Dieser Sinterkörperbesaß eineDichte von 15,1 g/cm3, einen linearen thermischenAusdehnungskoeffizienten von 6 × 10-6/K, sowie eine Wärmleitfähigkeit von 185 W/m·K. Zurweiteren Verarbeitung des Sinterkörpers zu einer Trägerplattewurden die beiden ebenen Funktionsflächen und der zylindrische Teilauf das Endmaß spanendbearbeitet, die aufgeprägteKühlstruktur erfordertkeine Bearbeitung. Weiterhin wurden Gewinde angebracht, die einespätereBefestigung mit einer Grundplatte erlauben, die es ermöglicht,die Kühlstrukturan der Sputteranlage zu befestigen.
    [0070] Aufdie so hergestellte W-Cu-Trägerplattewurde ein keramisches WSi2-Target aufgebracht.Dies erfolgte durch Auflötendes Targets auf der ebenen, nicht profilierten Seite der Trägerplatte.Da das gewähltekeramische WSi2-Target im Temperaturbereichvon RT bis 300°Ceinen linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 6 bis 6,5 × 10-6/K aufweist, konnte nach Vorbehandlungder zu lötendenOberflächenin einem Lötofenunter geeigneter Atmosphäreeine stoffschlüssigeVerbindung zur Trägerplattemit hoher Haftkraft und damit hohem Wärmeableitvermögen erzeugtwerden.
    [0071] Für den Fall,dass bei Einsatz anderer Sputter-Targets oder von Trägerplattenanderer Werkstoffzusammensetzungen eine Vorbehandlung der zu fügenden Oberflächen keineausreichende Benetzung des Lötwerkstoffeszulässt,werden eine oder beide Oberflächenmit einer dünnen, über einBeschichtungsverfahren aufgebrachten Cu-Schicht versehen (0,001 – 100 μm), für die esbei Verwendung der einschlägigenLötwerkstoffekeine Benetzungsprobleme geben wird. Auf diese Weise entsteht eineVerbindung des Sputtertargets mit der Trägerplatte, die weder bei derHerstellung dieser Verbindung noch zu einem späteren Zeitpunkt in der Sputteranlageeiner kritischen mechanischen Spannungsbeanspruchung ausgesetztwird. Damit wird verhindert, dass der spröde Targetwerkstoff beschädigt wird(Rissbildung) oder sich aufgrund von Spannungen von der Trägerplatteablöst,wodurch lokal die Kühlungdrastisch verringert würde,was zu verstärktenSpannungen bis hin zum Abfallen des Sputter-Targets von der Trägerplatte führen kann.Dadurch könnendie Sputteranlage und die zu erstellenden Bauteile zerstört werden.
    [0072] ReinesMolybdänpulver(Körnung < 10 μm) wurdewie in Beispiel 1 beschrieben verpresst. Die Oberseite und der Umfangdes Presslings wurden eben bzw. zylindrisch geschliffen. Der soerzeugte Presskörper wurde4 h bei einer Temperatur von 1700 °C unter reduzierender Gasatmosphäre gesintert.Danach wurde der Sinterkörperentnommen und durch Ausmessen des Volumen (VPK)und Messung der Masse (mPK) die Dichte ρPK =mPK/VPK bestimmt.Diese betrug 4,5 g/cm3. Aus der Dichte ρPK desSinterkörpersund der Dichte reinen Molybdäns(ρMo = 10,2 g/cm3)lässt sichdas Porenvolumen (VPor) gemäß VPor = 100 × ρPK/ρMo bestimmen.Das Porenvolumen betrug 44,1 %. Anhand des bestimmten Porenvolumensund der Abmessungen des Sinterkörperslässt sichdie Menge an Kupfer bestimmen, die benötigt wird, um das Porenvolumenvollständigauszufüllen,d.h. den Sinterkörpervollständigzu infiltrieren. Bei einer Masse des Mo-Skelett-Sinterkörpers von1 kg (Volumen: 222 cm3) liegt ein Porenvolumenvon 98 cm3 vor, für das 877 g Kupfer erforderlichsind (ρCu = 8,96 g/cm3),um den Sinterkörpervollständigzu infiltrieren. In diesem Falle würde ein InfiltrationswerkstoffMo-Cu (53 % Mo/47 % Cu) vorliegen, der einen WAK von ca. 8 × 10-6/K aufweist. Eine genaue Einstellung desWAK erfolgt typischer Weise durch Experimente und Messung des tatsächlichenAusdehnungskoeffizienten. Aufgrund der nicht exakt zu beschreibendenWirkung des Mo-Skelettsauf den WAK sind Experimente füreine zuverlässigeEinstellung eines gewünschtenWAK notwendig. Die Endbearbeitung der Funktionsflächen erfolgtdurch Drehen oder Schleifen.
    [0073] ZurHerstellung einer erfindungsgemäßen Trägerplattekann auch eine geeignete Pulvermischung einem Umformprozess unterworfenwerden. Dazu wird beispielsweise eine Mischung aus 10 kg Mo-Pulver(< 10 μm) und 8,77kg Cu-Pulver (< 50 μm) in einerrechteckigen evakuierten und luftdicht verschlossenen Gummiform(30 cm × 50cm × 6cm = 9 dm3) unter einem Druck von 200 MPa(2000 bar) hydrostatisch gepresst. Die Dichte betrage danach 5,1g/cm3. Durch eine Umformung in einer Schmiedepresseerfolgt eine Verdichtung auf 8,4 g/cm3.Ein derartiger Mo-Cu-Verbundwerkstoff mit einem Cu-Gehalt von 47Gew.-% besitzt ein durchgängigesCu-Netzwerk. Es ist ein WAK von etwa 10 × 10-6/Kzu erwarten. Eine genaue Einstellung des WAK erfolgt typischer Weisedurch Experimente und Messung des tatsächlichen Ausdehnungskoeffizienten.Aufgrund der nicht exakt zu beschreibenden Wirkung des Cu-Netzwerkesauf den WAK sind Experimente füreine zuverlässigeEinstellung des WAK notwendig. Die Endbearbeitung der Funktionsflächen erfolgtdurch Drehen oder Schleifen.
    权利要求:
    Claims (10)
    [1] Trägerplattefür Sputtertargets, dadurchgekennzeichnet, dass die Trägerplatteaus einem Verbundwerkstoff besteht, der 5 bis 99 Gew.-% mindestenseines Refraktärmetallsaus der Gruppe Mo, W, Re, Ta und 95 bis 1 Gew.-% mindestens einerweiteren metallischen Komponente aus der Gruppe Cu, Ag, Au enthält.
    [2] Trägerplattegemäß Anspruch1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Refraktärmetallum W und/oder Mo handelt.
    [3] Trägerplattegemäß wenigstenseines der Ansprüche1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der weiteren metallischenKomponente um Cu handelt.
    [4] Trägerplattegemäß wenigstenseines der Ansprüche1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbundwerkstoff 15 bis95 Gew.-% Mo oder W und 85 bis 5 Gew.-% Cu enthält.
    [5] Trägerplattegemäß wenigstenseines der Ansprüche1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte im Temperaturbereichvon 20 bis 300°Cein Verhältnisvon Wärmeleitfähigkeitzu Wärmeausdehnungskoeffizientenvon > 23,8 × 10+6 W/m aufweist.
    [6] Verfahren zur Herstellung einer Trägerplattegemäß wenigstenseines der Ansprüche1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbundpulver enthaltend99 bis 5 Gew.-%mindestens eines Refraktärmetallsaus der Gruppe Mo, W, Re, Ta und 1 bis 95 Gew.-% mindestens einerweiteren metallischen Komponente aus der Gruppe Cu, Ag, Au bei einemDruck von mindestens 50 MPa verpresst und anschließend gesintertwird.
    [7] Verfahren gemäß Anspruch6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Molybdän-Kupfer- oder Wofram-Kupfer-Verbundpulver eingesetztwird, das eine Metall-Primärgröße überwiegend <5 μm und einenSauerstoffgehalt <0,8Gew.-% aufweist.
    [8] Verfahren zur Herstellung einer Trägerplattegemäß wenigstenseines der Ansprüche1 bis 5, wobei der Anteil an Refraktärmetall > 60 Gew.-% beträgt, dadurch gekennzeichnet,dass zunächstein Sinterkörpermindestens eines Refraktärmetallsaus der Gruppe Mo, W, Re, Ta hergestellt wird und dieser anschließend mit1 bis 40 Gew.-% mindestens einer weiteren metallischen Komponenteaus der Gruppe Cu, Ag, Au infiltriert wird.
    [9] Einheit enthaltend ein Sputter-Target und eine Trägerplattegemäß wenigstenseines der Ansprüche1 bis 5.
    [10] Einheit gemäß Anspruch9, dadurch gekennzeichnet, dass das Sputter-Target und die Trägerplattemittels einer Bindeschicht miteinander verbunden sind.
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    KR101499409B1|2015-03-05|냉각판, 그 제조방법 및 반도체 제조 장치용 부재
    US5746267A|1998-05-05|Monolithic metal matrix composite
    KR101237578B1|2013-02-26|열전도율이 높은 금속기질 복합체
    CA1322662C|1993-10-05|Brazed thermally-stable polycrystalline diamond compact workpieces and their fabrication
    ES2240484T3|2005-10-16|Procedimiento de produccion de un producto abrasivo que contiene diamante.
    KR100402986B1|2004-03-20|개선된성질을갖는연마용콤팩트의제조방법
    US4838935A|1989-06-13|Method for making tungsten-titanium sputtering targets and product
    US4834938A|1989-05-30|Method for making composite articles that include complex internal geometry
    Halbig et al.2013|Characterization of silicon carbide joints fabricated using SiC particulate-reinforced Ag–Cu–Ti alloys
    EP0834594B1|2004-11-10|Verfahren zur herstellung eines sputtertargets
    CN101361184B|2011-04-13|铝-碳化硅复合体和使用该复合体的散热零件
    US5045972A|1991-09-03|High thermal conductivity metal matrix composite
    JP4080030B2|2008-04-23|半導体基板材料、半導体基板、半導体装置、及びその製造方法
    US6933531B1|2005-08-23|Heat sink material and method of manufacturing the heat sink material
    US7528413B2|2009-05-05|Sintered diamond having high thermal conductivity and method for producing the same and heat sink employing it
    US6264882B1|2001-07-24|Process for fabricating composite material having high thermal conductivity
    KR100219930B1|1999-09-01|초경질 복합부재 및 이의 제조방법
    US6309737B1|2001-10-30|Circuit substrate
    US6248290B1|2001-06-19|Functionally gradient material and method for producing the same
    US7282265B2|2007-10-16|Composite material having high thermal conductivity and low thermal expansion coefficient, and heat-dissipating substrate, and their production methods
    JP4304921B2|2009-07-29|高熱伝導性放熱材料及びその製造方法
    KR100637635B1|2006-10-23|Silicon Carbide Composites, Method of Manufacturing the Same, and Heat Dissipation Parts Using the Same
    US7180178B2|2007-02-20|Semiconductor heat-dissipating substrate, and manufacturing method and package therefor
    Upadhyaya2001|Materials science of cemented carbides—an overview
    EP0272081B1|1992-07-01|Gesinterter Verbundpresskörper mit grosser Härte
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    TW200604362A|2006-02-01|
    WO2005106068A1|2005-11-10|
    EP1743047A1|2007-01-17|
    DE102004020404B4|2007-06-06|
    US20070205102A1|2007-09-06|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-11-17| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2007-05-10| 8127| New person/name/address of the applicant|Owner name: H. C. STARCK GMBH & CO. KG, 38642 GOSLAR, DE |
    2007-11-29| 8364| No opposition during term of opposition|
    2007-12-27| 8327| Change in the person/name/address of the patent owner|Owner name: H.C. STARCK GMBH, 38642 GOSLAR, DE |
    2010-02-18| 8339| Ceased/non-payment of the annual fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE200410020404|DE102004020404B4|2004-04-23|2004-04-23|Trägerplatte für Sputtertargets, Verfahren zu ihrer Herstellung und Einheit aus Trägerplatte und Sputtertarget|DE200410020404| DE102004020404B4|2004-04-23|2004-04-23|Trägerplatte für Sputtertargets, Verfahren zu ihrer Herstellung und Einheit aus Trägerplatte und Sputtertarget|
    PCT/EP2005/003757| WO2005106068A1|2004-04-23|2005-04-09|Trägerplatte für sputtertargets|
    US11/568,218| US20070205102A1|2004-04-23|2005-04-09|Support plate for sputter targets|
    EP20050731108| EP1743047A1|2004-04-23|2005-04-09|Trägerplatte für sputtertargets|
    TW094112794A| TW200604362A|2004-04-23|2005-04-22|Backing plate for sputter targets|
    [返回顶部]