Brevet FR2458599A1 — publié le 19810102

L'invention concerne une cible à bombardement ioni- que, en particulier une cible de grandes dimensions, constituée par la cible proprement dite faite d'un matériau ne supportant pas la soudure tendre, et par un support métallique. Au cours d'un bombardement (diffusion cathodique) par des ions riches en énergie, il se détache de la cible des parzticules, qui, à leur tour, sont précipitées sur un substrat à recouvrir, et y forment une couche fermement adhérente, cons- tituée par le matériau de la cible. Quand on la bombarde avec des ions, la surface de la cible dégage de la chaleur, qui doit être évacuée au moyen d'éléments refroidissants appropriés, car la cible s'échauffe- rait trop et se décomposerait ou fondrait. Cette évacuation de la chaleur s'effectue généralement par la face arrière de la cible, c'est-à-dire par une plaque métallique porte-cible bien refroidie de l'extérieur, La cible proprement dite doit être reliée à cette plaque fermement au point de vue mécanique, et de façon à réaliser un bon transfert calorique. Il est souvent nécessaire, en outre, qu'il existe une liaison bonne conductrice électrique entre la face arrière de la cible et la plaque sup- port. On doit également éviter, autant que possible, les ten- sions mécaniques entre la cible et la plaque support, comme il peut en survenir par exemple s'il se produit des différences de refroidissement ou d'échauffement de la cible et du support, afin que la cible ne soit pas détruite, surtout lorsqu'elle est cons- tituée par un matériau fragile. Pour fixer la cible sur le support métallique, on opère habituellement par soudure tendre ou par brasure, ou par collage. Pour souder, et en particulier lorsque le matériau de la cible n'est pas lui-même soudable, oh doit encore déposer sur la cible des couches métalliques intermédiaires, par exemple par pulvérisation, vaporisation ou électrolyse, afin que la cible soit soudable. Pour coller, on utilise généralement des colles sans sortant par exemple des résines époxy, dans lesquelles, pour améliorer la conductivité thermique et obtenir une conduc- tivité électrique, on incorpore des substances pour la plupart bonnes conductrices de l'électricité, comme par exemple des poudres, des billes, des fils ou des tre4is., métalliques ou de graphite. Ces liaisons par collage présentent cependant cet 2.- 2458599 2.- inconvénients qu'après durcissement, les colles ne sont plus aptes à une déformation plastique, et qu'en conséquence, des tensions mécaniques apparaissent dans la couche d'adhésif, si la cible et le support présentent des coefficients de dilata- tion thermique différents, et qu'ils s'échauffent ou se refroi- dissent différemment comme c'est généralement le cas. Notamment si la cible et le support sont de dimensions élevées, par exem- ple de 20 à 200 cm ce procédé échoue, car les tension mécani- ques deviennent trop élevées et conduisent à la rupture de la cible ellemême ou de la couche d'adh6sif. Si, par exemple, on soumet une cible de 200cm, en une combinaison quartz-cuivre, à une différence de température d'environ 150o0, il s'en suit une différence de dilatation de 0,45 cm environ. De plus, avec les cibles collées, le remplacement de la cible rencontre des difficultés, car la cible ne se sépare du support que difficilement, et des restes d'adhésif rendent le réemploi difficile. En conséquence, le procédé habituel de liaison entre la cible et le support est la soudure, en particulier la soudure tendre, car si l'on choisit une soudure appropriée, avec une faible limite d'allongement et un durcissement peu élevé, comme par exemple l'indium, le plomb, l'étain ou leurs alliages, les tensions mécaniques restent faibles, l'adhérence est suffi- sante, et les conductivités thermique et électrique sont bonnes. La soudure tendre présente, par rapport à la brasure, l'avantage de comporter un point de solidification moins élevé, et, de ce fait, las différences de coefficient de dilatation thermique entre la cible et le support, conduisent à des tensions mécani- ques internes moins élevées, au cours du refroidissement, de- puis la température de soudure. Un autre avantage de la liaison par soudure tendre consiste en ce que les résidus de la cible consommée, c'est-à- dire pulvérisée, sont faciles à éliminer par chauffage à la tem- pérature de fusion de la soudure, et que l'on peut placer une nouvelle cible sur le même support. Les liaisons par soudure présentent cependant cet inconvénient, que si le matériau de la cible est inapte à la soudure, notamment à la soudure tendre, on doit d'abord déposer sur cette cible une couche métallique apte à la soudure généralement par vaporisation ou pulvérisa- tion. 3.- Mais cette opération rencontre des difficultés, surtout si les dimensions sont élevées, par exemple si les dia- mètres des cibles sont de 20 à 100 cm ou plus, car on ne dis- pose généralement pas d'aussi grandes installations de vaporisa- tion ou de pulvérisation. Le but de l'invention est donc de proposer une ci- ble, notamment de grandes dimensions, constituée par une cible proprement dite, inapte à la soudure tendre, et par un support métallique, qui porte une couche de soudure tendre entre la ci- ble et le support, dans laquelle on n'a pas besoin de métalli- ser la surface de la cible et qui est cependant apte à la soudu- re, sans que de grandes tensions mécaniques apparaissent entre la cible et le support, en cas d'échauffement ou de refroidis- sement différents. A cet effet, l'invention propose qu'entre la cible et le support, on dispose une couche d'adhésif, une feuille mé- tallique et une couche de soudure tendre. Sur la cible, on colle, au moyen d'un adhésif exempt de solvant et contenant, pour améliorer la conductivité thermique et lui conférer une conductivité électrique, de préférence de la poudre, des billes, des fils ou des treillis métalliques, ou de graphite, une feuille métallique mince ayant une bonne apti- tude à la soudure. L'épaisseur de cette feuille métallique se situe, en général, entre 10 et 1000 p y de préférence entre 20 et 200/J. L'épaisseur de feuille recommandée se situe vers P; comme matériau, on peut utiliser tous les métaux et allia- ges mouillables par la soudure, de préférence cependant l'argent, le cuivre, le nickel et leurs alliages, et avant tout les allia- ges fer-nickel et fer-nickel-cobalt, pour lesquels le coefficient de dilatation de la feuille métallique peut être avantageusement adapté à celui du matériau de la cible. L'épaisseur de la feuille métallique est ici telle- ment faible, qu'elle participe à la dilatation thermique du ma- tériau de la cible, sans que se produisent, en raison du module d'élasticité et du coefficient de dilatation thermique de la feuille et de la cible, des tensions importantes dans la couche d'adhésif, tensions qui pourraient entra ner la rupture de la cible. La combinaison de la cible avec la feuille métalli- que collée, peut Otre soudée sur la plaque support selon les 4.- procédés connus avec une soudure tendre à bas point de fusion, la température d'application de la soudure tendre devant être adaptée à la résistance thermique de courte durée de l'adhésif. Les soudures tendres qui se sont révélées adaptées à ce problème, sont à base dtindium, d'étain et de plomb. La figure représente schématiquement un mode de réalisation exemplaire de la cible selon l'invention. Elle se compose de la cible 1 proprement dite, par exemple en quartz, carbone, silicium ou intrure de silicium, à laquelle se trouve liée, par l'intermédiaire d'une couche d'adhésif 3, par exemple en résine époxy, une feuille métallique 4. Cette feuille métal- lique 4 est soudée sur la plaque support 2, au moyen de la couche de soudure tendre 5, par exemple une soudure à l'indium. La pla- que support 2 est constituée par exemple par du cuivre ou de l'acier, et elle est refroidie de l'extérieur, de préférence au moyen d'un refroidissement par eau. 5.- R E V E N D I C A T I 0 N S REVENDICATIONS 1.- Cible, en particulier de grandes dimensions, constituée par la cible proprement dite, inapte à la soudure tendre, et par un support métallique, cible caractérisée en ce que l'on dispose d'abord, entre la cible (1) et le support (2) une couche d'adhésif (3), une feuille métallique (4) et une cou- che de soudure tendre (5). 2.- Cible selon la revendication 1 caractérisé en ce que la couche d'adhésif (3) contient de la poudre, des bil- les, du fil ou un treillis métallique ou graphitique. 3.- Cible selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérise en ce que la feuille métallique (4) présente une épaisseur de 20 à 200 P. 4.- Cible, selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la feuille métallique (4) est cons- tituée par du cuivre, de l'argent, du nickel, du fer ou leurs alliages. 5.- Cible selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les coefficients de dilatation thermique de la feuille métallique (4) et de la cible (1) sont ajustés par le choix du matériau constituant la feuille. 6.- Cible selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la couche de soudure (5) est cons- tituée par de l'indium, du plomb, de l'étain ou leurs alliages.