[發(fā)明專利]一種鎂靶材與銅背板焊接的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011290462.3
• 申請(qǐng)日: 2020-11-18
• 公開（公告）號(hào): CN112355461A
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王永超;居炎鵬;趙澤良;仝紅巖;王留土;鄭海強(qiáng);史豪杰;陳耘田;郭利樂(lè);劉占軍;李偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南東微電子材料有限公司
• 主分類號(hào): B23K20/10
• 分類號(hào): B23K20/10;B23K20/24;B23K20/26;B23K20/14;B23K20/22
• 代理公司: 鄭州浩翔專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 41149
• 代理人: 李偉

本發(fā)明提供了一種鎂靶材與銅背板焊接的方法，現(xiàn)有技術(shù)中，包括熱等靜壓、電子束、離子焊等方法進(jìn)行焊接靶材，容易造成靶材變形及靶材晶粒尺寸異常長(zhǎng)大，而且不利控制成本，如果通過(guò)既能降低成本，還保證濺射需要的焊接強(qiáng)度，可以在傳統(tǒng)焊接上進(jìn)行創(chuàng)新，本發(fā)明從降低成本和阻止鎂靶材氧化為出入點(diǎn)，發(fā)明內(nèi)容有：對(duì)鎂靶材和背板焊接面進(jìn)行處理；將鎂靶材和背板、釬料塊放置氬氣氣氛平臺(tái)中實(shí)施釬焊，實(shí)施釬焊的溫度略高于釬料熔點(diǎn)即可。該平臺(tái)具有抽真空和能在線操作功能，大大降低了制造成本，而且從釬料成分上進(jìn)行改進(jìn)，有助于提升焊接結(jié)合強(qiáng)度，經(jīng)該發(fā)明方法實(shí)施的焊接強(qiáng)度都能達(dá)50Mpa以上。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于靶材制造的領(lǐng)域，尤其涉及一種鎂靶材焊接方法。

背景技術(shù)

鎂靶材因其比重小，高的比強(qiáng)度和比剛度、優(yōu)良的減震性和電磁屏蔽性、很好的回收性等優(yōu)點(diǎn)，在半導(dǎo)體、電子等方面有著廣泛的應(yīng)用前景。鎂靶材在濺射中，受到高能粒子轟擊而受熱，鎂靶材與背板之間焊層就會(huì)受到熱量依靠背板導(dǎo)走，如果焊層的焊合率低、焊接強(qiáng)度低下就導(dǎo)致靶材脫落的風(fēng)險(xiǎn)。目前靶材與背板焊接方法有擴(kuò)散焊接、電子束焊接、摩擦焊接、釬焊等方式，由于鎂靶材極易氧化的特性，優(yōu)先采用釬焊方式，而且也能控制成本。

但是鎂靶材與釬料融合性較低，焊接強(qiáng)度低，關(guān)于這方面報(bào)道也很鮮見。專利號(hào)CN110643959A中公開是一種鎂靶材的制造方法，著重是靶材前期制造方法，沒(méi)有涉及后期鎂靶材與背板焊接部分。然而有的從靶材結(jié)構(gòu)方面著手來(lái)增加焊接強(qiáng)調(diào)，如專利號(hào)CN10441628A中通過(guò)改善焊接面結(jié)構(gòu)形式如增加螺紋等方法加強(qiáng)焊接強(qiáng)度，但這增加了加工難度和成本。專利號(hào)CN104625389A中是從背板上加工出對(duì)應(yīng)的凹槽，然后將靶材裝配后，靠熱等靜壓方法使靶材與背板焊合，雖然能避免靶材的氧化問(wèn)題，但是熱等靜壓成本高，還難以保證靶材原始的細(xì)小晶粒。另外鎂靶材焊接面在暴露空氣氣氛下焊接極易氧化，極大地阻止了鎂靶材焊接面與釬料的冶金結(jié)合性。

因此，為了實(shí)現(xiàn)鎂靶材與背板的焊接，本發(fā)明將鎂靶材置于與空氣隔絕的氣氛中進(jìn)行釬焊，焊接的強(qiáng)度完全滿足濺射靶材的要求。

馮波.一種鎂靶材的制造方法，CN110643959A[P]. 2020.

姚力軍，相原俊夫等. 靶材組件及其制造方法，CN10441628A[P]. 2015.

羅俊鋒，李勇軍等. 一種集成電路封裝材料用鋁合金濺射靶材的焊接方法，CN104625389A[P]. 2015。

發(fā)明內(nèi)容

現(xiàn)有技術(shù)中，存在鎂靶在釬焊過(guò)程中氧化的問(wèn)題，以及釬料與背板之間冶金結(jié)合不足的問(wèn)題，為了解決這些問(wèn)題，本發(fā)明提供一種鎂靶材與背板焊接的方法，首先，根據(jù)圖1示意圖所示，提供一種具有抽真空的加熱平臺(tái)1，且該平臺(tái)有密封罩2，密封罩2具有兩個(gè)手孔3和一個(gè)透明的觀察窗（示意圖未示出）。手孔接有耐高溫的手套（示意圖未示出），可以通過(guò)手套在加熱平臺(tái)密封操作，觀察窗能觀察到內(nèi)部工作情況，加熱平臺(tái)1具有填充氬氣的功能。

發(fā)明技術(shù)方案具體步驟：

對(duì)鎂靶材和背板焊接面進(jìn)行處理：先將鎂靶材和銅背板焊接面用鋼刷打磨后，在丙酮中清洗去除油污，再在50g/L NaOH、10g/L Na₃PO₄堿溶液清洗10～20s后，用去離子水清洗，最后真空干燥。

將鎂靶材和背板、釬料塊放置加熱平臺(tái)1上，其中釬料塊分別置于鎂靶材和背板的焊接面上，蓋上密封蓋2抽真空至100Pa～300Pa，這時(shí)的真空度能有效防止鎂靶材氧化，通入氬氣使內(nèi)部氣壓為一個(gè)大氣壓，保持內(nèi)外氣壓平衡；開啟加熱平臺(tái)預(yù)熱，待釬料塊完全熔融。

用手持超聲波儀振動(dòng)施加在靶材和背板的釬料上，超聲波儀在熔融的釬料上反復(fù)移動(dòng)至釬料完全浸潤(rùn)在焊接面上，保持60min～120min后，緩慢冷卻至室溫。

將靶材與銅背板焊接面對(duì)接后，加壓固定，按加熱工藝制度進(jìn)行加熱處理；