[發明專利]一種鋁鈧合金擴散焊接靶材及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202011543862.0
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112877653A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 吳道高;陳德宏;王志強;龐思明;徐明磊;鐘嘉珉;鐘強;程軍;王育民
• 申請（專利權）人: 有研稀土高技術有限公司;有研稀土新材料股份有限公司
• 主分類號: C23C14/34
• 分類號: C23C14/34;B23K20/00;B23K20/24
• 代理公司: 北京中創云知識產權代理事務所(普通合伙) 11837
• 代理人: 肖佳

一種鋁鈧合金擴散焊接靶材及其制備方法與應用，包括鋁鈧合金靶坯、鋁基合金背板及位于所述鋁鈧合金靶坯和鋁基合金背板之間的中間層，所述中間層為鋁層，所述中間層與所述鋁鈧合金靶坯之間、所述中間層與所述鋁基合金背板之間均通過擴散焊接。該方法相比直接擴散焊接溫度可降低100?150℃，有效解決了鋁鈧合金靶坯和鋁合金背板在較高溫條件下因收縮比例差異性大導致脆性斷裂或者變形不能有效焊接的問題。

技術領域

本發明涉及合金靶材技術領域，特別涉及一種鋁鈧合金擴散焊接靶材 制備方法與應用。

背景技術

鋁鈧氮薄膜相比傳統純氮化鋁薄膜擁有更高的機電耦合系數，且隨著 鈧含量的增加，鋁鈧氮薄膜的壓電性隨之增強。當鈧含量達到57wt.％，鋁 鈧氮薄膜的壓電性提升了400％，已被廣泛應用于MEMS傳感器、驅動器、 麥克風和能量采集器、BAW濾波器中以實現其更大的工作帶寬。鋁鈧合 金靶材作為鋁鈧氮薄膜制備的關鍵核心材料，對其純度要求日益嚴苛與多 樣化，需求量也與日俱增。

在實際應用過程中，鋁鈧合金靶材要求靶坯和具有一定強度的背板結 合制成靶材組件。背板可以為濺射靶材提供支撐作用，并具有傳導熱量的 功效，因此需要將濺射靶材和背板進行加工并焊接成型。由于鋁鈧合金靶 材組件在濺射過程中的工作環境比較惡劣，往往存在高溫、高壓力差、高 壓電場、高壓磁場等，如果靶材組件中靶材與背板之間的焊接結合度較低， 將導致靶材在受熱條件下變形、開裂、甚至從背板脫落，不但無法達到濺射均勻的效果，同時還可能會導致濺射基臺損壞。

為了滿足下游終端應用對鋁鈧合金靶材在使用過程中耐高溫、高強度 的要求，必須采用擴散焊接將鋁鈧合金靶材和背板進行結合。由于鋁鈧合 金材料與常用背板材料之間的線性膨脹系數差異大，且鋁鈧合金材料脆性 強，直接擴散焊接過程中靶坯因高溫膨脹導致鋁鈧靶合金靶坯嚴重變形， 靶坯和背板的焊接結合度低，嚴重時甚至鋁鈧合金靶材脆裂，無法實現有 效焊接，不能滿足穩定生產和靶材組件的使用需求。

公開號為CN104708192A的專利公開了屬于微電子技術領域的一種 鍍膜用的W-Ti合金靶材組件擴散焊接方法。將W-Ti合金靶材粉末原料 及對應的待焊接復合的板坯材料置于熱壓模具內置于熱壓燒結爐內，一次 進行靶坯熱壓燒結成型、靶坯與板坯擴散焊接，得到焊接復合的W-Ti合 金靶材組件；將板坯作為背板或作為過渡層，得到W-Ti合金靶材組件或 W-Ti合金靶材/過渡層/背板復合的三層結構。

該專利采用過渡層以WTi合金粉末為原料，通過熱壓燒結的方式制備 厚度0.5～5mm的過渡層，燒結溫度高(1000～1600℃)，容易導致脆性靶 材變形，導致靶材擴散焊接失效或者靶材開裂。

發明內容

(一)發明目的

本發明的目的是提供一種鋁鈧合金擴散焊接靶材及其制備方法與應 用，該方法相比直接擴散焊接溫度可降低100-150℃，有效解決了鋁鈧合 金靶坯和鋁合金背板在較高溫條件下因收縮比例差異性大導致脆性斷裂 或者變形不能有效焊接的問題。

(二)技術方案

為解決上述問題，本申請的第一方面提供一種鋁鈧合金擴散焊接靶 材，包括鋁鈧合金靶坯、鋁基合金背板及位于所述鋁鈧合金靶坯和鋁基合 金背板之間的中間層，所述中間層為鋁層，所述中間層與所述鋁鈧合金靶 坯之間、所述中間層與所述鋁基合金背板之間均通過擴散焊接。

該靶材通過選擇鋁基合金作為背板，并在背板和鋁鈧合金靶坯之間設 置純鋁中間層，可以實現鋁鈧合金靶材在低溫條件下擴散焊接，工作溫度 可以下降到200-400℃，相比直接擴散焊接溫度可降低100-150℃，有效解 決了鋁鈧合金靶坯與背板在較高溫條件下因材質收縮比例差異性大導致 脆性斷裂或者變形不能有效焊接的問題，所得鋁鈧合金擴散焊接靶材焊合 率大于95％。