[發明專利]一種釕靶材與背板焊接的方法

在審

• 申請號: 202110310635.1
• 申請日: 2021-03-24
• 公開（公告）號: CN113042842A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 王永超;居炎鵬;趙澤良;鄭海強;仝紅巖;王留土;陳耘田;史豪杰;郭利樂;劉占軍;李偉
• 申請（專利權）人: 河南東微電子材料有限公司
• 主分類號: B23K1/00
• 分類號: B23K1/00;B23K1/20;B23K35/24
• 代理公司: 鄭州浩翔專利代理事務所(特殊普通合伙) 41149
• 代理人: 李偉

本發明提供了一種釕靶材與背板焊接的方法，步驟包括：對釕靶材和背板焊接面清洗處理后用耐高溫膠帶包裹除焊接面以外的部位；放置于加熱平臺上預熱；將熔融態釬料均勻攤鋪在釕靶材和背板的焊接面上使形成一層預焊接層；進行再次添加釬料用超聲波超聲攤鋪進一步焊合化；對接釕靶和背板按加熱工藝實現焊接。經焊接質量檢測本發明技術能提供高焊接強度能達60Mpa，焊合率能達99%以上，進而在機加工中心加工轉速3000r/min時不脫靶。

技術領域

本發明屬于靶材制造的領域，尤其涉及一種釕靶材焊接方法。

背景技術

目前存儲器是計算機體系結構中的重要部分，朝著計算機信息存儲高密度、大容量、快速訪問的目標發展，其中非易失性（Non-Volatile）的緩存和主存能使存儲系統可工作于休眠模式而不丟失數據。在諸多非易失性存儲器中，如可變電阻式存儲器（RRAM）、相變存儲器（PCRAM）和自旋轉移矩磁性隨機存儲器（Spin Transfer Torque-BasedMagnetoresistive RAM，STT-MRAM）等，其中STT-MRAM在速度、面積、寫入次數和功耗方面能夠達到較好的折中，屬于第三代磁記錄存儲應用技術的理想器件。而釕被認為新一代STT-MRAM的存儲器的關鍵材料，作為耦合層的釕濺射鍍膜在STT-MRAM的單元磁隧道結（Magnetic Tunnel Junction，MTJ）結構中能起到很強的耦合效應，能保持MTJ的磁場穩定。

這種釕濺射薄膜以釕靶為原料，與背板焊接成整體后通過磁控濺射生長形成，在濺射中，釕靶材受到高能粒子轟擊而受熱，受到的熱量依靠背板冷循環快速導走，若釕靶與背板的焊層的焊合率低、焊接強度不高，在受熱溫度下易致釕靶材有脫落的風險，嚴重還會損壞設備，因此釕靶材與背板的焊接質量的好壞能直接關系著濺射鍍膜過程的成功與否。

目前釕靶材與背板焊接方法有擴散焊接、電子束焊接、摩擦焊接、釬焊等方式，擴散焊接和電子束焊接都是通過高溫實現材料焊接，難以焊接性能差異大的材料，且使用環境苛刻，設備成本相對高；摩擦焊接依靠旋轉摩擦產生的熱量使兩種材料焊合一起，對于差異性大的材料也難以焊合，還存在變形大的問題，而且這種焊接方法危險性高。在不影響釕靶微觀結構、組織均勻性和晶粒尺寸前提下，使用釬焊方式焊接釕靶和背板具有優越性，能在較低溫度下進行，有效防止釕靶材和背板熱變形和靶材晶粒變化，還能進一步降低成本。

關于釕靶材的焊接方面，很少有報道。CN111270210A公開一種晶粒高定向取向的釕濺射靶材及其制備方法，具體是將釕粉經冷壓成型后進行低溫微波燒結，再進行低溫真空熱壓燒結和機加工后獲得（002）晶面高定向取向的釕靶，但是并未涉及到靶材與背板焊接方面的內容。CN102039459A公開了一種靶材焊接方法，該專利中提到在焊接面上通過添加多根平行的金屬絲支撐靶材來提高焊接強度，但是也存在不足，一是在金屬絲與釬料之間不能完全冶金結合，為靶材脫落埋下隱患；二是金屬絲選材上必須與釬料、靶材、背板適配造成選材上困難；三是實際操作中金屬絲位置偏移難以控制，這些均會引起焊接強度的降低。CN111660003A公告了一種濺射靶材的焊接方法，該方法依靠攪拌摩擦焊機對靶材和背板進行旋轉摩擦焊接，此焊接方法應用靶材產品有限，因為釕靶價格昂貴，具有一定的硬脆性，極易損毀靶材，另外摩擦焊接溫度高會破壞釕靶晶粒組織，因此該法不適用釕靶焊接。

專利文獻

聞明，張仁耀，等.一種晶粒高定向取向的釕濺射靶材及其制備方法，CN111270210A[P]. 2020.

姚力軍，潘杰，等. 一種靶材焊接方法，CN102039459A[P]. 2011.

姚科科，大巖一彥，廣田二郎，等. 一種濺射靶材焊接方法，CN111660003A[P].2020。

發明內容

現有釕靶制備技術中，多數涉及釕靶前期制備方面，而對焊接方面都避而不談。釕靶因價格昂貴，尋找一種易操作、損耗少又不影響釕靶微觀組織，優選用釬焊方式焊接。本發明提供一種操作簡便，成本易控制的方法實現釕靶和背板的焊接，發明技術方案具體操作步驟如下：