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CN112091343A - 一种钼靶材与背板的钎焊方法 - Google Patents

一种钼靶材与背板的钎焊方法 Download PDF

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CN112091343A
CN112091343A CN202010953695.0A CN202010953695A CN112091343A CN 112091343 A CN112091343 A CN 112091343A CN 202010953695 A CN202010953695 A CN 202010953695A CN 112091343 A CN112091343 A CN 112091343A
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CN
China
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back plate
molybdenum target
welding
brazing method
flat welding
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CN202010953695.0A
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姚力军
边逸军
潘杰
王学泽
章丽娜
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Ningbo Jiangfeng Electronic Material Co Ltd
Original Assignee
Ningbo Jiangfeng Electronic Material Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种钼靶材与背板的钎焊方法，所述方法包括所述钼靶材与所述背板凹槽外侧的平台进行平焊。所述钎焊方法可以解决下沉槽结构焊接，焊接后台阶上焊料少，导致局部脱焊的问题，焊接整体结合率高，单个缺陷率低。

Description

一种钼靶材与背板的钎焊方法
技术领域
本发明属于靶材制作领域，涉及一种钼靶材与背板的钎焊方法。
背景技术
溅射靶材背板(Sputtering Target Back Plate，BP)：金属溅射靶材是溅射沉积技术中用做阴极的材料。该阴极材料在溅射机台中被带正电荷的阳离子撞击下以分子、原子或离子的形式脱离阴极而在阳极表面重新沉积。由于金属溅射靶材往往是高纯的铝、铜、钛、镍、钽及贵金属等比较贵重的材料，所以在其制造时常常使用比较普通的材料来作为背板。背板起到支撑靶材、冷却、降低成本等作用，常用的材料有铝合金(ALBP)、铜合金(CUBP)等。
钎焊接(Soldering and Brazing，SB)：用比母材熔点低的金属材料作为钎料，用钎料润湿母材和填充工件接口间隙并使其与母材相互扩散形成焊缝的焊接方法。钎焊变形小，接头光滑美观，适合于焊接精密、复杂和由不同材料组成的构件。真空钎焊是在真空钎焊炉中真空状态下，加热钎料对工件进行焊接的技术。
CN106270866A公开了一种旋转钼靶材的焊接方法，将定位密封套固定在底座上，背管固定在定位密封套内侧，第一旋转钼靶材套接在背管上且第一旋转钼靶材底部与定位密封套顶部固定，使第一旋转钼靶材、定位密封套和背管三者轴线重合，用加热器由内而外对背管与第一旋转钼靶材进行加热，将焊料分布在第一旋转钼靶材、定位密封套与背管三者之间的表面进行润湿处理；用加热器由内而外对背管与第一旋转钼靶材进行加热；将液态焊料由第一旋转钼靶材上部注入背管、定位密封套和第一旋转钼靶材三者形成的空间内，然后由下到上逐段冷却使焊料固化，将上述焊接好的结构旋转180°使第一旋转钼靶材处于背管顶部；将第二旋转钼靶材和定位密封套依次由背管底部套接，夹具夹持在第二旋转钼靶材和支架之间，通过调整夹具使第二旋转钼靶材、定位密封套、背管三者轴线重合，使第二旋转钼靶材顶部与第一旋转钼靶材底部留出预留尺寸，且定位密封套抵接在第二旋转钼靶材底部和背管之间，由内而外对背管与第二旋转钼靶材进行加热，将焊料分布在第二旋转钼靶材、定位密封套与背管三者之间的表面进行润湿处理；用加热器由内而外对背管与第二旋转钼靶材进行加热；将液态焊料由第二旋转钼靶材上部注入背管、定位密封套和第二旋转钼靶材三者形成的空间内，然后由下到上逐段冷却使焊料固化，第三旋转钼靶材的焊接同第二旋转钼靶材的焊接方法。
CN107552907A公开了一种绿色高效的靶材与背板钎焊装置，所述靶材与背板钎焊装置包括焊接加热台、焊料加热装置、激光扫描加工装置和钎焊加压部件；其中，在焊接加热台焊接工作区上方设有激光扫描加工装置，焊接加热台下面连接加热控制器；焊接加热台上面的正对激光扫描头处放置靶材与背板；在焊接加热台的一侧设有焊料加热装置，配套的钎焊加压部件在靶材与背板贴合冷却时放置其上对进行压合；所述激光扫描加工装置由激光器分别连接光路传输系统和光路运动控制系统，二者再分别连接激光扫描头的相关接口组成。
发明内容
为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种钼靶材与背板的钎焊方法，所述钎焊方法可以解决下沉槽结构焊接，焊接后台阶上焊料少，导致局部脱焊的问题，焊接整体结合率高，单个缺陷率低。
作为本发明优选的技术方案，所述平焊的焊接面上设置有焊料层。
作为本发明优选的技术方案，所述焊料层的厚度为0.15～0.25mm，如0.16mm、0.17mm、0.18mm、0.19mm、0.20mm、0.21mm、0.22mm、0.23mm或0.24mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述焊料层的原料包括铟。
作为本发明优选的技术方案，所述平焊的温度为200～220℃，如202℃、205℃、208℃、210℃、212℃、215℃或218℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述平焊过程中需进行压块加压。
优选地，所述压块的重量为55～65kg，如56kg、57kg、58kg、59kg、60kg、61kg、62kg、63kg或64kg等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述钼靶材致密度≥97％，晶粒≤100μm，电导率18±2Ms/m，硬度100～200HV，平面度＜0.2。
其中，所述钼靶材的致密度可以是97.5％、98％、98.5％、99％或99.5％等，晶粒可以是90μm、80μm、70μm、60μm或50μm等，电导率可以是16.5Ms/m、17Ms/m、17.5Ms/m、18Ms/m、18.5Ms/m、19Ms/m或19.5Ms/m等，硬度可以是110HV、120HV、130HV、140HV、150HV、160HV、170HV、180HV或190HV等，但并不仅限于所列举的数值，上述各数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述背板包括ALBP背板和CUBP背板。
作为本发明优选的技术方案，所述背板的凹槽深度为0.1～0.3mm，如0.12mm、0.15mm、0.18mm、0.20mm、0.22mm、0.25mm或0.28mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述背板的凹槽的直径小于所述钼靶材直径25～30mm，如25.5mm、26mm、26.5mm、27mm、27.5mm、28mm、28.5mm、29mm或29.5mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，上述钼靶材与背板的钎焊方法包括：
所述钼靶材与所述背板凹槽外侧的平台进行平焊，所述平焊的焊接面上设置有0.15～0.25mm厚的铟焊料层，所述平焊的温度为200～220℃，所述平焊过程中需进行压块加压，所述压块的重量为55～65kg。
本发明中，平焊的操作还包括：靶材浸润：使用硅胶刮除表面焊料，焊接面已被银白色焊料均匀附着即可；背板浸润：超声波头划过的区域表面无气泡，且成银白色，焊料的流动性好。焊接后随炉冷却。焊接后确保焊接位置无焊料溢出即可。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明提供一种钼靶材与背板的钎焊方法，所述钎焊方法可以解决下沉槽结构焊接，焊接后台阶上焊料少，导致局部脱焊的问题，焊接整体结合率不低于97％，单个缺陷率不大于1.5％。
附图说明
图1为本申请提供的钼靶材与背板的钎焊结构示意图；
图中：1-背板，2-背板凹槽，3-靶材。
下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：
实施例1
本实施例提供一种钼靶材与背板的钎焊方法，所述方法包括：
所述钼靶材与所述背板凹槽外侧的平台进行平焊，所述平焊的焊接面上设置有0.15mm厚的铟焊料层，所述平焊的温度为200℃，所述平焊过程中需进行压块加压，所述压块的重量为55kg，焊接结束后随炉冷却。
所述背板为ALBP背板，所述背板的凹槽深度为0.1mm，所述背板的凹槽的直径小于所述钼靶材直径25mm。
实施例2
本实施例提供一种钼靶材与背板的钎焊方法，所述方法包括：
所述钼靶材与所述背板凹槽外侧的平台进行平焊，所述平焊的焊接面上设置有0.25mm厚的铟焊料层，所述平焊的温度为220℃，所述平焊过程中需进行压块加压，所述压块的重量为65kg。
所述背板为CUBP背板，所述背板的凹槽深度为0.3mm，所述背板的凹槽的直径小于所述钼靶材直径30mm。
实施例3
本实施例提供一种钼靶材与背板的钎焊方法，所述方法包括：
所述钼靶材与所述背板凹槽外侧的平台进行平焊，所述平焊的焊接面上设置有0.22mm厚的铟焊料层，所述平焊的温度为215℃，所述平焊过程中需进行压块加压，所述压块的重量为63kg。
所述背板为ALBP背板，所述背板的凹槽深度为0.25mm，所述背板的凹槽的直径小于所述钼靶材直径28mm。
实施例4
本实施例提供一种钼靶材与背板的钎焊方法，所述方法包括：
所述钼靶材与所述背板凹槽外侧的平台进行平焊，所述平焊的焊接面上设置有0.18mm厚的铟焊料层，所述平焊的温度为205℃，所述平焊过程中需进行压块加压，所述压块的重量为57kg。
所述背板为CUBP背板，所述背板的凹槽深度为0.15mm，所述背板的凹槽的直径小于所述钼靶材直径26mm。
实施例5
本实施例提供一种钼靶材与背板的钎焊方法，所述方法包括：
所述钼靶材与所述背板凹槽外侧的平台进行平焊，所述平焊的焊接面上设置有0.20mm厚的铟焊料层，所述平焊的温度为210℃，所述平焊过程中需进行压块加压，所述压块的重量为58kg。
所述背板为CUBP背板，所述背板的凹槽深度为0.20mm，所述背板的凹槽的直径小于所述钼靶材直径27mm。
对比例1
本对比例除了将平焊替换为下沉槽焊接外，其余条件均与实施例5相同。
对实施例1-5以及对比例1得到的钼靶材与背板的焊接面进行检测，采用C-SCAN检测验证焊接效果，其检测条件如表1所示，结果如表2所示。
表1
检测条件 产品
探头 10MHZ
感度 36dB
材料声速 4000m/s
水距离 85.38mm
X轴间距 0.2mm
Y轴间距 0.2mm
扫描速度 100mm/s
扫描范围 /
扫描方向 Y-X
阀值 TH＝60
表2
整体结合率/％ 单个缺陷率/％
实施例1 97.2 1.3
实施例2 98.7 0.7
实施例3 98.5 0.9
实施例4 97.5 1.1
实施例5 98.1 0.9
对比例1 92.6 3.7
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种钼靶材与背板的钎焊方法，其特征在于，所述方法包括所述钼靶材与所述背板凹槽外侧的平台进行平焊。
2.根据权利要求1所述的钎焊方法，其特征在于，所述平焊的焊接面上设置有焊料层。
3.根据权利要求2所述的钎焊方法，其特征在于，所述焊料层的厚度为0.15～0.25mm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的钎焊方法，其特征在于，所述焊料层的原料包括铟。
5.根据权利要求1-4任一项所述的钎焊方法，其特征在于，所述平焊的温度为200～220℃。
6.根据权利要求1-5任一项所述的钎焊方法，其特征在于，所述平焊过程中需进行压块加压；
优选地，所述压块的重量为55～65kg。
7.根据权利要求1-6任一项所述的钎焊方法，其特征在于，所述钼靶材致密度≥97％，晶粒≤100μm，电导率18±2Ms/m，硬度100～200HV，平面度＜0.2。
8.根据权利要求1-7任一项所述的钎焊方法，其特征在于，所述背板包括ALBP背板和CUBP背板。
9.根据权利要求1-8任一项所述的钎焊方法，其特征在于，所述背板的凹槽深度为0.1～0.3mm；
优选地，所述背板的凹槽的直径小于所述钼靶材直径25～30mm。
10.根据权利要求1-9任一项所述的钎焊方法，其特征在于，所述方法包括：
所述钼靶材与所述背板凹槽外侧的平台进行平焊，所述平焊的焊接面上设置有0.15～0.25mm厚的铟焊料层，所述平焊的温度为200～220℃，所述平焊过程中需进行压块加压，所述压块的重量为55～65kg。
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