[发明专利]一种靶材与背板的高性能焊接方法

说明书

本发明公开了一种靶材与背板的高性能焊接方法，通过真空焊接技术，设计合理的焊接面排气花纹，克服常规焊接方法无法排除焊接面气体及焊料氧化膜混入的问题，对于高温焊接具有较大的优势，避免了高温焊接过程中焊料的氧化，同时，背板及靶材也得到保护，避免高温操作风险，操作简单，焊合率达到99％以上，局部最大未焊合率≤0.5％；本发明的焊接方法，克服了常规钎焊焊接方法焊接变形大问题，降低了靶材的焊接应力，焊接后靶材平面度≤0.5mm，通过后续调平技术，可保证靶材成品的厚度均匀性，提高靶材的性能；本发明的焊接方法，一炉可同时加工多块靶材，提高了生产效率，消除了焊接过程中人为因素的影响，可实现靶材焊接的批量化生产，稳定一致性高。

技术领域

本发明属于靶材焊接技术领域，具体涉及一种靶材与背板的高性能焊接方法。

背景技术

磁控溅射是物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)的一种，是指电子在电场E的作用下，在飞向基片过程中与氩原子发生碰撞，使其电离产生出Ar正离子，并在电场作用下加速飞向阴极靶，以高能量轰击靶表面，使得靶原子溅出并沉积在基片上，形成薄膜。靶材是磁控溅射中使用的溅射源。

靶材一般分为单体和复合型，复合型靶材一般包括靶面和背板组件，通过绑定技术将靶面及背板组件进行连接。靶材常用的绑定方式为钎焊、电子束焊接、扩散焊接及机械连接，其中钎焊焊接是使用最广泛的绑定方式。常规钎焊类靶材要求焊合率高于95％，8-12英寸靶材焊合率要求在97％甚至99％以上，以保证靶材的焊接可靠性。对于磁性材料靶材，靶材的厚度直接影响靶材的透磁率，需要磁性靶材具有较高的厚度均匀性，这对焊接技术提出了较高的要求，以保证靶材焊接平面度。

现有靶材的钎焊技术，通常在大气中进行焊接，焊料易与空气反应，形成氧化膜，焊接过程中，靶材与背板间易混入气体及氧化膜，形成焊接缺陷，造成焊合率低，特别是微小焊接缺陷很难消除，并且焊接后靶材变形较大，对于磁性材料靶材成品厚度均匀性影响较大，另外，对于需要炉冷的靶材，一个焊接台一次一般只能焊接一块靶材，一班只能焊接一块靶材，焊接效率低，焊接一致性差；对于高温焊接过程，因温度较高造成焊料氧化更加严重，焊接过程比软钎焊要求更高。而真空钎焊技术主要用于航空航天行业机箱等壳体的焊接，以保证焊接的密封性及焊接强度，鲜有关于靶材大面积真空钎焊焊接的报道。

发明内容

为了克服现有技术存在的一系列缺陷，本发明的目的在于针对上述问题，提供一种靶材与背板的焊接方法，包括如下步骤：

步骤1：靶坯加工：将靶坯直径及厚度加工至尺寸，清洗去油，酒精脱水，真空烘干，对靶坯焊接面进行背金处理，在真空或保护气氛条件下，对靶坯加热，在焊接面超声浸润一层焊料；

步骤2：背板加工：在背板焊接面加工焊接槽，清洗去油，酒精脱水，真空烘干，在真空或保护气氛条件下，对背板进行加热，在背板焊接面超声浸润一层焊料，同时在焊接槽中等距放置三根同直径规格铜丝，对铜丝进行超声浸润焊料，在保护氛围下冷却凝固，在焊料层上加工一定形状的焊接排气花纹；

步骤3：靶材与背板组件固定：将靶材焊接面向下放入背板焊接槽中，采用夹板将靶材与背板对中固定；

步骤4：焊接加工：将固定好的靶材与背板平放，靶面向上，在真空或保护气氛条件下进行加热并保温，随炉冷却，实现靶材与背板异质材料的大面积高质量的焊接。

优选的，步骤1中，所述靶坯材料包含钴，钽，钛，镍及镍合金，铜及铜合金；靶坯直径尺寸φ300-φ500mm，靶坯厚度1mm-20mm，靶坯表面干燥无氧化。

优选的，步骤1中，靶坯焊接面背金方式为电镀或溅射镀，背金材料为Ni、NiV、Ag或其他焊接浸润较好的材料，以保证超声浸润后靶材与焊料充分浸润，焊料层厚度0.05-0.2mm。

优选的，步骤1中，靶材与背板的焊接方式为钎焊，焊料为高纯In，Sn，InSn及AgCu合金等。