一种管状靶材焊接的温度控制装置及其应用制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种管状靶材焊接的温度控制装置，所述装置通过在管状靶材外部设置有分段式温控系统，能够对靶材进行分段式降温；利用所述装置的管状靶材焊接后冷却方法在焊接完成后分段将管状靶材冷却，可解决管靶焊接合格率低，加热系统不稳定导致陶瓷靶易碎的问题。

A temperature control device for tubular target welding and its application

【技术实现步骤摘要】
一种管状靶材焊接的温度控制装置及其应用
本专利技术涉及半导体加工
，尤其涉及一种管状靶材焊接的温度控制装置及其应用。
技术介绍
靶材作为PVD溅射的重要原材料，其质量直接影响溅射后成膜的质量。陶瓷靶性能优良，原材料丰富且价格低廉，其溅射所成薄膜电阻率低，可见光区域透射率高，红外区反射率高，紫外吸收率高，被广泛应用于太阳能电池电极，液晶显示器等领域。陶瓷靶制造成管状可以大大提高靶材的利用率，提高成膜的均匀性，因此陶瓷管靶近年来成为研究者探究的热门之一。现有的管靶焊接温度控制相关技术如下：CN110270730A公开了一种管靶的脱焊装置及其使用方法，该方法只介绍了管靶脱焊的装置，对于管靶焊接过程温度及焊接后冷却过程温度管控并未做管控，若焊接后直接关闭加热装置进行空冷，陶瓷靶极易产生裂纹。CN108642459A公开了一种管靶绑定加热装置，该方法说明了一种U型槽配加热管及保温盖的管靶加热装置，可有效对管靶整体进行加热，提高工作效率，但是仍然没有涉及焊接后管靶冷却过程的温度管控。由此可见，虽然现在大家逐渐意识到需要在焊接过程中控制管靶的加热过程，但并未意识到冷却过程仍然会导致陶瓷靶材破碎或产生裂纹，导致最终管靶焊接的合格率低。因此，需要开发以一种能够有效控制管靶温度的装置以及其焊接后冷却工艺，提高管靶焊接的合格率。
技术实现思路
鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种管状靶材焊接的温度控制装置，所述装置通过在管状靶材外部设置有分段式温控系统，能够对靶材进行分段式降温，达到精准控制降温速率的目的；利用所述装置的管状靶材焊接后冷却方法在焊接完成后分段将管状靶材冷却，对焊接后的降温过程进行控制，使得陶瓷管靶焊接效果得以保证的同时，陶瓷靶本身无开裂现象。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供一种管状靶材焊接的温度控制装置，所述装置在管状靶材外部设置有分段式温控系统，内部设置有内加热装置。本专利技术提供的管状靶材焊接的温度控制装置通过设置在管状靶材内部的加热棒和设置在管状靶材外部的分段式温控系统同时进行加温，从内外两侧保障管状靶材的焊接效果；同时分段式温控系统能够分段控制，达到分段控制降温效果的目的，从而防止管状靶材在降温过程中出现开裂或破碎现象，具有较高的工业应用价值。优选地，所述分段式温控系统包括分段式环形温控套。优选地，所述分段式温控系统分为2～8段，例如可以是2段、3段、4段、5段、6段、7段或8段，优选为4～5段。优选地，所述内加热装置包括加热棒。优选地，所述加热棒为一体式加热棒。优选地，所述环形温控套外部设置有导热绝缘层。优选地，所述加热棒外部设置有导热绝缘层。本专利技术对所述导热绝缘层没有特殊限制，可采用本领域技术人员熟知的任何一种导热绝缘层材料，优选导热绝缘布。本专利技术中外部导热绝缘层优选为导热绝缘布，在加热至特定温度后还能对管状靶材进行保温处理。优选地，所述装置还包括用于竖直放置管状靶材的底座。优选地，所述底座上设置有两个环形凹圈。本专利技术的装置还包括能够同时放置靶材主体和背管的底座，通过连个环形凹圈实现靶材主体与背管的对接，同时竖直放置的靶材主体和背管在焊接过程中需要将焊料从上部加入，底座中的环形凹圈能够有效防止焊料的溢出，起到封闭的作用，提高焊接效果。优选地，所述装置还包括与分段式温控系统以及内加热装置相连的温度控制系统。优选地，所述温度控制系统包括可编程逻辑温控系统。本专利技术的装置利用温控仪表配合PLC系统以及固态继电器进行控制，能够对降温速率以及温度进行控制，严格把控焊接过程中的升温和降温过程，可有效防止靶材开裂或破碎。第二方面，本专利技术提供一种管状靶材焊接后冷却方法，所述方法采用第一方面所述的管状靶材焊接的温度控制装置进行冷却。本专利技术提供的焊接后冷却方法可以采用本专利技术提供的装置进行，也可以不采用本专利技术提供的装置进行，优选采用本专利技术第一方面提供的管状靶材焊接的温度控制装置进行焊接和冷却，能够起到更好地焊接和冷却效果，提高管状靶材的合格率。第三方面，本专利技术提供一种管状靶材焊接后冷却方法，所述方法包括如下步骤：(1)在焊接后，先将自管状靶材一端起的第一段降温至第一温度；(2)将自所述管状靶材一端起的第二段降温至第一温度，并持续对第一段降温；(3)以此类推，至自所述管状靶材一端起的最后一段降温至第一温度。本专利技术提供的管状靶材焊接后冷却方法通过从靶材一端起开始逐段降温，能够有效防止降温过程中靶材的破碎和开裂现象，提高管状靶材的合格率。优选地，所述第一温度为185～195℃，例如可以是185℃、186℃、187℃、188℃、189℃、190℃、191℃、192℃、193℃、194℃或195℃。优选地，所述第二温度为95～105℃，例如可以是95℃、96℃、97℃、98℃、99℃、100℃、101℃、102℃、103℃、104℃或105℃。优选地，所述降温至第一温度的降温速率为0.7～0.9℃/min，例如可以是0.7℃/min、0.71℃/min、0.72℃/min、0.73℃/min、0.74℃/min、0.75℃/min、0.76℃/min、0.78℃/min、0.8℃/min、0.81℃/min、0.82℃/min、0.85℃/min、0.88℃/min或0.9℃/min，优选为0.75～0.85℃/min。本专利技术降温至第一温度的降温速率优选为0.75～0.85℃/min，在提高效率的基础上，能够有效保证管状靶材不发生破碎或开裂。优选地，所述管状靶材一端为管状靶材的下端。本专利技术优选从管状靶材的下端开始降温冷却，管状靶材在焊接时为竖直放置，从下端开始冷却，能够有效防止焊料在自身重力和冷却收缩的作用下下掉，从而进一步提高焊接效果；如采用从上端开始冷却，即使进行分段式冷却，在上端冷却过程中焊料由于热胀冷缩和重力的原因将向下掉落，最终导致焊接效果相对较差，因此本专利技术优选从下端开始降温冷却。优选地，所述管状靶材的靶材主体为陶瓷靶材。本专利技术提供的装置和方法尤其适用于陶瓷靶材，这是因为陶瓷靶材性脆，在加热和冷却过程中，极易导致陶瓷靶产生裂纹或破碎。优选地，所述管状靶材的背管包括不锈钢管。优选地，所述降温的装置包括分段式温控系统。优选地，步骤(1)中持续对第一段降温至第二温度后，进行保温、关闭第一段温控系统或持续降温。当每一段降温至第二温度后，可采取在该温度下保温等待其他段降至该第二温度后再空冷；也可以关闭该温控系统，从而使其以一定的速率自行降温；同样也可以持续采用分段式温控系统进行降温。由于此时温度已经相对较低，对降温速率的控制要求降低，此时优选关闭温控系统，管状靶材同样能处于降温状态，而且不再耗电，降低能耗，节约成本。优选地，所述降温至第二温度的降温速率为0.7～0.9℃/min，例如可以是0.7℃/本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种管状靶材焊接的温度控制装置，其特征在于，所述装置在管状靶材外部设置有分段式温控系统，内部设置有内加热装置。/n

【技术特征摘要】
1.一种管状靶材焊接的温度控制装置，其特征在于，所述装置在管状靶材外部设置有分段式温控系统，内部设置有内加热装置。


2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述分段式温控系统包括分段式环形温控套；
优选地，所述分段式温控系统分为2～8段，优选为4～5段；
优选地，所述内加热装置包括加热棒；
优选地，所述加热棒为一体式加热棒；
优选地，所述环形温控套外部设置有导热绝缘层；
优选地，所述加热棒外部设置有导热绝缘层。


3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括用于竖直放置管状靶材的底座；
优选地，所述底座上设置有两个环形凹圈。


4.根据权利要求1～3任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括与分段式温控系统以及内加热装置相连的温度控制系统；
优选地，所述温度控制系统包括可编程逻辑温控系统。


5.一种管状靶材焊接后冷却方法，其特征在于，所述方法采用权利要求1～4任一项所述的管状靶材焊接的温度控制装置进行冷却。


6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)在焊接后，先将自管状靶材一端起的第一段降温至第一温度；
(2)将自所述管状靶材一端起的第二段降温至第一温度，并持续对第一段降温；
(3)以此类推，至自所述管状靶材一端起的最后一段降温至第一温度。


7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一温度为185～195℃；
优选地，所述第二温度为95～105℃；
优选地，所述降温至第一温度的降温速率为0.7～0.9℃/min，优选为0.75～0.85℃/min。


8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述管状靶材一端为管状靶材的下端；
优选地，所述管状靶材的靶材主体为陶瓷靶材；

【专利技术属性】
技术研发人员：姚力军，潘杰，边逸军，王学泽，周伟君，
申请(专利权)人：宁波江丰电子材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33