一种氧化镁靶材与背板焊接的方法技术

本发明专利技术提供了一种氧化镁靶材与背板焊接的方法，涉及溅射靶材领域。包括：对靶材和背板的焊接面清洗、喷砂处理；将熔融钎料倒入喷砂处理后的靶材和背板的焊接面上，进一步用超声波促使钎料与靶材焊接面和背板焊接面浸润实现焊接。本发明专利技术中通过增加对焊接面的喷砂处理工序，增加钎料与焊接面的焊接结合强度，实现增强焊接质量，本方法操作简便，焊合率可达99%及以上。及以上。及以上。

【技术实现步骤摘要】
一种氧化镁靶材与背板焊接的方法


[0001]本专利技术属于靶材制造的领域，尤其涉及一种氧化镁靶材焊接方法。

技术介绍

[0002]氧化镁靶材，因其高温稳定性、高介电常数、低介电损耗及对可见光透明等性能在集成电路、平面显示、太阳能等领域具有广泛应用。氧化镁靶材需与金属背板连接一起构成靶材组件，共同装配在溅射基台上作为阴极使用，所述的金属背板起到导电导热性和固定支撑作用。溅射过程中，氧化镁靶材接受到高能离子轰击而发热，如果靶材和背板之间的焊接结合强度低，将导致靶材在受热条件下变形、开裂、甚至从背板上脱落，导致溅射过程无法进行，因此靶材与背板的焊接质量直接影响到溅射成膜的效率和薄膜的性能。
[0003]目前靶材常用焊接方法有钎焊、扩散焊、电子束焊等焊接方式，其中扩散焊和电子束焊在高温作用下实现焊接，容易引起靶材晶粒长大而造成溅射成膜效率低、薄膜不均匀性等不利影响，而且成本也高。对于钎焊是靶材与背板之间靠低熔点的钎料实现焊接，能在低温下操作，避免了靶材变形和晶粒长大的风险。采用钎焊连接的靶材组件，其钎焊层结构具有良好的热传导性能，而且溅射结束后还可以采用较低温度熔化钎料层，分离背板，使背板重复利用，节约成本。
[0004]但是在实施钎焊工艺中，总会遇到困难问题，如钎料与靶材浸润融洽性不良、焊接结合强度不高等，这些势必影响到靶材与背板的焊接质量，从而导致后期溅射过程中无法进行。
[0005] CN103687977A公开了溅射用MgO靶材，通过用MgO和导电物质混合作为主要成分，其特征在于所述导电物质在DC溅射法中与MgO一起成膜时能够向所形成的MgO膜赋予取向性，但未提及靶材与背板焊接方面。
[0006] CN105734508A公开了一种氧化物靶材及其制备方法，该专利技术对靶材与背板焊接也未详细说明。
[0007]CN111014933A公开了一种提升靶材焊合率的方法，步骤包括在钎料熔融状态下对背板第一焊合面金属化处理形成第一焊料层；在钎料熔融状态下对靶材第二焊合面金属化处理形成第二焊料层，用超声波振动焊接部位焊料，完成焊接。所述靶材为Al、Mo、ITO、Si、Cr，焊料为In或Sn。该
技术实现思路
中只单纯依靠超声波进行促使焊接，能提升焊合率，但是提升范围有限。
[0008]因此如何改善以上述钎焊工艺中的问题，这是本领域技术人员急需解决的。
[0009] 佐野聪，西村芳宽，渡边高行等.溅射用MgO靶材，CN103687977A[P].2014.何金江，徐学礼，陈淼琴等. 一种氧化物靶材及其制备方法,CN105734508A[P].2016.陈俊杰，陈彦东，林泓成. 一种提升靶材焊合率的方法, CN111014933A[P].2020。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的提供一种氧化镁靶材与背板焊接的方法，通过喷砂等处理，解决了
氧化镁靶材与背板钎焊过程中浸润性不理想、结合力不足的问题。该专利技术方法操作简便，能实现氧化镁靶材与背板的焊接。
[0011] 具体地，本专利技术所提供的氧化镁靶材与背板焊接方法包括以下步骤：提供氧化镁靶材，用耐高温胶带包裹靶材溅射面防止污染；将氧化镁靶材焊接面和背板焊接面进行钢涮打磨后再喷砂处理；将氧化镁靶材和背板以焊接面向上平放在加热平台上进行预热处理；将钎料在坩埚中加热至熔融态后倒入靶材焊接面和背板焊接面上，均匀摊铺；用超声波从垂直于钎料方向施加于氧化镁靶材和背板表面至钎料完全摊铺焊接面，冷却至室温；将氧化镁靶材焊接面对接在背板焊接面上，加压并按加热制度加热处理；经刮去多余的钎料后，完成氧化镁靶材与背板的焊接。
[0012]所述的背板为铜、铝、铜或铝合金、不锈钢。
[0013]所述钢涮打磨是为了打磨焊接面上油污杂质等，打磨之后还应对氧化镁靶材和背板焊接面进行清洗，清洗液为异丁醇、混丙醇、无水酒精一种或几种。所述喷砂之后还应对氧化镁靶材和背板焊接面进行清洗，清洗液为异丁醇、混丙醇、无水酒精一种或几种。清洗后的氧化镁靶材和背板用气枪吹干。
[0014]所述的喷砂处理工艺参数包括：采用的砂粒为200目金刚石砂粒，采用的空气压力范围为0.1～0.3Mpa。
[0015] 喷砂处理后氧化镁靶材和背板焊接面形成平均深度为3～8μm粗糙层。所述预热处理温度为170～250℃。
[0016]所述的钎料为含In的质量分数为95%～99%、含Sn的质量分数为0.5%～4%、含Ga的质量分数为0.5～1%。
[0017] 所述的加压压力为0.05～10 Kpa。
[0018]所述的加热制度为： a）加热：以3～5℃/min升至100℃保温20～60min，以3～5℃/min升至180～220℃保温60～120min，以3～5℃/min升至230～250℃保温60～90min；b）降温：以2～4℃/min降至120～150℃保温30～50min，空冷至室温。进一步地，刮去多余的钎料可以用人工或机械方法。
[0019]本专利技术的有效效果为： 1、本专利技术采用同时将氧化镁焊接面和背板焊接面均打磨喷砂处理，获得的粗糙焊接面能有效增加与钎料之间的浸润性，同时也焊接面粗糙化增加了焊接面与钎料的结合面积，从而增强靶材与背板之间焊接强度。
[0020] 2、通过超声波震荡进一步促使钎料在粗糙焊接面上浸润，充分达到钎料与靶材，钎料与背板的冶金结合，增强焊接质量。
[0021] 3、所述钎料中，含In的质量分数为95%～99%、含Sn的质量分数为0.5%～4%、含Ga的质量分数为0.5%～1%。加入Ga可以降低钎料熔点，可以降低钎焊工艺温度，降低热应力，但含量高于1%会降低钎焊焊接强度。加入Sn可以增加钎料的流动性，能促使钎料浸润焊接面，还能提高钎料层耐热性，加入质量分数大于4%的Sn后，会导致钎料熔点升高，从而钎焊的焊接温度也将上调，这样就增加了靶材热应力的风险。
[0022]附图说明：图1为氧化镁靶材结构示意图，氧化镁靶材1具有焊接面1A，具有溅射面1B。
[0023]图2位背板结构示意图，背板2具有焊接面2A。
[0024]图3为靶材与背板焊接组件四意图。其中3为钎料。
具体实施方式
[0025]实施案例1：钎焊直径200mm氧化镁圆靶和铜背板的步骤如下：步骤1：用耐高温高温胶带包裹靶材溅射面防止污染；步骤2：用钢涮打磨氧化镁靶材焊接面和铜背板焊接面，再用异丁醇清洗去除油污、杂质后用气枪吹净；步骤3：选用砂粒为200目金刚石砂粒进行喷砂，喷砂处理工艺中空气压力范围为0.3Mpa。喷砂后焊接面再次经异丁醇清洗吹干，喷砂处理后氧化镁靶材和背板焊接面形成平均深度为3～8μm粗糙层。
[0026]步骤4：将氧化镁靶材和铜背板的焊接平面朝上放到加热平台上，以4℃/min升温至170℃，保持温度不变；步骤5：将钎料在坩埚中加热至熔融后倒入靶材焊接面和背板焊接面上，均匀摊铺。其中钎料中含In的质量分数是98%、含Sn的质量分数是1%、含Ga的质量分数为1%。
[0027] 本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氧化镁靶材与背板焊接的方法，其特征在于：具体操作步骤如下：提供氧化镁靶材，用耐高温胶带包裹靶材溅射面防止污染；将氧化镁靶材焊接面和背板焊接面进行钢涮打磨后再喷砂处理；将氧化镁靶材和背板以焊接面向上平放在加热平台上进行预热处理；将钎料在坩埚中加热至熔融态后倒入靶材焊接面和背板焊接面上，均匀摊铺；用超声波从垂直于钎料方向施加于氧化镁靶材和背板表面至钎料完全摊铺焊接面，冷却至室温；将氧化镁靶材焊接面对接在背板焊接面上，加压并按加热制度加热处理；经刮去多余的钎料后，完成氧化镁靶材与背板的焊接。2.根据权利要求1所述的一种氧化镁靶材与背板焊接的方法，其特征在于：背板为铜、铝、铜或铝合金、不锈钢。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述用钢涮打磨之后还应对氧化镁靶材和背板焊接面进行清洗，清洗液为异丁醇、混丙醇、无水酒精一种或几种。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述喷砂之后还应对氧化镁靶材和背板焊接面进行清洗，清洗液为异丁醇、混丙醇、无水酒精一种或几种，清洗后的氧化镁靶材和背板用气枪吹干...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永超，居炎鹏，赵泽良，仝红岩，王留土，郑海强，史豪杰，陈耘田，郭利乐，刘占军，李伟，
申请(专利权)人：河南东微电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：