本发明专利技术涉及一种圆形钛靶材和背板的焊接整形一体化方法，所述一体化方法包括：分别在圆形钛靶材的焊接面和背板的焊接面上浸润熔化的焊料，并将两者的焊接面相贴合，且所述圆形钛靶材位于所述背板的上方；在所述圆形钛靶材的上方放置垫块，并在所述垫块的上方进行加压操作；经冷却后撤去所述加压操作，得到圆形钛靶材组件。本发明专利技术所述一体化方法，可以在焊接的同时对圆形钛靶材的平面度进行校正，避免了后续额外的整形操作，同时达到圆形钛靶材组件的焊接结合度要求和平面度要求，使得焊接结合度≥99％且平面度≤0.3mm，同时提高了焊接合格率和整形合格率。合格率和整形合格率。合格率和整形合格率。
【技术实现步骤摘要】
一种圆形钛靶材和背板的焊接整形一体化方法
[0001]本专利技术涉及半导体
，涉及一种靶材组件的焊接方法，尤其涉及一种圆形钛靶材和背板的焊接整形一体化方法。
技术介绍
[0002]目前，高纯钛靶材在半导体芯片制作中有着广泛的应用，例如导电插塞金属填充、金属电极薄膜沉积等。由于背板可以为溅射靶材提供支撑作用，并具有传导热量的功效，一般需要将溅射靶材和背板焊接并加工成溅射靶材组件。对于高纯钛靶材来说，背板主要是铝合金背板，即Ti/Al的焊接较为成熟。但是，当钛靶材的溅射功率很高，溅射条件非常极端的时候，就需要强度更高、导电导热性更好的铜合金作为背板材料。
[0003]在实际溅射过程中，钛靶材表面工作温度可能达到300℃至500℃，而钛靶材另一侧的背板则以高压冷却水强冷，这样就会在钛靶材两侧形成巨大的压力差；另外，安装钛靶材的超高真空溅射腔体内同时存在高压电场、磁场，及各种粒子的轰击，在这样极端的环境下，就需要钛靶材与背板的结合强度较高。
[0004]现有技术一般采用扩散焊接或者钎焊将钛靶材和背板进行焊接。扩散焊接是指相互接触的材料表面，在温度和压力的作用下相互靠近，局部发生塑性变形，原子间产生相互扩散，在界面处形成新的扩散层，从而实现可靠连接。例如CN111185659A公开了一种钛靶材和背板的扩散焊接方法，所述扩散焊接方法通过加入垫圈有效地改进了钛靶材和背板的装配结构，并采用热等静压的方式进行扩散焊接，提高了钛靶材和背板的焊接结合度，避免了晶粒异常长大的情况，达到了晶圆线宽的要求；经超声波C扫描成像探伤仪检测，钛靶材和背板的焊接结合度在99％以上。
[0005]CN111015111A公开了一种大尺寸钛靶材与铜背板的扩散焊接方法，所述扩散焊接方法包括：对大尺寸钛靶材、铜合金背板机械加工、酸洗、装配放入热压炉中，采用热压方式进行扩散焊接，使得最终整体弯曲变形量＜3mm，焊接面的焊接强度≥55MPa，而且通过热压模具长时间高压保持至室温，并保持2～5℃/min降温速率缓慢降温，降低了异种材料焊接变形量及残余应力。
[0006]钎焊是采用比母材熔化温度低的钎料，采取低于母材熔点而高于钎料熔点的操作温度，通过熔化的钎料将母材连接在一起的一种焊接技术。例如CN101648307A公开了一种靶材组件的制作方法，包括：提供钛靶材坯料、背板和钎料，所述背板四周形成有侧壁；对钛靶材坯料进行预热，并将钎料均匀分布在钛靶材坯料的结合面与坯料外周；对背板的结合面进行打磨处理，对背板进行预热，将钎料均匀分布在背板的结合面和侧壁内侧；对钛靶材坯料和背板进行钎焊，将钛靶材坯料焊接至背板形成靶材组件；冷却靶材组件。所述钎焊焊接方法能够有效避免钛靶材坯料和背板在焊接过程中氧化以及钎料氧化，并且焊接的靶材组件结合强度高，产品加工周期短。
[0007]CN105436644A公开了一种靶材组件的焊接方法，包括：提供背板与靶材；在所述背板的焊接面上设置熔化的焊料；采用钢刷对所述背板的焊接面以及熔化的焊料进行浸润处
理，采用超声波对所述背板的焊接面以及熔化的焊料进行处理；采用钢刷对靶材的焊接面进行处理；将所述靶材的焊接面与所述背板的焊接面相贴合，进而使所述靶材与背板相互焊接。所述钎焊焊接方法增加了熔化的焊料与背板焊接面之间的接触面积，并有利于焊料的原子能够更快的扩散到背板焊接面上，进而有利于熔化的焊料浸润背板焊接面的表面，靶材与背板的焊接质量更高。
[0008]扩散焊接虽然有助于减小钛靶材组件的变形量，提高钛靶材和背板之间的焊接结合度，但是具有耗能耗时、成本较高、操作繁琐等缺点。钎焊虽然操作温度较低，且保温时间较短，具有成本较低、操作简单等优点，但是钛靶材组件的变形量较大。然而，不管采用扩散焊接还是钎焊，焊接得到的钛靶材组件的变形量仍然较大，仍然需要油压机进行额外的整形操作来保证钛靶材组件的平面度要求，但是整形后经常出现大面积焊接缺陷，甚至发生脱焊问题，导致整形合格率大大降低。
[0009]综上所述，目前亟需开发一种行之有效的圆形钛靶材和背板的焊接整形一体化方法，可以在焊接的同时对圆形钛靶材的平面度进行校正，避免了后续额外的整形操作，同时达到圆形钛靶材组件的焊接结合度要求和平面度要求，同时提高了焊接合格率和整形合格率。
技术实现思路
[0010]鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种圆形钛靶材和背板的焊接整形一体化方法，所述一体化方法基于钎焊的焊接方式，在所述圆形钛靶材的上方放置垫块，并在所述垫块的上方进行加压操作，可以在焊接的同时对圆形钛靶材的平面度进行校正，避免了后续额外的整形操作，同时达到圆形钛靶材组件的焊接结合度要求和平面度要求，使得焊接结合度≥99％且平面度≤0.3mm，同时提高了焊接合格率和整形合格率。
[0011]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0012]本专利技术的目的在于提供一种圆形钛靶材和背板的焊接整形一体化方法，所述一体化方法包括如下步骤：
[0013](1)在圆形钛靶材的焊接面上浸润熔化的焊料，在背板的焊接面上浸润熔化的焊料，然后将所述圆形钛靶材的焊接面与所述背板的焊接面相贴合，且所述圆形钛靶材位于所述背板的上方；
[0014](2)在所述圆形钛靶材的上方放置垫块，并在所述垫块的上方进行加压操作；
[0015](3)经冷却后撤去所述加压操作，得到圆形钛靶材组件。
[0016]本专利技术所述一体化方法基于钎焊的焊接方式，在所述圆形钛靶材的上方放置垫块，并在所述垫块的上方进行加压操作，可以在焊接的同时对圆形钛靶材的平面度进行校正，避免了后续额外的整形操作，同时达到圆形钛靶材组件的焊接结合度要求和平面度要求，使得焊接结合度≥99％且平面度≤0.3mm，同时提高了焊接合格率和整形合格率。
[0017]作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述圆形钛靶材的纯度为99.995-99.999％，例如99.995％、99.996％、99.997％、99.998％或99.999％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。
[0018]优选地，步骤(1)所述背板为铜背板。
[0019]优选地，所述铜背板包括CuZn合金背板、CuCr合金背板或CuCrZr合金背板中的任
意一种，本领域技术人员可以根据实际情况进行合理地选择。
[0020]作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述焊料为无铅焊料。
[0021]优选地，所述无铅焊料为锡焊料。
[0022]优选地，所述锡焊料中的锡含量为97-99％，例如97％、97.5％、98％、98.5％或99％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。
[0023]值得说明的是，本专利技术所述锡焊料中的锡含量为97-99％，其余为银、铜、钙等不可避免的杂质。
[0024]作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述在圆形钛靶材的焊接面上浸润熔化的焊料包括如下步骤：
[0025]先对所述圆形钛靶材进行加热并保本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种圆形钛靶材和背板的焊接整形一体化方法，其特征在于，所述一体化方法包括如下步骤：(1)在圆形钛靶材的焊接面上浸润熔化的焊料，在背板的焊接面上浸润熔化的焊料，然后将所述圆形钛靶材的焊接面与所述背板的焊接面相贴合，且所述圆形钛靶材位于所述背板的上方；(2)在所述圆形钛靶材的上方放置垫块，并在所述垫块的上方进行加压操作；(3)经冷却后撤去所述加压操作，得到圆形钛靶材组件。2.根据权利要求1所述的一体化方法，其特征在于，步骤(1)所述圆形钛靶材的纯度为99.995-99.999％；优选地，步骤(1)所述背板为铜背板；优选地，所述铜背板包括CuZn合金背板、CuCr合金背板或CuCrZr合金背板中的任意一种。3.根据权利要求1或2所述的一体化方法，其特征在于，步骤(1)所述焊料为无铅焊料；优选地，所述无铅焊料为锡焊料；优选地，所述锡焊料中的锡含量为97-99％。4.根据权利要求1-3任一项所述的一体化方法，其特征在于，步骤(1)所述在圆形钛靶材的焊接面上浸润熔化的焊料包括如下步骤：先对所述圆形钛靶材进行加热并保温，再将所述焊料放置在所述圆形钛靶材的焊接面上，以使所述焊料熔化；优选地，所述加热的温度为220-250℃；优选地，采用无铅钢刷对所述圆形钛靶材的焊接面以及熔化的焊料进行浸润处理；优选地，在所述浸润处理中，所述圆形钛靶材的温度保持在220-250℃。5.根据权利要求1-4任一项所述的一体化方法，其特征在于，步骤(1)所述在背板的焊接面上浸润熔化的焊料包括如下步骤：先对所述背板进行加热并保温，再将所述焊料放置在所述背板的焊接面上，以使所述焊料熔化；优选地，所述加热的温度为220-250℃；优选地，采用无铅钢刷对所述背板的焊接面以及熔化的焊料进行浸润处理；优选地，对所述背板的焊接面以及熔化的焊料进行超声处理；优选地，在所述浸润处理与所述超声处理中，所述背板的温度保持在220-250℃。6.根据权利要求1-5任一项所述的一体化方法，其特征在于，步骤(2)所述垫块为圆形垫块；优选地，所述圆形垫块的直径是所述圆形钛靶材直径的30-35％；优选地，步骤(2)所述垫块以所述圆形钛靶材为基准居中放置；优选地，步骤(2)所述垫块的厚度为3-5mm；优选地，步骤(2)所述垫块的...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚力军，边逸军，潘杰，王学泽，吴福安，叶裕辉，
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：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。