一种铝旋转靶的热等静压扩散焊接的方法技术

本发明专利技术提供了一种铝旋转靶的热等静压扩散焊接的方法，所述方法包括以下步骤：(1)不锈钢管表面加工出螺纹，高纯铝管与不锈钢管和低碳钢管进行装配得到套管，所述套管由内到外依次为不锈钢管、高纯铝管和低碳钢管，不锈钢管、高纯铝管和低碳钢管之间分别预留缝隙；(2)所述套管经不锈钢圆环焊接对两端进行密封；(3)所述焊接密封后的套管进行脱气；(4)所述脱气后的套管进行热等静压处理，得到焊接结合的铝旋转靶与不锈钢管；所述方法通过加工螺纹、脱气以及热等静压扩散工艺得到了无明显焊缝且结合力佳的铝旋转靶。结合力佳的铝旋转靶。结合力佳的铝旋转靶。

【技术实现步骤摘要】
一种铝旋转靶的热等静压扩散焊接的方法


[0001]本专利技术属于半导体电子、平面显示器领域及装饰镀膜等领域，尤其涉及一种铝旋转靶的热等静压扩散焊接的方法。

技术介绍

[0002]溅射镀膜技术通常是利用气体放电产生气体电离，其正离子在电场作用下高速轰击阴极靶材，击出阴极靶材原子或分子，飞向被镀基体表面沉积薄膜。目前溅射技术有射频溅射、三级溅射和磁控溅射技术，而磁控溅射相对其他溅射技术有较高的镀膜速率。当今，磁控溅射已成为镀膜主流技术之一。随着人工智能，5G技术、消费类电子产品等终端应用市场的快速发展，半导体芯片的市场规模日益扩大，磁控溅射技术应用范围也越来越广泛。
[0003]旋转靶材目前已近广泛地通信、电子、平面显示等领域，而高纯铝靶是薄膜晶体管行业不可缺少的镀膜材料。磁控溅射镀膜厂商使用高纯铝靶材较多的是平面靶，而平面靶利用率很低，仅有20％左右的材料溅射时得到利用，但高纯铝旋转靶利用率可以达到75％以上，近年来随着液晶屏幕尺寸逐渐增大，旋转靶材比平面靶材要更加实用。但旋转靶材也会面临一些挑战，管状的铝管不易加工，由于高纯度铝的旋转靶材质地较软，使用过程中易发生变形，高纯铝的旋转靶在镀膜设备高功率状态下使用腔内的温度都比较高，这就会导致铝管靶材与镀膜设备装配的端头位置极易发生变形，从而影响靶材的溅射。
[0004]CN112475802A公开了一种铝靶材与铝合金背板的装配方法，所述方法包括以下步骤：(1)对所述铝合金背板进行固溶处理和时效处理，得到硬度增强铝合金背板；(2)对步骤(1)得到的所述硬度增强铝合金背板的焊接面进行车削螺纹，并对所述铝靶材以及铝合金背板进行酸洗处理，得到预处理后的铝靶材以及铝合金背板；(3)将所述预处理后的铝靶材以及铝合金背板进行装配并置于包套中，抽真空后进行热等静压焊接；所述装配方法使得背板和铝靶材有较高的焊接结合强度，但是仅适合板状铝靶材使用。
[0005]CN112743075A公开了一种管状靶材的绑定方法，所述绑定方法包括如下步骤：将包套内管的外表面进行车削螺纹处理，然后将靶材材料粉末填充至所述包套内管的外表面与包套外管的内表面形成的腔体中，依次进行脱气处理和热等静压处理后，除去所述包套外管，获得将所述包套内管与靶管绑定的管状靶材。所述绑定方法通过在包套内管的外表面进行车削螺纹处理，省去了原有的中间层，但是开方法适合铬靶材，不适合用于高纯铝旋转靶的绑定方式中。
[0006]CN109807452A公开了一种高纯铝旋转靶的焊接方法，虽然利用铝合金端头和铝旋转靶通过真空电子束焊接解决铝旋转靶材法兰端容易变形的问题，但整体焊接工艺难度较大，对于高功率下铝旋转靶材溅射可能不太适用，而国内一些厂商采用背管不锈钢铟焊的高纯铝旋转靶只适用于低功率状态下溅射靶材，在高功率状态下溅射，靶材腔内温度过高会导致铟融化，无法提升靶材溅射的效率及实现靶材溅射产品的产量化。
[0007]为了克服高纯铝旋转靶高功率状态下使用端头变形问题，需要进一步探究新的靶材绑定方式。

技术实现思路

[0008]针对现有技术存在的高纯铝旋转靶硬度低、易变形，与高硬度材料的结合力不高等问题，本专利技术提出了一种铝旋转靶的热等静压扩散焊接的方法，利用螺纹加工以及热等静压的方法解决了高纯铝旋转靶高功率状态下使用端头易变形的问题。
[0009]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供了一种铝旋转靶的热等静压扩散焊接的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
[0011](1)不锈钢管表面加工出螺纹，高纯铝管与不锈钢管和低碳钢管进行装配得到套管，所述套管由内到外依次为不锈钢管、高纯铝管和低碳钢管，不锈钢管、高纯铝管和低碳钢管之间分别预留缝隙；
[0012](2)所述套管经不锈钢圆环焊接对两端进行密封；
[0013](3)所述焊接密封后的套管进行脱气；
[0014](4)所述脱气后的套管进行热等静压处理，得到焊接结合的铝旋转靶与不锈钢管。
[0015]本专利技术提供的一种铝旋转靶的热等静压扩散焊接的方法，通过螺纹加工、脱气和热等静压扩散焊接的步骤，获得了与不锈钢管的结合紧密，无明显焊缝的铝旋转靶，用硬度高的不锈钢材料作为端头材料可以避免铝旋转靶材在高功率状态下使用端头容易变形的问题，攻克了高纯铝旋转靶材的技术难题，提高了高纯铝旋转靶溅射效率及实现了靶材溅射的产量化。
[0016]优选地，步骤(1)中所述高纯铝管由高纯铝锭加工得到。
[0017]优选地，所述高纯铝锭中铝含量为99.9985
‑
99.9995wt％，例如可以是99.9985wt％、99.9988wt％、99.9990wt％、99.9992wt％或99.9995wt％，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，所述高纯铝管的管壁厚度为6
‑
8mm，例如可以是6mm、6.5mm、7mm、7.5mm或8mm，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。
[0019]优选地，所述高纯铝锭加工包括高纯铝锭经锻打、挤压、镗孔、校直和镗孔，得到所述高纯铝管。
[0020]优选地，所述不锈钢管的表面螺纹的深度为0.49
‑
0.51mm，例如可以是0.49mm、0.50mm或0.51mm，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。
[0021]优选地，所述不锈钢管的表面螺纹的长度为0.8
‑
1.2mm，例如可以是0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.1mm或1.2mm，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。
[0022]优选地，所述不锈钢管的管壁厚度为5
‑
7mm，例如可以是5mm、5.5mm、6mm、6.5mm或7mm，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]优选地，所述低碳钢管中碳含量低于0.25％。
[0024]优选地，所述低碳钢管的管壁厚度为3
‑
5mm，例如可以是3mm、3.5mm、4mm、4.5mm或5mm，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。
[0025]优选地，所述不锈钢管和高纯铝管之间的缝隙宽度为0.49
‑
0.51mm，例如可以是0.49mm、0.50mm或0.51mm，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。
[0026]优选地，所述高纯铝管和低碳钢管之间的缝隙宽度为0.49
‑
0.51mm，例如可以是0.49mm、0.50mm或0.51mm，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。
[0027]优选地，所述装配前清洁不锈钢管、高纯铝管和低碳钢管。
[0028]优选地，所述清洁的区域包括不锈钢管、高纯铝管和低本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝旋转靶的热等静压扩散焊接的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)不锈钢管表面加工出螺纹，高纯铝管与不锈钢管和低碳钢管进行装配得到套管，所述套管由内到外依次为不锈钢管、高纯铝管和低碳钢管，不锈钢管、高纯铝管和低碳钢管之间分别预留缝隙；(2)所述套管经不锈钢圆环焊接对两端进行密封；(3)所述焊接密封后的套管进行脱气；(4)所述脱气后的套管进行热等静压处理，得到焊接结合的铝旋转靶与不锈钢管。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述高纯铝管由高纯铝锭加工得到；优选地，所述高纯铝锭中铝含量为99.9985
‑
99.9995wt％；优选地，所述高纯铝管的管壁厚度为6
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8mm；优选地，所述高纯铝锭加工包括高纯铝锭经锻打、挤压、镗孔、校直和镗孔，得到所述高纯铝管；优选地，所述不锈钢管的表面螺纹的深度为0.49
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0.51mm；优选地，所述不锈钢管的表面螺纹的长度为0.8
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1.2mm；优选地，所述不锈钢管的管壁厚度为5
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7mm；优选地，所述低碳钢管的管壁厚度为3
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5mm；优选地，所述不锈钢管和高纯铝管之间的缝隙宽度为0.49
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0.51mm；优选地，所述高纯铝管和低碳钢管之间的缝隙宽度为0.49
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0.51mm。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述装配前清洁不锈钢管、高纯铝管和低碳钢管；优选地，所述清洁的区域包括不锈钢管、高纯铝管和低碳钢管的内外表面；优选地，所述清洁的清洁剂包括乙醇和/或丙酮；优选地，所述高纯铝管及低碳钢管之间放置不锈钢皮；优选地，所述不锈钢皮的厚度为0.09
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0.11mm。4.根据权利要求1
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3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述不锈钢圆环的外径和低碳钢管的外径一致；优选地，所述不锈钢圆环的内径和不锈钢管的内径一致。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述焊接包括每一端使用一个所述不锈钢圆环进行密封；优选地，所述焊接的方式包括氩弧焊；优选地，所述焊接的焊丝包括不锈钢焊丝。6.根据权利要求1
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5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)中两端中任一端的所述不锈钢圆环上打孔；优选地，所述不锈钢圆环上的孔的直径为4.9
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5.1mm；优选地，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚力军，潘杰，边逸军，王学泽，宋阳阳，吴东青，
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：