一种靶材冷却背板及其焊接方法技术

本发明专利技术提供了一种靶材冷却背板及其焊接方法，在背板底板的水道中填充固体颗粒后，与背板盖板进行固定，得到待焊接组件；将待焊接组件进行热等静压焊接，得到半成品靶材冷却背板；将半成品靶材冷却背板中的固体颗粒进行清除，得到靶材冷却背板。本发明专利技术通过在背板的水道中填充固体颗粒，避免热等静压焊接导致的水道变形，进而避免水道泄漏问题；同时具有较高的焊接强度和焊接结合率；且焊接方法操作简便，易于大规模推广使用。易于大规模推广使用。易于大规模推广使用。

【技术实现步骤摘要】
一种靶材冷却背板及其焊接方法


[0001]本专利技术属于靶材制造领域，具体涉及一种靶材冷却背板及其焊接方法。

技术介绍

[0002]背板主要用于承载溅射物，并固定设备机台上，避免在溅射物上进行固定，只需把溅射物焊接在背板上，在背板上加工孔位固定在设备机台上即可。因为在溅射过程中，溅射物被轰击导致自身温度升高，所以为了达到降温的效果，需在背板上设计水道，在溅射过程中背板水道通水来达到冷却溅射物的效果。一般背板目前采用的都是在背板上设计水道槽，接着在水道槽中放入盖板通过焊接技术来完成背板水道设计。
[0003]通常溅射靶材的冷却是溅射过程的重要影响因素，许多靶材背板设计有水道结构来增强冷却效果。水道质量不佳会影响冷却效果，进而影响溅射薄膜质量，引起溅射机台报警，严重时可能损坏机台。
[0004]CN113667945A公开了一种带水道的无氧铜背板的制备方法，所述制备方法包括：对坯料进行第一热退火处理，第一产品整形后进行粗铣处理得到底板；对坯料进行第二热退火处理，第二产品整形后进行第一精铣处理得到盖板；将所述底板以及所述盖板装配后进行焊接；第二精铣处理后对所述水道的密封性进行检测，得到所述带水道的无氧铜背板；该方法中焊接带水道背板的方法为银蜡焊。
[0005]CN112372165A一种靶材冷却背板的焊接方法，所述焊接方法包括如下步骤：(1)将盖板和基座进行机加工，机加工后的基座包括冷却水道；(2)将步骤(1)机加工得到的盖板与所述冷却水道相接触，进行所述盖板与所述基座的装配处理，然后进行真空钎焊，得到靶材冷却背板粗品；(3)在步骤(2)所述靶材冷却背板粗品的焊缝处进行搅拌摩擦焊，得到靶材冷却背板。该方法采用真空钎焊与搅拌摩擦焊的复合焊接形式。
[0006]上述方法均采用了真空钎焊的焊接方法，该方法对钎料的选择和使用，工件的装配与放置等都有很高的要求，总体焊接合格率较低，常常出现因焊接面未焊合导致水道泄漏的情况。
[0007]CN107662045A公开了一种铝合金产品的制造方法，包括：提供第一铝合金板和第二铝合金板，第一铝合金板的待焊接面为第一焊接面，第二铝合金板的待焊接面为第二焊接面；第一焊接面为平面，第二焊接面内具有凹槽；或者，第一焊接面和第二焊接面内均具有凹槽；将第一焊接面和第二焊接面相对设置并贴合，且在第一焊接面和第二焊接面之间形成由凹槽围成的水道结构，以形成初始铝合金产品；将初始铝合金产品装入包套并对包套进行脱气处理以形成真空包套后，对初始铝合金产品进行热等静压工艺；去除真空包套，获得铝合金产品。该方法中采用温度530
‑
630℃，压强4
‑
10MPa的热等静压技术焊接带水道的铝合金产品，其工艺温度接近材料熔点，对材料组织性能影响较大，且焊接结合强度不高，水道容易变形。
[0008]综上所述，目前亟需开发一种行之有效的靶材冷却背板的焊接方法，不仅可以保证焊接结合率，避免冷却水道的泄漏问题和背板变形问题，还可以降低生产成本，便于大规
模推广使用。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于提供一种靶材冷却背板及其焊接方法，在背板底板的水道中填充固体颗粒后，与背板盖板进行固定，得到待焊接组件；将待焊接组件进行热等静压焊接，得到半成品靶材冷却背板；将半成品靶材冷却背板中的固体颗粒进行清除，得到靶材冷却背板。本专利技术通过在背板的水道中填充固体颗粒，避免热等静压焊接导致的水道变形，进而避免水道泄漏问题；同时具有较高的焊接强度和焊接结合率；且焊接方法操作简便，易于大规模推广使用。
[0010]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0011]本专利技术的目的之一在于提供一种靶材冷却背板的焊接方法，所述焊接方法包如下步骤：
[0012](1)在背板底板的水道中填充固体颗粒后，与背板盖板进行固定，得到待焊接组件；
[0013](2)将步骤(1)所述待焊接组件进行热等静压焊接，得到半成品靶材冷却背板；
[0014](3)将步骤(2)所述半成品靶材冷却背板中的固体颗粒进行清除，得到靶材冷却背板。
[0015]本专利技术通过热等静压焊接的方法制备了靶材冷却背板，通过在背板的水道中填充固体颗粒，避免热等静压焊接导致的水道变形，进而避免水道泄漏问题；同时具有较高的焊接强度和焊接结合率；且焊接方法操作简便，易于大规模推广使用。
[0016]作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述背板底板和所述背板盖板的材质均为铝合金。
[0017]优选地，步骤(1)所述背板底板的水道边缘设置有凹槽。
[0018]优选地，步骤(1)所述背板盖板上设置有接头，与所述凹槽相匹配。
[0019]值得说明的是，当热等静压焊接时，较高的温度容易使水道发生变形，变形时水道与固体颗粒之间会相互挤压，固体颗粒会在挤压之下发生碎裂，粒径变小，有一小部分破碎的颗粒可能会进入背板底板和背板盖板的待焊接面上，从而影响焊接效果；为了避免这种情况，在背板底板的水道边缘设置凹槽，在背板盖板上设置接头与该凹槽相匹配，从而将固体颗粒限制在水道中，防止破碎的颗粒进入待焊接面。
[0020]作为本专利技术优选的技术方案，在步骤(1)所述填充固体颗粒之前，将所述背板底板和所述背板盖板进行酸洗。
[0021]优选地，所述酸洗使用的酸洗试剂的溶质包括硝酸和氢氟酸，溶剂包括水。
[0022]优选地，所述酸洗试剂中硝酸和氢氟酸的摩尔比为(1
‑
2):1:5，例如可以是1:1:5，1.1:1:5，1.2:1:5，1.3:1:5，1.4:1:5，1.5:1:5，1.6:1:5，1.7:1:5，1.8:1:5，1.9:1:5，2:1:5等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0023]优选地，所述酸洗的时间为5
‑
8min，例如可以是5min，5.2min，5.5min，5.8min，6min，6.3min，6.6min，7min，7.3min，7.5min，7.7min，8min等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0024]作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述固体颗粒为可溶性固体颗粒。
[0025]值得说明的是，本专利技术选用可溶性固体颗粒填充水道，在焊接结束后，通过简单的水洗即可除去，不会残留在水道内，清洗方法简单。
[0026]优选地，所述可溶性固体颗粒包括无机盐颗粒。
[0027]优选地，所述可溶性固体颗粒的熔点≥500℃，例如可以是500℃，510℃，520℃，530℃，560℃，580℃，600℃，650℃，700℃，800℃，900℃，1000℃，1100℃等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0028]值得说明的是，本专利技术选用可溶性固体颗粒熔点≥500℃，若可溶性固体颗粒熔点过低，在热等静压焊接的过程中，固体颗粒会被熔化，无法支撑水道的形状本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种靶材冷却背板的焊接方法，其特征在于，所述焊接方法包如下步骤：(1)在背板底板的水道中填充固体颗粒后，与背板盖板进行固定，得到待焊接组件；(2)将步骤(1)所述待焊接组件进行热等静压焊接，得到半成品靶材冷却背板；(3)将步骤(2)所述半成品靶材冷却背板中的固体颗粒进行清除，得到靶材冷却背板。2.根据权利要求1所述靶材冷却背板的焊接方法，其特征在于，步骤(1)所述背板底板和所述背板盖板的材质均为铝合金；优选地，步骤(1)所述背板底板的水道边缘设置有凹槽；优选地，步骤(1)所述背板盖板上设置有接头，与所述凹槽相匹配。3.根据权利要求1或2所述靶材冷却背板的焊接方法，其特征在于，在步骤(1)所述填充固体颗粒之前，将所述背板底板和所述背板盖板进行酸洗；优选地，所述酸洗使用的酸洗试剂的溶质包括硝酸和氢氟酸，溶剂包括水；优选地，所述酸洗试剂中硝酸、氢氟酸和水的摩尔比为(1
‑
2):1:5；优选地，所述酸洗的时间为5
‑
8min。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述靶材冷却背板的焊接方法，其特征在于，步骤(1)所述固体颗粒为可溶性固体颗粒；优选地，所述可溶性固体颗粒包括无机盐颗粒；优选地，所述可溶性固体颗粒的熔点≥500℃；优选地，所述无机盐颗粒包括氯化钠、硫酸钠、氯化钾、硫酸钾、氯化镁、硫酸镁或硫酸铝中的任意一种或至少两种的组合；优选地，步骤(1)所述固体颗粒的粒径为0.2
‑
0.5mm；优选地，步骤(1)中，所述固体颗粒的填充高度小于所述背板底板中水道的高度。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述靶材冷却背板的焊接方法，其特征在于，步骤(1)所述固定的方式为氩弧焊点焊；优选地，步骤(1)所述待焊接组件中，背板底板与背板盖板之间的间隙＜0.2mm。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述靶材冷却背板的焊接方法，其特征在于，步骤(2)所述热等静压焊接之前，使用所述固体颗粒将步骤(1)所述待焊接组件中的水道填满，并将水道的入口和出口进行封闭；优选地，所述封闭的方式为：通过氩弧焊将铝片焊接在水道的入口和出口处。7.根据权利要求1
‑
6任一项所述靶材冷却背板的焊接方法，其特征在于，步骤(2)所述热等静压焊接的压力为150
‑
200M...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚力军，潘杰，王学泽，陈石，廖培君，
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：