一种硅靶材与铝合金背板的钎焊方法技术

本发明专利技术提供一种硅靶材与铝合金背板的钎焊方法，所述钎焊方法分别对硅靶材和铝合金背板进行预处理，得到处理后硅靶材和处理后铝合金背板；之后，处理后硅靶材进行第一超声浸润处理，得到半成品硅靶材；处理后铝合金背板依次经钢刷浸润处理、第二超声浸润处理、涂抹铟焊料处理和第三超声浸润处理，得到半成品铝合金背板；最后，将熔化后的铟焊料放置在半成品铝合金背板的表面后，依次放置铜丝和半成品硅靶材进行扣合组装，得到成品靶材组件。本发明专利技术所述的钎焊方法得到的靶材组件抗拉强度高且焊接结合率高，适合大规模工业化推广应用。适合大规模工业化推广应用。适合大规模工业化推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种硅靶材与铝合金背板的钎焊方法


[0001]本专利技术涉及半导体靶材
，尤其涉及一种硅靶材与铝合金背板的钎焊方法。

技术介绍

[0002]目前，在半导体工业中，靶材组件是由符合溅射性能的靶材、与靶材结合的背板构成。背板在靶材组件中起支撑作用，并具有传导热量的功效。钎焊是指低于焊件熔点的钎料和焊件同时加热到钎料熔化温度后，利用液态钎料填充固态工件的缝隙使金属连接的焊接方法。焊料流失是影响钎焊质量的一大不利因素，产生的主要原因包括但不限于钎焊温度过高或保温时间过长；钎料安置不当以致未起毛细作用；局部间隙过大等。
[0003]CN104588810A公开了一种铝靶材组件的焊接方法，包括：提供铝靶材、铝背板；在铝靶材的待焊接面上形成钎料浸润层或者在铝背板的待焊接面上形成钎料浸润层；将铝背板、形成有钎料浸润层的铝靶材置于真空包套内，铝背板的待焊接面与钎料浸润层接触，或者，将铝靶材、形成有钎料浸润层的铝背板置于真空包套内，铝靶材的待焊接面与钎料浸润层接触；利用热等静压工艺将铝靶材、钎料浸润层、铝背板焊接在一起以形成铝靶材组件；焊接完成后，对真空包套进行冷却，去除真空包套以获得铝靶材组件。实现了铝靶材与铝背板之间的焊接，并且焊接效率较高，形成的铝靶材组件的焊接强度较高、变形量小，能够满足长期稳定生产和使用靶材的需要。
[0004]CN113263237A公开了一种高纯硅靶材与铜背板的钎焊方法，所述钎焊方法包括：对所述硅靶材的焊接面进行镀镍处理；在所述焊接面放置焊料以及铜丝，将所述硅靶材与背板装配，加热进行钎焊，加压条件下使焊料充分浸润焊接面，冷却后完成钎焊。所述钎焊方法可以解决硅靶材在钎焊时的开裂现象，提高硅靶材与背板的焊接结合率，降低单个缺陷率。
[0005]CN111515484A公开了一种高纯铝靶材的焊接方法，所述方法包括；将高纯铝靶材和背板进行钎焊接，焊接完成后进行冷却；其中，所述高纯铝靶材的焊接面设置有凹槽；所述凹槽内设置有焊料槽；所述背板包括重复利用的背板。通过对靶材焊接面特殊的设计及焊接方式的合理选择，解决了靶材和再次利用的背板进行焊接时的脱焊问题，通过该方法可实现焊接后的焊接率≥99.8％，单个缺陷率≤0.2％。
[0006]然而，现有的焊接方法仍存在焊接层厚度较薄，靶材组件抗拉强度低，焊接结合率低等问题。

技术实现思路

[0007]鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种硅靶材与铝合金背板的钎焊方法，所述钎焊方法充分考虑硅靶材与铝合金背板的浸润特性，分别采用不同的浸润方法，使得靶材与背板扣合后的焊接面留存足够的焊料，从而保障靶材组件的焊接抗拉强度，提高钎焊合格率。
[0008]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]本专利技术提供一种硅靶材与铝合金背板的钎焊方法，所述钎焊方法包括如下步骤：
[0010](1)对硅靶材进行第一表面预处理和镀镍处理，得到处理后硅靶材；对铝合金背板进行第二表面预处理，得到处理后铝合金背板；
[0011](2)所述处理后硅靶材在铟焊料存在的条件下，进行第一超声浸润处理，得到半成品硅靶材；所述处理后铝合金背板依次经钢刷浸润处理、第二超声浸润处理、涂抹铟焊料处理和第三超声浸润处理，得到半成品铝合金背板；
[0012](3)将熔化后的铟焊料放置在半成品铝合金背板的表面后，依次放置铜丝和半成品硅靶材进行扣合组装，在半成品硅靶材上放置顶压装置并冷却，得到成品靶材组件。
[0013]本专利技术所述的硅靶材与铝合金背板的钎焊方法充分考虑到硅靶材的浸润性相对较低，直接进行钎焊难以在表面扩散形成铟层，导致焊接后硅靶材焊接层厚度很薄，甚至流失殆尽，造成硅靶材抗拉强度低，缺陷多的问题，对硅靶材依次进行第一表面预处理、镀镍处理以及在铟焊料存在的条件下，进行第一超声浸润处理，得到半成品硅靶材，改善其浸润效果；本申请进一步考虑到铝合金背板在钎焊过程中对焊料的特异性要求很高，且与硅靶材浸润所用焊料不一致的问题，对铝合金背板进行第二表面预处理后，先进行钢刷浸润处理和第二超声浸润处理，使铝合金背板的表面充分浸润919焊料，之后刮去919焊料层，将铟焊料涂抹于表面并进行第三超声浸润处理，使得铝合金背板表面最终浸润的焊料与硅靶材表面的焊料一致，均为铟焊料层，从而达到保障焊接层厚度，提高最终扣合组装得到的成品靶材组件钎焊合格率的目的。
[0014]优选地，步骤(1)所述硅靶材包括单晶硅靶材或多晶硅靶材。
[0015]优选地，步骤(1)所述第一表面预处理包括依次使用180#、320#、600#的砂纸进行打磨。
[0016]优选地，步骤(1)所述镀镍处理在物理气相沉积炉中进行。
[0017]优选地，镀镍层的厚度为3～6μm，例如可以是3μm、3.5μm、4μm、4.5μm、5μm或6μm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)所述铝合金背板包括A2024铝合金背板、5083铝合金背板以及6061铝合金背板中的任意一种。
[0019]优选地，步骤(1)所述第二表面预处理包括依次使用180#、320#、600#的砂纸进行打磨。
[0020]优选地，步骤(1)所述处理后铝合金背板的粗糙度Ra为1～3μm，例如可以是1μm、1.5μm、2μm、2.5μm、2.8μm或3μm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。
[0021]优选地，步骤(2)所述第一超声浸润处理的时间为30～50min，例如可以是30min、35min、40min、45min、47min或50min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。
[0022]优选地，步骤(2)所述钢刷浸润处理的时间为20～40min，例如可以是20min、23min、25min、30min、35min或40min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]优选地，步骤(2)所述钢刷浸润处理时，添加的焊料包括919焊料。
[0024]本专利技术优选步骤(2)所述钢刷浸润处理时，添加919焊料，相较于采用其他焊料而言，可实现处理后铝合金背板充分有效浸润，进而提高最终得到的成品靶材组件的焊接结合率。
[0025]优选地，所述919焊料由质量分数为91％的锡和质量分数为9％的锌组成。
[0026]优选地，所述919焊料形成的焊料层的厚度为0.05～0.15mm，例如可以是0.05mm、0.08mm、0.1mm、0.12mm、0.13mm或0.15mm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。
[0027]优选地，步骤(2)所述第二超声浸润处理的时间为30～50min，例如可以是30min、35min、40min、45min、47min或50min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。
[0028]优选地，步骤(2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅靶材与铝合金背板的钎焊方法，其特征在于，所述钎焊方法包括如下步骤：(1)对硅靶材进行第一表面预处理和镀镍处理，得到处理后硅靶材；对铝合金背板进行第二表面预处理，得到处理后铝合金背板；(2)所述处理后硅靶材在铟焊料存在的条件下，进行第一超声浸润处理，得到半成品硅靶材；所述处理后铝合金背板依次经钢刷浸润处理、第二超声浸润处理、涂抹铟焊料处理和第三超声浸润处理，得到半成品铝合金背板；(3)将熔化后的铟焊料放置在半成品铝合金背板的表面后，依次放置铜丝和半成品硅靶材进行扣合组装，在半成品硅靶材上放置顶压装置并冷却，得到成品靶材组件。2.根据权利要求1所述的钎焊方法，其特征在于，步骤(1)所述硅靶材包括单晶硅靶材或多晶硅靶材；优选地，步骤(1)所述第一表面预处理包括依次使用180#、320#、600#的砂纸进行打磨；优选地，步骤(1)所述镀镍处理在物理气相沉积炉中进行；优选地，镀镍层的厚度为3～6μm。3.根据权利要求1或2所述的钎焊方法，其特征在于，步骤(1)所述铝合金背板包括A2024铝合金背板、5083铝合金背板以及6061铝合金背板中的任意一种；优选地，步骤(1)所述第二表面预处理包括依次使用180#、320#、600#的砂纸进行打磨；优选地，步骤(1)所述处理后铝合金背板的粗糙度Ra为1～3μm。4.根据权利要求1～3任一项所述的钎焊方法，其特征在于，步骤(2)所述第一超声浸润处理的时间为30～50min。5.根据权利要求1～4任一项所述的钎焊方法，其特征在于，步骤(2)所述钢刷浸润处理的时间为20～40min；优选地，步骤(2)所述钢刷浸润处理时，添加的焊料包括919焊料；优选地，所述919焊料由质量分数为91％的锡和质量分数为9％的锌组成；优选地，所述919焊料形成的焊料层的厚度为0.05～0.15mm。6.根据权利要求1～5任一项所述的钎焊方法，其特征在于，步骤(2)所述第二超声浸润处理的时间为30～50min；优选地，步骤(2)所述涂抹铟焊料处理之前先将919焊料用刮刀刮去；优选地，步骤(2)所述涂抹铟焊料处理得到的铟焊料层的厚度为0.05～0.15mm；优选地...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚力军，潘杰，周鹏飞，宋阳阳，
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：