一种石墨靶材的焊接方法技术

本发明专利技术提供了一种石墨靶材的焊接方法，所述焊接方法包括如下步骤：(1)石墨靶坯的焊接面热压形成浸润层；(2)对背板焊接面以及浸润层进行浸润处理，然后将石墨靶坯与背板进行钎焊焊接，得到石墨靶材。本发明专利技术提供的焊接方法能够避免石墨靶坯在焊接过程中开裂，而且使石墨靶坯与背板具有良好的焊接结合率，有效避免了焊接缺陷，提高了焊接一次合格率，降低了石墨靶坯与背板的脱焊风险，提高了生产效率。提高了生产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨靶材的焊接方法


[0001]本专利技术属于半导体
，涉及一种靶材的焊接方法，尤其涉及一种石墨靶材的焊接方法。

技术介绍

[0002]半导体溅射用的靶材通常采用的焊接方法包括等静压扩散焊接与钎焊焊接。对于低温溅射时使用的方形靶材或椭圆形靶材，一般采用钎焊方式，而靶材及背板与焊料的浸润性是影响钎焊焊接结合率及强度的重要因素。
[0003]石墨靶坯料因与焊料浸润性较差，通常为了提高焊接结合率，会在石墨表面镀一层金属以便于与焊料浸润，提高焊接性能。或者使用真空扩散焊，在较高的压力下使靶坯与背板焊接在一起，对低温溅射靶材来说，扩散焊接成本更高，不利于在大批量生产中使用，同时石墨因具有较高的脆性，该焊接方式容易破坏靶坯。
[0004]CN113106401A公开了一种石墨烯铜靶材及其制备方法，所述靶材组件包括外包铜背板和石墨烯铜靶材主体，所述外包铜背板内部开设凹槽，所述石墨烯铜靶材主体外壁设置有石墨烯镀层，所述外包铜背板和石墨烯铜背板主体之间焊接连接，所述凹槽的内廓面积与石墨烯铜靶材主体的外廓面积相同。其公开的制备方法在石墨烯铜靶材的主体外壁设置石墨烯镀层，提高了石墨烯铜靶材的焊接效果，但其结构较为复杂，且其提供的制备方法针对的为石墨烯铜靶材，无法适用于具有较高脆性的石墨靶材。
[0005]由于石墨靶坯料与焊料难以实现浸润，通过在钎焊前需要在石墨靶坯的焊接面镀金属层，镀金属层的方法包括但不限于化学镀或物理气相沉积。这两种方法虽然可以提高石墨靶坯的焊接性，但由于石墨本身的性能，化学镀会导致石墨靶坯中进入酸碱液，如果在后期不能完全去除酸碱液，则会存在安全风向；而物理气相沉积很难获得良好的镀膜强度，存在一定的脱焊风险。
[0006]因此，需要针对浸润性差的石墨靶坯，提供一种脱焊风险低且焊接结合率高的石墨靶材的钎焊方法。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种石墨靶材的焊接方法，所述焊接方法能够避免石墨靶坯在焊接过程中开裂，而且使石墨靶坯与背板具有良好的焊接结合率，有效避免了焊接缺陷，提高了焊接一次合格率，降低了石墨靶坯与背板的脱焊风险，提高了生产效率。
[0008]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]本专利技术提供了一种石墨靶材的焊接方法，其特征在于，所述焊接方法包括如下步骤：
[0010](1)石墨靶坯的焊接面热压形成浸润层；
[0011](2)对背板焊接面以及浸润层进行浸润处理，然后将石墨靶坯与背板进行钎焊焊接，得到石墨靶材。
[0012]本专利技术所述石墨靶材由石墨靶坯以及背板组成；本专利技术采用热压的方式形成浸润层，避免了化学镀存在的污染石墨靶坯的问题，同时也避免了物理气相沉积镀膜强度不高导致的靶材脱焊问题。所述石墨靶坯经过热压形成浸润层后，特别适用于与背板的钎焊焊接，有效提高了石墨靶坯与背板焊接的焊接一次合格率，降低了靶材脱焊风险，提高了生产效率。
[0013]优选地，步骤(1)所述石墨靶坯的平面度≤0.05mm，例如可以是0.01mm、0.02mm、0.03mm、0.04mm或0.05mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0014]本专利技术在热压前使石墨靶坯的平面度≤0.05mm，有利于提高热压形成浸润层的质量，保证后续石墨靶坯与背板的焊接结合率。
[0015]本专利技术所述背板包括铜背板、铜合金背板、铝背板或铝合金背板中的任意一种。
[0016]优选地，步骤(1)所述石墨靶坯的焊接面的粗糙度≥6μm，例如可以是6μm、7μm、8μm、9μm或10μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0017]本专利技术是石墨靶坯的焊接面粗糙度≥6μm的方法包括但不限于喷砂处理，本专利技术不对喷砂处理的具体参数进行限定，只要使石墨靶坯的焊接面的粗糙度≥6μm即可。本专利技术是石墨靶坯的焊接面的粗糙度≥6μm，有利于提高石墨靶坯与浸润材料之间的结合效果，降低了石墨靶坯与背板焊接后的脱焊风险。
[0018]优选地，步骤(1)所述浸润层的材质包括钛粉。
[0019]优选地，所述钛粉的粒径≤74μm，优选为D50为30
‑
40μm。
[0020]本专利技术所述钛粉的粒径≤74μm是指，钛粉过200目筛，筛下物为符合≤74μm要求的钛粉。
[0021]优选地，钛粉的粒径D50为30
‑
40μm，例如可以是30μm、32μm、35μm、36μm、38μm或40μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0022]优选地，步骤(1)所述浸润层的厚度为≤2mm，例如可以是0.5mm、0.8mm、1mm、1.2mm、1.5mm、1.8mm或2mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0023]优选地，步骤(1)所述热压的方法包括：
[0024](a)石墨靶坯与浸润层材料装模，装模时石墨靶坯的焊接面与浸润层材料接触；
[0025](b)真空条件下，对装模后的材料依次进行第一升温、第一保温、第二升温与第二保温；
[0026](c)第二保温结束后，进行加压以及保温保压，而后进行随炉冷却。
[0027]本专利技术所述热压在进行过程中，包括第一升温与第一保温，其中第一保温的目的为使浸润层材料与石墨靶坯充分受热，避免后续加压以及保温保压过程中石墨靶坯开裂的风险。
[0028]优选地，步骤(b)所述真空条件的真空度≤100Pa，例如可以是10Pa、20Pa、30Pa、50Pa、60Pa、80Pa或100Pa，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0029]本专利技术步骤(b)所述真空条件的真空度越低，越有利于提高热压形成浸润层的效果，但真空度越低，达到相关真空度的成本越高。本专利技术提供的焊接方法在进行热压时，只
需要使真空度≤100Pa即可。
[0030]优选地，步骤(b)所述第一升温的升温速率为4
‑
8℃/min，例如可以是4℃/min、5℃/min、6℃/min、7℃/min或8℃/min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0031]优选地，步骤(b)所述第一升温的终点温度为1250
‑
1400℃，例如可以是1250℃、1280℃、1300℃、1320℃、1350℃、1380℃或1400℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0032]优选地，步骤(b)所述第一保温的时间≥80min，例如可以是80min、95min、90min、95min或100min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0033]本专利技术提供的焊接方法，在热压时通过第一升温与第一保温，使浸润层材料与石墨靶坯充分受热。本专利技术中，所述第一保温的时间≥80min即可，优选为≥90min。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨靶材的焊接方法，其特征在于，所述焊接方法包括如下步骤：(1)石墨靶坯的焊接面热压形成浸润层；(2)对背板焊接面以及浸润层进行浸润处理，然后将石墨靶坯与背板进行钎焊焊接，得到石墨靶材。2.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，步骤(1)所述石墨靶坯的平面度≤0.05mm；优选地，步骤(1)所述石墨靶坯的焊接面的粗糙度≥6μm。3.根据权利要求1或2所述的焊接方法，其特征在于，步骤(1)所述浸润层的材质包括钛粉；优选地，所述钛粉的粒径≤74μm，优选为D50为30
‑
40μm；优选地，步骤(1)所述浸润层的厚度≤2mm。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的焊接方法，其特征在于，步骤(1)所述热压的方法包括：(a)石墨靶坯与浸润层材料装模，装模时石墨靶坯的焊接面与浸润层材料接触；(b)真空条件下，对装模后的材料依次进行第一升温、第一保温、第二升温与第二保温；(c)第二保温结束后，进行加压以及保温保压，而后进行随炉冷却。5.根据权利要求4所述的焊接方法，其特征在于，步骤(b)所述真空条件的真空度≤100Pa。6.根据权利要求4或5所述的焊接方法，其特征在于，步骤(b)所述第一升温的升温速率为4
‑
8℃/min；优选地，步骤(b)所述第一升温的终点温度为1250
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚力军，潘杰，杨慧珍，廖培君，周友平，
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：