一种绑定靶材用合金及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种绑定靶材用合金及其制备方法和应用，属于材料技术领域。其配方比例按重量份计，包括锡50-85份，铟5-30份，锌1-3份，镓0.2-5份，铝0.5-5份，银0.5-3份，钕0.1-2份，通过锡锭熔化、铝粒熔化、钕熔化、银和锌块的熔化、铟和镓的熔化及浇铸制备得到绑定靶材用合金，将其用于绑定靶材和背板。本发明专利技术制备得到的合金不易氧化，每次绑定损耗在2%以下，靶材用完后此合金可以回收使用；用此合金绑定结合力强，并且软硬适中，塑性好，在靶材随温度变化收缩或膨胀时可以随形变化，也不会因为应力过大使陶瓷靶材开裂；此合金浸润性、铺展性好，粘度高，非常适合绑定工艺。

【技术实现步骤摘要】
一种绑定靶材用合金及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种绑定靶材用合金及其制备方法和应用，属于材料

技术介绍
很多陶瓷靶材脆性很大，直接用来磁控溅射容易导致开裂，造成靶材报废，这就需要绑定这个生产工序，把靶材粘接到钛或铜板（或管）上面。为防止靶材脱落，靶材的粘接面积要达到95%以上，要求绑定用材料有良好的浸润性、铺展性，还要有适当的熔点。同时粘接层需要有良好的导电、导热性能，否则靶材将无法溅射，或是因冷却效果不良导致靶材开裂甚至脱落。目前，常用的粘接材料为金属铟，铟的性能优良，能满足绑定所用材料的性能要求。但是，铟在地球上储量稀少，价格昂贵，并且铟在熔化后容易氧化，在绑定过程中会造成5-15%的损耗，这就使绑定的成本非常高昂。
技术实现思路
本专利技术专利的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种靶材绑定用合金来代替铟，其成本低廉，原料丰富，对人体无毒无害，并且绑定效果优良，可以有效提高靶材绑定的成品率，降低成本。按照本专利技术提供的技术方案，一种绑定靶材用合金，配方比例按重量份计：锡50-85份，铟5-30份，锌1-3份，镓0.2-5份，铝0.5-5份，银0.5-3份，钕0.1-2份。所述绑定靶材用合金熔点180-330℃，电阻率5-12.6μΩ·cm，导热率73.2-200W／(m·K)，表面张力3-8×10-2牛/米，热膨胀系数10-20×10-6/℃。所述绑定靶材用合金，配方比例按重量份计：锡60-65份，铟28-30份，锌2-3份，镓0.8-1份，铝0.5-0.8份，银0.3-0.6份，钕0.7-0.8份。合金的性能：熔点180-200℃，电阻率7-9.5μΩ·cm，导热率75-90W／(m·K)，表面张力5.6-7.0×10-2牛/米，热膨胀系数13-16×10-6/℃。所述绑定靶材用合金，配方比例按重量份计：锡68-71份，铟22-25份，锌2-3份，镓0.8-1份，铝0.5-0.8份，银0.3-0.6份，钕0.7-0.8份。合金的性能：熔点200-220℃，电阻率8-12.6μΩ·cm，导热率75-92W／(m·K)，表面张力4-7.2×10-2牛/米，热膨胀系数12-16×10-6/℃。所述绑定靶材用合金，配方比例按重量份计：锡75-78份，铟15-17份，锌1-1.5份，镓0.5-0.6份，铝0.9-1.1份，银2.5-3份，钕0.9-1.0份。合金的性能：熔点250-270℃，电阻率4-9μΩ·cm，导热率90-110W／(m·K)，表面张力5-7.8×10-2牛/米，热膨胀系数12-18×10-6/℃。所述绑定靶材用合金，配方比例按重量份计：锡80-85份，铟10-13份，锌1-1.2份，镓0.2-0.3份，铝2-3份，银1-1.2份，钕1.1-1.5份。合金的性能：熔点300-330℃，电阻率6-11μΩ·cm，导热率80-110W／(m·K)，表面张力6.2-8.0×10-2牛/米，热膨胀系数13-18×10-6/℃。所述绑定靶材用合金的制备方法，步骤为：（1）锡锭熔化：向坩埚内放入称量好的锡锭60-65份，用20-40kw的功率将锡锭熔化得到熔液，熔化温度控制为280-300℃，熔化时间为3min；（2）铝粒熔化：将称量好的铝粒0.5-5份加入步骤（1）所得熔液中，用40-70kw的功率快速升温，升温至600℃，将铝粒完全熔化，之后以5-15kw的功率降温到350℃；（3）钕熔化：将称量好的钕0.1-2份用锡纸包裹，用石墨罩压在步骤（2）所得熔液中，用5-15kw的功率保持温度340-360℃稳定，经过4-6min，钕全部融化后取出石墨罩；（4）银和锌块的熔化：将称量好的银0.5-3份和锌块1-3份加入步骤（3）所得熔液，用40-70kw的功率全部熔化，控制温度不高于400℃，之后将温度降到330-350℃；（5）铟和镓的熔化：在步骤（4）所得熔液中加入铟28-30份和镓0.2-5份，用30-50kw的功率搅拌并熔化，控制温度不超过450℃，4-6min后停止加热；之后用勺子捞出熔液表面的渣；（6）浇铸：将步骤（5）所得熔液浇铸成符合规格的合金锭。步骤（2）所述铝粒直径1mm，长度10mm；步骤（6）所述合金锭规格为20mm*20mm*100mm。所述绑定靶材用合金的应用，步骤为：（1）熔化：首先打开绑定平台的控温仪表，把温度设定为230-360℃，开始升温，把待加热的靶材和背板放置在加热平台上，使其加热；达到上述温度后，进入保温状态，把绑定靶材用合金焊料放在靶材和背板上面，因为温度的作用绑定靶材用合金焊料会逐渐熔化，或把绑定靶材用合金焊料剪成小块；（2）涂抹：把步骤（1）熔化的绑定靶材用合金焊料均匀的涂在靶材和背板的上表面，用超声波笔震动涂抹；焊料涂好后，把靶材和背板有绑定靶材用合金焊料的一面贴合在一起，用压块压实，将控温仪表的温度设定值降低80-100℃，同时采取吹风的方式快速降温，使得绑定靶材用合金焊料凝固，靶材和背板得到牢固的粘接；取下绑定好的靶材，进行下一轮操作。本专利技术的有益效果：本专利技术制备得到的合金不易氧化，每次绑定损耗在2%以下，靶材用完后此合金可以回收使用；用此合金绑定结合力强，并且软硬适中，塑性好，在靶材随温度变化收缩或膨胀时可以随形变化，也不会因为应力过大使陶瓷靶材开裂；此合金浸润性、铺展性好，粘度高，非常适合绑定工艺。具体实施方式实施例1合金配方比例按重量份计：锡60份，铟30份，锌2份，镓2.5份,铝4份，银0.8份，钕0.7份。所述绑定靶材用合金的制备方法，步骤为：（1）锡锭熔化：向坩埚内放入称量好的锡锭，用20kw的功率将锡锭熔化得到熔液，熔化温度控制为280℃，熔化时间为3min；（2）铝粒熔化：将称量好的铝粒加入步骤（1）所得熔液中，用40kw的功率快速升温，升温至600℃，将铝粒完全熔化，之后以5kw的功率降温到350℃；（3）钕熔化：将称量好的钕用锡纸包裹，用石墨罩压在步骤（2）所得熔液中，用5kw的功率保持温度340℃稳定，经过4min，钕全部融化后取出石墨罩；（4）银和锌块的熔化：将称量好的银和锌块加入步骤（3）所得熔液，用40kw的功率全部熔化，控制温度不高于400℃，之后将温度降到330℃；（5）铟和镓的熔化：在步骤（4）所得熔液中加入铟和镓，用30kw的功率搅拌并熔化，控制温度不超过450℃，4min后停止加热；之后用勺子捞出熔液表面的渣；（6）浇铸：将步骤（5）所得熔液浇铸成符合规格的合金锭。步骤（2）所述铝粒直径1mm，长度10mm；步骤（6）所述合金锭规格为20mm*20mm*100mm。合金的性能：熔点180℃，电阻率7μΩ·cm，导热率135W／(m·K)，表面张力5.6×10-2牛/米，热膨胀系数12×10-6/℃。实施例2合金配方比例按重量份计：锡65份，铟28份，锌3份，镓1.1份,铝1.6份，银0.5份，钕0.8份。所述绑定靶材用合金的制备方法，步骤为：（1）锡锭熔化：向坩埚内放入称量好的锡锭，用40kw的功率将锡锭熔化得到熔液，熔化温度控制为300℃，熔化时间为3min；（2）铝粒熔化：将称量好的铝粒加入步骤（1）所得熔液中，用70kw的功率快速升温，升温至600℃，将铝粒完全熔化，之后以15kw的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种绑定靶材用合金，其特征是配方比例按重量份计：锡50‑85份，铟5‑30份，锌1‑3份，镓0.2‑5份，铝0.5‑5份，银0.5‑3份，钕0.1‑2份；通过锡锭熔化、铝粒熔化、钕熔化、银和锌块的熔化、铟和镓的熔化及浇铸制备得到绑定靶材用合金，将其用于绑定靶材和背板。

【技术特征摘要】
1.一种绑定靶材用合金，其特征是配方比例按重量份计：锡50-85份，铟5-30份，锌1-3份，镓0.2-5份，铝0.5-5份，银0.5-3份，钕0.1-2份；通过锡锭熔化、铝粒熔化、钕熔化、银和锌块的熔化、铟和镓的熔化及浇铸制备得到绑定靶材用合金，将其用于绑定靶材和背板；所述绑定靶材用合金熔点180-330℃，电阻率5-12.6μΩ·cm，导热率73.2-200W／(m·K)，表面张力3-8×10-2牛/米，热膨胀系数10-20×10-6/℃。2.如权利要求1所述绑定靶材用合金，其特征是配方比例按重量份计：锡60-65份，铟28-30份，锌2-3份，镓0.8-1份，铝0.5-0.8份，银0.3-0.6份，钕0.7-0.8份；通过锡锭熔化、铝粒熔化、钕熔化、银和锌块的熔化、铟和镓的熔化及浇铸制备得到绑定靶材用合金，将其用于绑定靶材和背板。3.如权利要求1所述绑定靶材用合金，其特征是配方比例按重量份计：锡68-71份，铟22-25份，锌2-3份，镓0.8-1份，铝0.5-0.8份，银0.3-0.6份，钕0.7-0.8份；通过锡锭熔化、铝粒熔化、钕熔化、银和锌块的熔化、铟和镓的熔化及浇铸制备得到绑定靶材用合金，将其用于绑定靶材和背板。4.如权利要求1所述绑定靶材用合金，其特征是配方比例按重量份计：锡75-78份，铟15-17份，锌1-1.5份，镓0.5-0.6份，铝0.9-1.1份，银2.5-3份，钕0.9-1.0份；通过锡锭熔化、铝粒熔化、钕熔化、银和锌块的熔化、铟和镓的熔化及浇铸制备得到绑定靶材用合金，将其用于绑定靶材和背板。5.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦国强，胡习光，常金永，张志祥，
申请(专利权)人：江阴恩特莱特镀膜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32