一种靶材与背板的焊接结构及焊接方法技术

本发明专利技术公开了一种靶材与背板的焊接方法，包括以下步骤：提供靶材与背板，背板具有凹槽，凹槽的焊接面为螺旋沟槽结构；对靶材和背板进行激光清洗；将靶材放入背板的凹槽内并整体置于包套内整体置于包套内，对包套进行密封及真空处理；将抽真空后的包套进行热等静压处理，将靶材和背板进行焊接；焊接完成后，包套随炉冷却；冷却后去除包套以获得铝靶材组件。通过激光清洗，有效地清除材料表面可溶性杂质与氧化物层，实现靶材与背板直接接触并进行原子间的相互扩散。

【技术实现步骤摘要】
一种靶材与背板的焊接结构及焊接方法
本专利技术涉及溅射靶材领域，尤其涉及一种靶材与背板的焊接结构及焊接方法。
技术介绍
溅射工艺是以一定能量的粒子(离子或中性原子、分子)，在高真空中经过加速聚集，形成高速度能粒子流，轰击在固体表面上，使固体近表面的原子或分子获得足够大的能量而逸出固体表面，最终沉积于基体表面的工艺。被轰击而逸出表面的原子或分子原材料，称之为溅射靶材。铝具有优异电导率，易加工，良好的抗电迁徙和抗应力迁徙等一系列优异的物理性能，使其在很多领域特别是高科技产业得到了广泛的应用。在IC制造中，成为金属互连线的主要配套材料。在CN104588810B的中国专利中，阐述了利用热等静压的方式进行铝材和铝合金背板的扩散焊接方法。其通过在材料的焊接面制造钎料浸润层方式，促进了扩散效果，提高了结合强度。然而钎料熔点高，材料成本高，浸润层的制作工艺步骤复杂，浸润层的层厚与均匀性控制困难，浸润层制作过程中会造成铝材料氧化，并且仍然存在焊接结合度不高，耐高温性能差等问题。在CN101564793A与CN111155059A的中国专利中，同样阐述了利用热等静压的方式进行铝材和铜材的扩散焊接方法。其采用超声波清洗，酸洗以及真空干燥的方式进行去除表面杂质，从而提高焊接贴合精密度。但是，上述化学清洗方法虽然可有效地清除表面氧化膜层，但是工序繁杂，效率低，化学介质会造成污染的同时，亦会对操作人员的身体健康造成损害。
技术实现思路
为克服上述缺点，本专利技术的目的在于提供一种靶材与背板的焊接结构及焊接方法，整体作业工序简单，效率高，满足长期稳定生产，并且最终实现靶材与背板的高强度结合。为了达到以上目的，本专利技术采用的技术方案是：一种靶材与背板焊接方法，包括以下步骤：步骤1、提供靶材与背板，所述背板具有供靶材放置并与靶材匹配的凹槽，所述凹槽的焊接面为螺旋沟槽结构，所述螺旋沟槽结构的沟槽为V形，其上的螺纹的高与间距为0.3mm～0.5mm；步骤2、对靶材和背板分别进行激光清洗，激光器的输出激光功率为100W～400W，激光波长1064nm，光斑直径为60μm，线光斑为50mm，扫描速度1.2m～3m/min，搭接率50％；步骤3、将靶材放入背板的凹槽内并整体置于包套内，包套外部环境温度为250℃～300℃，并对包套进行密封及真空处理，包套内的真空度为10-3Pa，进行保温、保压，保温、保压时间为2h；步骤4、将抽真空后的包套进行热等静压处理，外部环境温度为350℃～400℃，外部环境压强为100MPa～150MPa将靶材和背板进行焊接，保温、保压时间为3h；步骤5、焊接完成后，包套随炉冷却；冷却后去除包套以获得靶材组件。进一步来说，所述靶材为圆片状结构，采用纯铝或高纯铝材料，其表面粗糙度Ra≤0.3；平整度≤0.3mm。进一步来说，所述背板的材料为铝合金或铜合金。一种靶材与背板的焊接结构，采用纯铝或高纯铝材料的靶材、铝合金或铜合金材料的背板，所述靶材与背板采用权利要求1的焊接方法进行组合。进一步来说，所述背板上的凹槽深度低于靶材圆片的厚度，两者之间的差值介于1mm～2mm。与当前的化学清洗等技术相比，本专利技术通过激光清洗方式，不伤害基体的前提下，可快速地清除材料表面可溶性杂质与氧化物层，实现靶材与背板直接接触并进行原子间的相互扩散。并且生产工序简单，效率高，满足长期稳定生产。附图说明图1为本专利技术实施例的结构示意图。图2为本专利技术实施例中靶材与背板示意图。图3为靶材与背板放置包套内进行抽真空处理的结构示意图。图4为包套进行热等静压处理示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的较佳实施例进行详细阐述，以使本专利技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。实施例参见附图1所示，一种靶材与背板焊接方法，包括以下步骤：S1、提供靶材与背板，所述背板具有供靶材放置并与靶材匹配的凹槽，所述凹槽的焊接面为螺旋沟槽结构，所述螺旋沟槽结构的沟槽为V形，其上的螺纹的高与间距为0.3mm～0.5mm；S2、对靶材和背板分别进行激光清洗，激光器的输出激光功率为100W～500W，激光波长1064nm，光斑直径为60μm，线光斑为50mm，扫描速度1.2m～3m/min，搭接率50％；S3、将靶材放入背板的凹槽内并整体置于包套内，包套外部环境温度为250℃～300℃，并对包套进行密封及真空处理，包套内的真空度为10-3Pa，进行保温、保压，保温、保压时间为2h；S4、将抽真空后的包套进行热等静压处理，外部环境温度为350℃～400℃，外部环境压强为100MPa～150MPa将靶材和背板进行焊接，保温、保压时间为3h；S5、焊接完成后，包套随炉冷却；冷却后去除包套以获得靶材组件。采用纯铝或高纯铝的胚料，并车削加工成圆片状形成靶材，表面粗糙度Ra≤0.3；平整度≤0.3mm。采用2024铝合金、6061铝合金、QSi1－3铜合金、HSn60－1铜合金中任一种制成背板，并在其上加工成凹槽，背板上的凹槽深度低于靶材的厚度，两者之间的差值介于1mm～2mm；凹槽的槽底为焊接面，其上的螺旋沟槽结构的沟槽可以采用V形槽，螺纹的高与间距为0.3mm～0.5mm，目的是为了增大焊接接触面积。上述操作是针对原料加工处理，然后将处理好的靶材、背板组装后整体放置到包套内，该包套为金属包套，其材质为不锈钢，包套的厚度2mm～3mm。一种靶材与背板的焊接结构，采用纯铝或高纯铝材料的靶材、铝合金或铜合金材料的背板，靶材与背板采用上述焊接方法进行组合。试验1如图2、图3、图4所示，靶材1为纯铝材质，背板2为2024铝合金，背板2的凹槽采用V形槽，螺纹的高与间距为0.3mm。包套3的厚度为3mm，包套采用不锈钢材质。将加工后的靶材圆片与背板进激光清洗。激光器的输出激光功率为100W，激光波长1064nm，光斑直径为60μm，线光斑为50mm，扫描速度3m/min，搭接率50％。然后将靶材安装在背板上并整体置于包套内，并进行焊接密封。包套的外部环境控制在250℃，并对包套内进行抽真空处理，使包套内部真空度处于10-3Pa以上，保温、保压2小时候进行机械封口，完成包套焊接。然后进行热等静压处理，使包套外部环境温度处于350℃、外部环境压强处于150MPa，并保持上述温度、压强3小时，将靶材、背板焊接在一起。试验2靶材为纯铝材质，背板为6061铝合金，背板的凹槽采用V形槽，螺纹的高与间距为0.5mm。包套的厚度为3mm，包套采用不锈钢材质。将加工后的靶材圆片与背板进激光清洗。激光器的输出激光功率为150W，激光波长1064nm，光斑直径为60μm，线光斑为50mm，扫描速度2.7m/min，搭接率50％。将靶材安装在背板上并整体置于包套内，并进行焊接密封。包套的外部环境控制在300℃，并对包套本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种靶材与背板焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1、提供靶材与背板，所述背板具有供靶材放置并与靶材匹配的凹槽，所述凹槽的焊接面为螺旋沟槽结构，所述螺旋沟槽结构的沟槽为V形，其上的螺纹的高与间距为0.3mm～0.5mm；/n步骤2、对靶材和背板分别进行激光清洗，激光器的输出激光功率为100W～400W，激光波长1064nm，光斑直径为60μm，线光斑为50mm，扫描速度1.2m～3m/min，搭接率50％；/n步骤3、将靶材放入背板的凹槽内并整体置于包套内，包套外部环境温度为250℃～300℃，并对包套进行密封及真空处理，包套内的真空度为10

【技术特征摘要】
1.一种靶材与背板焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、提供靶材与背板，所述背板具有供靶材放置并与靶材匹配的凹槽，所述凹槽的焊接面为螺旋沟槽结构，所述螺旋沟槽结构的沟槽为V形，其上的螺纹的高与间距为0.3mm～0.5mm；
步骤2、对靶材和背板分别进行激光清洗，激光器的输出激光功率为100W～400W，激光波长1064nm，光斑直径为60μm，线光斑为50mm，扫描速度1.2m～3m/min，搭接率50％；
步骤3、将靶材放入背板的凹槽内并整体置于包套内，包套外部环境温度为250℃～300℃，并对包套进行密封及真空处理，包套内的真空度为10-3Pa，进行保温、保压，保温、保压时间为2h；
步骤4、将抽真空后的包套进行热等静压处理，外部环境温度为350℃～400℃，外部环境压强为100MPa～150MPa将靶材和背板进行焊接，保温、保压时间为3h；
步骤5、...

【专利技术属性】
技术研发人员：董常亮，常艳超，周振坤，尤小磊，
申请(专利权)人：爱发科电子材料苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32