CN101879640B - 陶瓷溅镀靶材组件及其焊合方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种陶瓷溅镀靶材的焊合方法，其包括提供一背板，并在其一表面形成具有低熔点焊料的一软焊料层；提供一陶瓷溅镀靶材，并在其一表面进行纯铬或铬合金镀膜处理而形成一介面层；令该具有介面层的陶瓷溅镀靶材进行退火处理；令该背板的焊料层与该靶材的介面层进行软焊接合。本发明借由让陶瓷溅镀靶材上形成铬或铬合金介面层，并将该介面层经过退火处理后，使得该介面层与软焊料层之间具有极佳的接合附着能力，让该陶瓷溅镀靶材与背板接合得更为紧密。
Description
技术领域
本发明涉及一种溅镀靶材的组件及其焊合方法，尤其涉及一种陶瓷溅镀靶材的组件及其软焊接合制作方法。
背景技术
碳、硅或陶瓷靶材多用于形成液晶显示器或触控面板内的透明导电薄膜(transparent conductive oxide)，如氧化铟锡(ITO)靶材或硬碟内的DLC石墨涂层(diamond-like carbon coating)。目前此类靶材的焊合多采用软焊接合的方法。
一般工业界在进行碳、硅或陶瓷溅镀靶材的焊合工艺时，最常使用的方法为与铜背板进行软焊接合(solder bonding)，使用的焊料为低熔点的铟(In)或锡(Sn)材料。软焊接合方法的优点为处理温度低(通常小于250℃)，不会造成靶材后续不正常晶粒的成长，但其缺点为接合度弱，且不同性质的靶材适用的软焊接合方法皆有些许不同，通常，为了改善其接合度，常会于与背板的软焊料层接合的靶材表面进行预处理(pre-treatment)，使得靶材表面与铟或锡的低熔点焊料具有极佳的接合附着能力。
日本发明专利公开案第JP20-117427号公开了早期进行石墨或陶瓷靶材的软焊接合时，由于碳(C)、硅(Si)或陶瓷靶材与铟或锡焊料的湿润性(wetting)不好，会先于靶材表面镀上一层镍(Ni)或铜(Cu)，以改善湿润性，但仍无法改善其附着性(adhesion)，故会于镀上镍或铜之前，在靶材上先镀上数微米(μm)至数十微米的钼(Mo)、钨(W)、钛(Ti)或铬(Cr)等材料，然而，该专利公开案仅公开了以钛(Ti)材料为主并形成聚乙烯吡咯烷酮(Polyvinylpyrrolidone，PVP)浆料涂布于靶材上，其缺点为浆料的制作与使用量提高其焊合过程的成本。
日本发明专利公开案第JP-55-97472公开了以钛-金(Ti-Au)、铬-金(Cr-Au)或是铅-锡(Pb-Sn)等合金作为陶瓷靶材的金属层(metallization layer)，与溅镀机台上的熔融铟焊料层(Indium layer)进行接合、冷却而固定靶材，但所公开的方法仅适用所述金属层的材料种类。
美国发明专利公开第US 2003/0129407号则公开了将钛(Ti)或铬(Cr)溅镀于基板上，可提高基板表面的石墨薄膜与基板间的附着性，然而，此专利仅公开了薄膜材料的特性。
于美国专利第US6,555,250号中曾详细公开于金属靶材表面进行镍(Ni))电镀后，以真空退火的方式使镍与靶材内成分产生扩散(diffusion)，再与合金背板进行后段扩散接合(diffusion bonding)加工，该方法接合度强，然而，该方法整套流程是在高温下进行，于后段扩散焊合加工中尚需使用高压处理，以上皆极容易引起靶材晶粒的不正常成长。
于美国专利公开案第US2009/0045051号中曾公开于金属靶材表面具有一耦合层(coupling surface)，该耦合层是采用铝(Al)、铜(Cu)、铬(Cr)、钛(Ti)等材料，并以热处理等方式进行后续焊合处理，然而，该方法为了降低热处理所造成的晶粒粗大，此耦合层存在于靶材表面的局部区域，以降低整片靶材所受到热处理的影响。
发明内容
本发明人有鉴于上述先前技术的缺点以及不足，故经过不断的研究以及试验后，遂发明出此应用于陶瓷溅镀靶材的软焊接合制作方法。
本发明的目的在于提供一种经表面金属化前处理的陶瓷溅镀靶材的软焊接合(solder bonding)方法。
本发明提供一种陶瓷溅镀靶材的焊合方法，其包括：
提供一背板，其在一表面形成具有低熔点焊料的软焊料层(solder layer)；
提供一陶瓷溅镀靶材，其表面已进行过纯铬或铬合金镀膜处理而形成一介面层(interface layer)；
令该具有介面层的陶瓷溅镀靶材进行退火处理(annealing)；
令该背板的焊料层与该靶材的介面层进行软焊接合。
其中，该陶瓷溅镀靶材是包含石墨的靶材或包含金属氧化物的靶材。较佳的是，该陶瓷溅镀靶材是完全由石墨或氧化铟锡(ITO)组成的靶材。
较佳的是，该含有介面层的靶材是于真空或保护气氛(inert atmosphere)下，温度在900℃～1500℃，且处理时间不大于3小时的条件下进行退火处理。
其中，所述的铬合金是富含铬成分(Chromium-rich)的铬合金材料，其铬成分的含量大于整体铬合金的50wt％。
其中，该靶材表面是利用蒸镀进行纯铬或铬合金镀膜处理而形成介面层，且该介面层的厚度不小于1微米(μm)。
其中，该背板的材料选自于由铜(Cu)、钼(Mo)、钛(Ti)以及铝(Al)所组成的群组。
其中，该低熔点焊料为铟(In)或锡(Sn)。
本发明还提供一种陶瓷溅镀靶材组件，其包括：
一背板，其一表面具有一软焊料层，该软焊料层是由低熔点焊料所组成；
一陶瓷溅镀靶材，其一表面具有一经退火处理的铬或铬合金介面层，且该介面层是软焊接合于该背板的焊料层。
其中，该陶瓷溅镀靶材是包含石墨的靶材或包含金属氧化物的靶材。较佳的是，该陶瓷溅镀靶材是完全由石墨或氧化铟锡(ITO)组成的靶材。
其中，所述的铬合金是富含铬成分的铬合金材料，其铬成分的含量大于整体铬合金的50wt％。
较佳的是，该介面层的厚度不小于1微米。
其中，该背板的材料选自于由铜、钼、钛以及铝所组成的群组。
其中，该低熔点焊料为铟或锡。
本发明借由让陶瓷溅镀靶材上形成铬或铬合金介面层，并将该介面层经过退火处理后，使得该介面层与软焊料层之间具有极佳的接合附着能力，让该陶瓷溅镀靶材与背板接合得更为紧密。
附图说明
图1为本发明焊合方法的流程图；
图2为本发明陶瓷溅镀靶材组件的侧面剖视图。
附图标记说明：a-提供一背板；b-提供一陶瓷溅镀靶材；c-退火处理步骤；d-软焊接合步骤；10-背板；11-软焊料层；20-陶瓷溅镀靶材；21-介面层。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
图1和图2所示为本发明的陶瓷溅镀靶材的焊合方法，其包括：
步骤a为提供一背板10，其在一表面形成具有低熔点焊料的一软焊料层11，所述背板10的材料选自于由铜、钼、钛以及铝所组成的群组，而所述的低熔点焊料为铟或锡；
步骤b为提供一陶瓷溅镀靶材20，其在一表面利用蒸镀进行纯铬或铬合金镀膜处理而形成厚度为不小于1微米的一介面层21；该陶瓷溅镀靶材20的组成成分包含石墨或包含金属氧化物，优选的，该陶瓷溅镀靶材20是由石墨或氧化铟锡(ITO)所组成；而铬合金中的铬成分含量大于整体铬合金的50wt％；
步骤c为退火处理步骤，是令该具有介面层21的陶瓷溅镀靶材20于真空或保护气氛下，温度在900℃～1500℃，进行不超过于3小时的退火处理；
步骤d为软焊接合步骤，是令该背板10的焊料层11与该陶瓷溅镀靶材20的介面层21进行软焊接合。
图2所示为本发明的陶瓷溅镀靶材组件，其包括：
一背板10，其一表面具有一软焊料层11，该软焊料层11是由低熔点焊料所组成，所述背板10的材料选自于由铜、钼、钛以及铝所组成的群组，而所述的低熔点焊料为铟或锡；
一陶瓷溅镀靶材20，其一表面具有一经退火处理的铬或铬合金介面层21，其厚度不小于1微米，且该介面层21软焊接合于该背板10的软焊料层11；该陶瓷溅镀靶材20的组成成分包含石墨或包含金属氧化物，优选的，该陶瓷溅镀靶材20是由石墨或氧化铟锡(ITO)所组成；而铬合金中的铬成分含量大于整体铬合金的50wt％。
实施例1
将铜背板的一表面涂布低熔点的铟焊料以形成一软焊料层，并加热使其成为熔融状态(铟熔点为156.6℃)；将石墨靶材一表面蒸镀纯铬材料，镀膜厚度为1μm；将整个靶材置入真空加热炉进行温度为1200℃～1500℃且压力在10-5至10-1托耳(torr)的退火处理，处理时间不大于3小时；靶材经退火后，以赛路凡胶带(cellophane tape)进行剥离测试(peeling test)，确定无铬镀层剥离，再于具有镀铬的靶材表面进行铟焊料的超音波湿润涂布处理，最后将此表面与铜背板的熔融态焊料层进行软焊接合、降温冷却而完成靶材与背板的焊合。后续并针对其焊合强度进行剪力拉伸试验(shear test)，其剪力拉伸值30～45kg/cm2。
实施例2
将铜背板一表面涂布低熔点的铟焊料以形成一软焊料层，并加热使其成为熔融状态(铟熔点为156.6℃)；将ITO(Indium Tin Oxide)靶材一表面蒸镀纯铬材料，镀膜厚度为1μm；将整个靶材置入真空加热炉进行温度为900℃～1100℃且压力在10-5至10-1torr的退火处理，处理时间不大于3小时；靶材经退火后，以赛路凡胶带进行剥离测试(peeling test)，确定无铬镀层剥离，再于具有镀铬的靶材表面进行铟焊料的超音波湿润涂布处理，最后将此表面与铜背板的熔融态焊料层进行软焊接合、降温冷却而完成靶材与背板的焊合。后续并针对其焊合强度进行剪力拉伸试验(shear test)，其剪力拉伸值30～45kg/cm2。
实施例3
将铜背板一表面涂布低熔点的铟焊料以形成一软焊料层，并加热使其成为熔融状态(铟熔点为156.6℃)；将ITO(Indium Tin Oxide)靶材一表面蒸镀95wt％铬-5wt％金材料，镀膜厚度为5μm；将整个靶材置入真空加热炉进行温度为900℃～1100℃且压力在10-5至10-1torr的退火处理，处理时间不大于3小时；靶材经退火后，以赛路凡胶带进行剥离测试(peeling test)，确定无铬-金镀层剥离，再于具有镀铬-金的靶材表面进行铟焊料的超音波湿润涂布处理，最后将此表面与铜背板的熔融态焊料层进行软焊接合、降温冷却而完成靶材与背板的焊合。后续并针对其焊合强度进行剪力拉伸试验(shear test)，其剪力拉伸值30～45kg/cm2。
实施例4
将铜背板一表面涂布低熔点的锡焊料以形成一软焊料层，并加热使其成为熔融状态(锡熔点为231.93℃)；将石墨靶材一表面蒸镀75wt％铬-25wt％金材料，镀膜厚度为5μm；将整个靶材置入真空加热炉进行温度为900℃～1200℃且压力在10-5至10-1torr的退火处理，处理时间不大于3小时；靶材经退火处理后，以赛路凡胶带进行剥离测试(peeling test)，确定无铬-金镀层剥离，再于具有镀铬-金的靶材表面进行铟焊料的超音波湿润涂布处理，最后将此表面与铜背板的熔融态焊料层进行软焊接合、降温冷却而完成靶材与背板的焊合。后续并针对其焊合强度进行剪力拉伸试验(shear test)，其剪力拉伸值30～45kg/cm2。
实施例5
将铜背板一表面涂布低熔点的锡焊料以形成一软焊料层，并加热使其成为熔融状态(锡熔点为231.93℃)；将石墨靶材一表面蒸镀51wt％铬-49wt％金材料，镀膜厚度为10μm；将整个靶材置入真空加热炉进行温度为900℃～1200℃且压力在10-5至10-1torr的退火处理，处理时间不大于3小时；靶材经退火处理后，以赛路凡胶带进行剥离测试(peeling test)，确定无铬-金镀层剥离，再于具有镀铬-金的靶材表面进行铟焊料的超音波湿润涂布处理，最后将此表面与铜背板的熔融态焊料层进行软焊接合、降温冷却而完成靶材与背板的焊合。后续并针对其焊合强度进行剪力拉伸试验(shear test)，其剪力拉伸值30～45kg/cm2。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。
Claims (15)
1.一种陶瓷溅镀靶材的焊合方法，其特征在于所述方法包括：
提供一背板，其在一表面形成具有低熔点焊料的软焊料层；
提供一陶瓷溅镀靶材，其在表面已进行过纯铬或铬合金镀膜处理而形成一介面层；
令该具有介面层的陶瓷溅镀靶材于真空或保护气氛下进行退火处理；
令该背板的焊料层与该靶材的介面层进行软焊接合。
2.如权利要求1所述的陶瓷溅镀靶材的焊合方法，其特征在于所述陶瓷溅镀靶材为包含石墨的靶材或包含金属氧化物的靶材。
3.如权利要求1所述的陶瓷溅镀靶材的焊合方法，其特征在于所述陶瓷溅镀靶材的组成成分为石墨或氧化铟锡。
4.如权利要求1所述的陶瓷溅镀靶材的焊合方法，其特征在于所述含有介面层的靶材是于，温度在900℃～1500℃，且处理时间不大于3小时的条件下进行退火处理。
5.如权利要求2所述的陶瓷溅镀靶材的焊合方法，其特征在于所述含有介面层的靶材是于，温度在900℃～1500℃，且处理时间不大于3小时的条件下进行退火处理。
6.如权利要求3所述的陶瓷溅镀靶材的焊合方法，其特征在于所述含有介面层的靶材是于，温度在900℃～1500℃，且处理时间不大于3小时的条件下进行退火处理。
7.如权利要求1至6中任一项所述的陶瓷溅镀靶材的焊合方法，其特征在于所述的铬合金是富含铬成分的铬合金材料，其铬成分的含量大于整体铬合金的50wt％。
8.如权利要求1至6中任一项所述的陶瓷溅镀靶材的焊合方法，其特征在于所述靶材表面是利用蒸镀进行纯铬或铬合金镀膜处理而形成介面层，且该介面层的厚度不小于1微米。
9.如权利要求7所述的陶瓷溅镀靶材的焊合方法，其特征在于所述靶材表面是利用蒸镀进行铬合金镀膜处理而形成介面层，且该介面层的厚度不小于1微米。
10.一种陶瓷溅镀靶材组件，其特征在于所述组件包括：
一背板，其一表面具有软焊料层，该软焊料层由低熔点焊料所组成；
一陶瓷溅镀靶材，其一表面具有经退火处理的铬或铬合金介面层，且该介面层软焊接合于该背板的焊料层。
11.如权利要求10所述的陶瓷溅镀靶材组件，其特征在于所述陶瓷溅镀靶材的组成成分包含石墨或包含金属氧化物。
12.如权利要求10所述的陶瓷溅镀靶材组件，其特征在于所述陶瓷溅镀靶材的组成成分为石墨或氧化铟锡。
13.如权利要求10至12中任一项所述的陶瓷溅镀靶材组件，其特征在于所述的铬合金是富含铬成分的铬合金材料，其铬成分的含量大于整体铬合金的50wt％。
14.如权利要求10至12中任一项所述的陶瓷溅镀靶材组件，其特征在于所述介面层的厚度不小于1微米。
15.如权利要求13所述的陶瓷溅镀靶材组件，其特征在于所述介面层的厚度不小于1微米。
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