CN102554571B

CN102554571B - 脱气管的密封方法

Info

Publication number: CN102554571B
Application number: CN201110460290.4A
Authority: CN
Inventors: 姚力军; 相原俊夫; 大岩一彦; 潘杰; 王学泽; 袁海军
Original assignee: Ningbo Jiangfeng Electronic Material Co Ltd
Current assignee: Ningbo Jiangfeng Electronic Material Co Ltd
Priority date: 2011-12-31
Filing date: 2011-12-31
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2031-12-31
Also published as: CN102554571A

Abstract

一种脱气管的密封方法，所述脱气管的第一端连接真空设备，第二端连接真空包套；在加热环境中进行抽真空处理后，执行所述密封方法；所述密封方法包括：将所述脱气管的第一端脱离真空设备；对所述脱气管的第一端进行热处理，所述热处理温度为900℃～1100℃；对热处理后的所述第一端进行多次夹扁处理，形成多个夹扁处；对离所述真空包套最远的夹扁处进行夹断处理。本发明提供的脱气管密封方法，可以解决真空包套内的真空度不能维持以及在后续的包套冷却、储运过程中出现缝隙和漏气现象的技术问题，并且具有工艺简单、操作方便，密封效果好的优点。

Description

脱气管的密封方法

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种脱气管的密封方法。

背景技术

大规模集成电路使用溅射靶材进行真空溅镀。用粉末冶金的方法制作溅射靶材时，粉末等静压成型时容易发生氧化现象，需将粉末装入包套内，经过脱气处理，再将包套密封，然后放入等静压炉中进行致密化；溅射靶材与背板在进行扩散焊接时，也需要先制作相应包套来防止氧化，经过脱气处理，再将包套密封，然后放入等静压炉中进行焊接。

上述脱气处理为将粉末或金属块(金属块包括待焊接的溅射靶材和背板)装入一个焊接好的包套内，包套通过脱气管与真空系统相连，将所述粉末或金属块加热至指定温度，一般至少200℃以上，保温3h～5h，同时保持真空系统始终处于开启状态，这样将真空包套内部所有气体及低沸点的液体(如水气等)排出，为真空包套内营造出一个真空、干燥、洁净的空间，从而成功实现后续粉末的致密化及靶材的焊接。

为实现脱气功能，包套需与真空设备进行连接，一般所采用的方法是在包套上打孔，并在打孔处焊接一根脱气管，脱气管再通过法兰与真空设备进行连接。待脱气完成后，将脱气管做闭气处理，所述闭气处理是将脱气管进行密封。

而现有技术中，对脱气管的密封处理工艺涉及较少，因此，如何将脱气管进行密封处理成为目前亟待解决的问题之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种脱气管密封方法，以解决真空包套内的真空度不能维持以及在后续的包套冷却、储运过程中出现缝隙和漏气现象的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种脱气管的密封方法，所述脱气管的第一端连接真空设备，第二端连接真空包套；在加热环境中进行抽真空处理后，执行所述密封方法；所述密封方法包括：

将所述脱气管的第一端脱离真空设备；

对所述脱气管的第一端进行热处理，所述热处理温度为900℃～1100℃；

对热处理后的所述第一端进行多次夹扁处理，形成多个夹扁处；

对离所述真空包套最远的夹扁处进行夹断处理。

可选的，对离所述真空包套最远的夹扁处进行夹断处理之后，还对夹断处理所形成的断口处进行焊接处理。

可选的，所述真空包套的材料为不锈钢，所述脱气管的材料为低碳钢。

可选的，所述热处理的方法为用乙炔燃烧火焰加热。

可选的，所述热处理后30s内，将热处理后的脱气管的第一端夹扁。

可选的，所述多个夹扁处为3～5个夹扁处，每个夹扁处的间距为10mm～20mm。

可选的，所述夹扁处的最小厚度为1.5mm～2.5mm。

可选的，利用第一夹具夹扁热处理后的脱气管的第一端，形成所述夹扁处。

可选的，所述第一夹具包括第一大力钳和第一模具压块，所述第一模具压块包括第一夹片和第二夹片，所述第一夹片和所述第二夹片为圆弧形。

可选的，利用第二夹具对离所述真空包套最远的夹扁处进行夹断处理；所述第二夹具包括第二大力钳和第二模具压块，所述第二模具压块包括第三夹片和第四夹片，所述第三夹片和所述第四夹片为尖角形。

可选的，所述第一夹具的硬度大于脱气管的硬度。

可选的，所述第二夹具的硬度大于脱气管的硬度。

本技术方案具有以下优点：

(1)本技术方案对所述脱气管进行密封处理中的所述热处理步骤，采用乙炔燃烧火焰加热，只需要提供氧气供应装置、乙炔供应装置和喷枪就能完成所述热处理步骤，而且在所述夹扁和夹断步骤中，只采用结构简单的第一夹具和第二夹具就能完成此操作，因此本技术方案具有工艺简单、操作方便的优点。

(2)本技术方案对所述脱气管进行夹扁处理时需要使用第一夹具，第一夹具包括第一第大力钳和第一模具压块，所述第一模具压块包括第一夹片和第二夹片，所述第一夹片和第二夹片为圆弧形，对所述脱气管夹扁处起缓冲作用，防止夹断夹扁处。

(3)本技术方案对所述脱气管进行夹断处理时需要使用第二夹具，所述第二夹具包括第二大力钳和第二模具压块，所述第二模具压块包括第三夹片和第四夹片，述第三夹片和第四夹片为尖角形，对所述脱气管夹扁处起切割作用。

(4)所述脱气管的的真空设备端(第一端)形成3～5个夹扁处，每个夹扁处的间距为10mm～20mm，所述夹扁处的最小厚度为1.5mm～2.5mm，可以有效的保证包套内的真空度。

(5)所述对最后一个所述夹扁处进行夹断处理之后还对断口处进行焊接处理，可以在物理闭气的基础上加强脱气管的密封效果。

(6)当所述真空包套的材料为不锈钢，所述脱气管的材料为低碳钢，所述低碳钢制成的脱气管要比不锈钢制成的脱气管的延展性好，在闭气处理时防止产生裂纹而发生漏气现象。

附图说明

图1是本发明提供的脱气管的密封方法的流程图。

图2、图4和图5是根据图1所示流程的示意图。

图3是本实施例脱气管的截面示意图。

具体实施方式

本发明提供一种脱气管密封方法，如图1，以解决真空包套内的真空度不能维持以及在后续的包套冷却、储运过程中出现缝隙和漏气现象的技术问题，并且具有工艺简单、操作方便，密封效果好的优点。所述脱气管密封方法包括：

步骤S11，提供脱气管，所述脱气管的一端连接真空设备，另一端连接真空包套。

步骤S12，将脱气管脱离真空设备。

步骤S13，对所述脱气管的真空设备端进行热处理，所述热处理温度为900℃～1100℃。

步骤S14，对所述热处理后的所述真空设备端进行多次夹扁处理，形成多个夹扁处。

步骤S15，对离所述真空包套最远的夹扁处进行夹断处理。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

首先，执行步骤S11，提供脱气管，所述脱气管的一端连接真空设备，另一端连接真空包套。

如图3所示，提供脱气管20，本实施例，脱气管20的外径R为10～15mm，厚度h为3～5mm。结合图2，脱气管20的一端为真空设备24，脱气管20通过真空阀门23(法兰)与真空设备24相连；另一端为真空包套22，脱气管20焊接在真空包套22的打孔处21。

包套的材料取决于应用环境、生产设备的实际要求，本实施例较佳为不锈钢材料，不锈钢材料主要用于溅射靶材与背板的焊接，使用温度为600℃以上。需要指出的是，脱气管焊接在真空包套的打孔处，因此真空包套的材料和脱气管的材料需要相同，但是，不锈钢材料的包套所使用的脱气管不能为不锈钢，因为不绣钢的硬度高，延展性不好，在密封脱气管时，易变形、易产生裂纹而出现漏气现象，考虑到不锈钢包套和脱气管的焊接效果，本实施例应用低碳钢作为脱气管的材料。

在其他的实施例中，所述包套和脱气管的材料可以都为铝。

将所述粉末或金属块放入包套中，而后连同包套一起放至加热炉中加热至指定温度，一般至少200℃以上，保温3h～5h，同时保持真空系统始终处于开启状态，这样将真空包套内部所有气体及低沸点的液体(如水气等)才能排出。

接着，执行步骤S12，将脱气管的一端脱离真空设备。

如图4所示，当包套22的真空度达到真空要求后，关闭真空阀门23，此时的包套22和脱气管20的一端脱离真空设备24，但是脱气管20的一端仍与真空阀门23连接。

然后将包套和脱气管在加热炉中一起冷却至室温，从加热炉中取出包套，准备密封处理。

接着，执行步骤S13，对所述脱气管的真空设备端进行热处理，所述热处理温度为900℃～1100℃。

所述脱气管的热处理为使用乙炔燃烧火焰将脱气管加热到900℃～1100℃。采用乙炔燃烧火焰加热，只需要提供氧气供应装置、乙炔供应装置和喷枪就能完成所述热处理步骤，因此具有工艺简单、操作方便的优点。本实施例中，所述氧气供应装置为一瓶氧气，乙炔供应装置为一瓶乙炔气体，所述喷枪将乙炔气体在氧气的燃烧火焰喷至脱气管的真空设备端，使其温度达到900℃～1100℃。如果温度小于900℃，所述脱气管由于受热不够而硬脆，在后续的密封处理时易出现裂纹现象；如果温度大于1100，会大于不锈钢的熔点，脱气管太软不容易进行塑性变形。

需要说明的是使用乙炔燃烧火焰将脱气管加热到900℃～1100℃时，需要使用高温红外测温仪测量温度，进行实时监控。如果所述脱气管变冷后，可以对其继续加热直至到900℃～1100℃。

接着，执行步骤S14，对所述热处理后的所述真空设备端进行多次夹扁处理，形成多个夹扁处。

所述热处理后，30s内直接将所述热处理后的脱气管夹扁。对所述脱气管进行夹扁处理时需要使用夹具，所述夹具包括第一夹具和第二夹具。所述密封处理包括两个阶段，即密封第一阶段和密封第二阶段。密封第一阶段为用第一夹具将脱气管的真空设备端依次形成3～5个夹扁处，本实施例，较佳为4个夹扁处，分别为第一夹扁处至第四夹扁处，夹扁处越多，真空包套内的真空度维持效果越好，但是夹扁处太多，易对后续的塑性和热处理操作造成不便。密封第二阶段将脱气管的第四夹扁处夹断，使得脱气管脱离真空阀门。

如图5所示，所述4个夹扁处依次为第一夹扁处E1，第二夹扁处E2，第三夹扁处E3和第四夹扁处E4。每个夹扁处的间距为a为10mm～20mm，所述第四夹扁处E4离真空包套22最远。所述夹扁处的最小厚度h1随脱气管的外径而变化，即前者与后者之比为15％～25％，本实施例较佳为1.5mm～2.5mm。所述4个夹扁处和每个夹扁处的最小厚度h1更有利于维持真空包套内的真空度，如果厚度h1太薄，夹扁的步骤容易将上述夹扁处夹折；如果太厚，则有夹扁处有空隙，不能起到密封作用。

如图5所示，第一夹扁处E1至第四夹扁处E3都是由第一夹具处理成型，只是将脱气管夹扁，并没有夹断，

第一夹具包括第一大力钳和第一模具压块，第一模具压块头部包括两个压片，为第一压片和第二压片，在密封脱气管的步骤中需要第一压片和第二压片将放置其间的脱气管夹扁。具体为根据脱气管的外径及壁厚调整第一大力钳夹紧时两个压片的间距，间距一般为1.5mm～2mm。所述第一压片和第二压片为圆弧形，在第一夹具对所述脱气管A进行夹紧操作时，圆弧形的两个压片在夹扁的过程中对所述脱气管夹扁处起缓冲作用，防止夹断夹扁处。在另一个实施例中，所述第一压片和第二压片其中一个形状为圆弧形，另一个形状为平面形，只要能保证夹扁处不被夹断即可。

接着，执行步骤S15，对离所述真空包套最远的夹扁处进行夹断处理。

对离所述真空包套最远的夹扁处E4进行夹断处理采用第二夹具。所述第二夹具包括第二大力钳和第二模具压块，所述第二模具压块的头部包括第三压片和第四压片。在密封脱气管的步骤中需要第三压片和第四压片将放置其间的脱气管的第四夹扁处E4夹断处理。所述第三压片和第四压片为尖角形，在第二夹具对所述脱气管20进行夹断操作时，尖角行的两个压片在夹扁的过程中尖角处对所述脱气管夹扁处起切割作用，将脱气管与真空阀门断开。在另一个实施例中，所述第三压片和第四压片的其中一个形状为尖角形，另一个形状可以为平面形，只要能保证第四夹扁处E4被夹断即可。

所述第一夹具和第二夹具都为硬度大于不锈钢的的高硬度材料，也可以为经过淬火处理的不锈钢材料，例如经过淬火处理的不锈钢Cr12(含Cr11.50％～13.00％的合金工具钢)。

淬火的目的是提高第一夹具和第二夹具的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，再回火，使得第一夹具和第二夹具的硬度在55HRC以上。

本实施例的淬火温度为800℃～1000℃，保温时间为1h～3h，淬火冷却介质为油。淬火的温度是根据不锈钢的相变临界点为依据进行设定的，在此温度下能够形成细小和均匀的晶粒。保温1h～3h可以使得第一夹具和第二夹具内部的温度均匀一致，使它们获得良好的淬火加热组织。所述油冷可以采用柴油或是矿物油。

较优化的，在所述对离所述真空包套最远的所述夹扁处进行夹断处理之后还对其断口处进行焊接处理。

为了进一步加强包套脱气管的密封效果，还可以对所述脱气管的夹断处进行焊接处理，本实施例较佳为氩弧焊接。

氩弧焊技术是在普通电弧焊的原理的基础上，利用氩气对脱气管的断口处进行保护，通过高电流使脱气管的断口处融化成液态形成溶池，脱气管的断口处和焊材达到冶金结合的一种焊接技术，由于在高温熔融焊接中不断送上氩气，使脱气管的断口处不能和空气中的氧气接触，从而防止了脱气管的断口处的氧化。本实施例中，所述焊接电流较佳为100A～150A，氩气的流量为6L/min～10L/min，在上述氩弧焊接的条件下能够达到较好的焊接效果，同时可以使得脱气管的密封效果更好。

综上所述，本发明具有以下优点：

(1)本技术方案对所述脱气管进行密封处理中的所述热处理步骤，采用乙炔燃烧火焰加热，只需要提供氧气供应装置、乙炔供应装置和喷枪就能完成所述热处理步骤，因此具有工艺简单、操作方便的优点。

(2)本技术方案对所述脱气管进行夹扁处理时需要使用第一夹具，第一夹具包括第一第大力钳和第一模具压块，所述第一模具压块的头部为圆弧形，对所述脱气管夹扁处起缓冲作用，防止夹断夹扁处。

(3)本技术方案对所述脱气管进行夹断处理时需要使用第二夹具，所述第二夹具包括第二第大力钳和第二模具压块，所述第二模具压块的头部为尖形，对所述脱气管夹扁处起切割作用。

(4)所述脱气管的另一端形成3～5个夹扁处，每个夹扁处的间距为10mm～20mm，所述夹扁处的最小厚度为1.5mm～2.5mm，可以有效的保证包套内的真空度。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims

1.一种脱气管的密封方法，所述脱气管的外径为10mm～15mm，厚度为3mm～5mm，所述脱气管的第一端连接真空设备，第二端连接真空包套；在加热环境中进行抽真空处理后，执行所述密封方法；其特征在于，包括：

将所述脱气管的第一端脱离真空设备；

对脱离真空设备的所述脱气管的第一端进行热处理，所述热处理温度为900℃～1100℃；

对热处理后的所述第一端进行多次夹扁处理，形成多个夹扁处，所述多个夹扁处为3～5个夹扁处，每个夹扁处的间距为10mm～20mm，所述夹扁处的最小厚度为1.5mm～2.5mm；

对离所述真空包套最远的夹扁处进行夹断处理。

2.根据权利要求1所述的脱气管的密封方法，其特征在于，对离所述真空包套最远的夹扁处进行夹断处理之后，还对夹断处理所形成的断口处进行焊接处理。

3.根据权利要求1所述的脱气管的密封方法，其特征在于，所述真空包套的材料为不锈钢，所述脱气管的材料为低碳钢。

4.根据权利要求1所述的脱气管的密封方法，其特征在于，所述热处理的方法为用乙炔燃烧火焰加热。

5.根据权利要求1所述的脱气管的密封方法，其特征在于，所述热处理后30s内，将热处理后的脱气管的第一端夹扁。

6.根据权利要求1所述的脱气管的密封方法，其特征在于，利用第一夹具夹扁热处理后的脱气管的第一端，形成所述夹扁处。

7.根据权利要求6所述的脱气管的密封方法，其特征在于，所述第一夹具包括第一大力钳和第一模具压块，所述第一模具压块包括第一夹片和第二夹片，所述第一夹片和所述第二夹片为圆弧形。

8.根据权利要求1所述的脱气管的密封方法，其特征在于，利用第二夹具对离所述真空包套最远的夹扁处进行夹断处理；所述第二夹具包括第二大力钳和第二模具压块，所述第二模具压块包括第三夹片和第四夹片，所述第三夹片和所述第四夹片为尖角形。

9.根据权利要求6所述的脱气管的密封方法，其特征在于，所述第一夹具的硬度大于脱气管的硬度。

10.根据权利要求8所述的脱气管的密封方法，其特征在于，所述第二夹具的硬度大于脱气管的硬度。