CN103658898A

CN103658898A - 靶材组件焊接方法

Info

Publication number: CN103658898A
Application number: CN201210353146.5A
Authority: CN
Inventors: 姚力军; 相原俊夫; 大岩一彦; 潘杰; 王学泽; 方敏
Original assignee: Ningbo Jiangfeng Electronic Material Co Ltd
Current assignee: Ningbo Jiangfeng Electronic Material Co Ltd
Priority date: 2012-09-20
Filing date: 2012-09-20
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2032-09-20
Also published as: CN103658898B

Abstract

一种靶材组件焊接方法，包括：提供靶材和背板，所述靶材的待焊接面上具有第一加工纹路，所述背板具有容纳靶材的凹槽；去除所述第一加工纹路，在所述待焊接面上形成第二加工纹路，所述第二加工纹路的长度小于所述第一加工纹路的长度；形成第二加工纹路后，在所述靶材的待焊接面形成第一钎料层；在所述背板的凹槽底面形成第二钎料层；将所述靶材置入所述凹槽，利用焊接工艺将所述第一钎料层和所述第二钎料层进行焊接，形成靶材组件。采用本发明靶材组件焊接方法能够减小靶材组件中靶材的变形量，提高形成的靶材组件中的靶材的溅射均匀率和延长靶材组件的使用寿命，来满足长期稳定生产和使用靶材的需要。

Description

靶材组件焊接方法

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及减小靶材在焊接过程中变形的方法。

背景技术

真空溅射是由电子在电场的作用下加速飞向基片的过程中与氩原子发生碰撞，电离出大量的氩离子和电子，电子飞向基片，氩离子在电场的作用下加速轰击溅射基台上的靶材组件，溅射出大量的靶材原子，呈中性的靶材原子(或分子)沉积在基片上成膜，而最终达到对基片表面镀膜的目的。

在半导体工业中，靶材组件是由符合溅射性能的靶材与具有一定强度的背板组成。背板可以在所述靶材组件装配至溅射基台中起到支撑作用，并具有传导热量的功效。

在公开号为CN102430865A(公开日：2012年5月12日)的中国专利文献中还能发现更多的关于靶材和背板的焊接形成靶材组件的信息。

现有技术中靶材和背板通过焊接工艺结合在一起，且焊接后靶材的变形量较大。真空溅射工艺中，靶材组件的工作环境比较恶劣，例如，靶材组件工作温度较高，例如300℃～500℃；另外，靶材组件的一侧冲以冷却水强冷，而另一侧则处于10^-9Pa的高真空环境下，由此，在靶材组件的上下两侧形成有巨大的压力差；再者，靶材组件处在高压电场、磁场中，受到各种粒子的轰击。在如此恶劣的环境下，如果靶材组件中的靶材变形量比较大时，容易导致靶材在受热条件下开裂，使得溅射无法达到溅射均匀的效果；如果靶材开裂严重，容易与结合的背板脱落，可能会对溅射基台造成损伤。

因此，需要选择一种靶材组件焊接方法，以减小靶材组件中靶材的变形量，以提高形成的靶材组件中的靶材的溅射均匀率和延长靶材组件的使用寿命，来满足长期稳定生产和使用靶材的需要。

发明内容

本发明解决的技术问题是由于靶材组件中的靶材变形量较大，使得靶材溅射均匀率较低，而且靶材组件的使用寿命较短，从而无法满足长期稳定生产和使用靶材的需要。

为解决上述问题，本发明提供一种靶材组件焊接方法，包括：

提供靶材和背板，所述靶材的待焊接面上具有第一加工纹路，所述背板具有容纳靶材的凹槽；

去除所述第一加工纹路，在所述待焊接面上形成第二加工纹路，所述第二加工纹路的长度小于所述第一加工纹路的长度；

形成第二加工纹路后，在所述靶材的待焊接面形成第一钎料层；

在所述背板的凹槽底面形成第二钎料层；

将所述靶材置入所述凹槽，利用焊接工艺将所述第一钎料层和所述第二钎料层进行焊接，形成靶材组件。

可选的，本发明靶材组件焊接方法，其特征在于，还包括：

冷却所述靶材组件，对冷却后的靶材组件的靶材进行变形校正。

可选的，所述第一加工纹路的方向和所述第二加工纹路的方向垂直。

可选的，所述去除第一加工纹路的方法包括：

将所述靶材放入打磨机上；

用第一砂纸对放入打磨机上的靶材的待焊接面进行打磨至第一纹路被磨光。

可选的，所述去除第一加工纹路后，使所述靶材的待焊接面上具有第二加工纹路包括：

去除第一加工纹路后，用第二砂纸对靶材的待焊接面进行打磨至形成第二加工纹路。

可选的，所述第一钎料层的形成步骤包括：将钎料放置在所述靶材的待焊接面上；对所述靶材进行加热，以熔化所述钎料形成第一钎料层；

在对靶材进行加热时，还包括：用钢刷摩擦靶材的待焊接面以形成均匀分布的第一钎料层。

可选的，所述第二钎料层的形成步骤包括：将钎料放置在背板的待焊接面上；对背板进行加热，以熔化所述钎料形成第二钎料层；

对背板进行加热时，还包括：利用超声波处理背板的待焊接面，以形成均匀分布的第二钎料层。

可选的，将所述靶材置入所述凹槽之后，利用焊接工艺将所述第一钎料层和所述第二钎料层进行焊接之前，还包括：对所述靶材进行限位。

可选的，所述冷却靶材组件步骤为将所述靶材组件冷却至100℃～110℃，所述冷却的方式为空冷。

可选的，对冷却后的靶材组件进行变形校正包括：

对所述靶材组件放入校正机上；

所述校正机在靶材上施加校正压力，以使靶材平整。

可选的，所述靶材的材料为镍钒合金时，所述校正压力为200公斤～300公斤。

本发明的技术方案具有以下优点：

本发明去除了靶材待焊接面上的第一加工纹路，然后在靶材待焊接面上形成长度较小的第二加工纹路，减小了焊接过程中靶材所受的方向垂直于靶材待焊接面的拉应力或拉应力总和，从而减小了形成的靶材组件中靶材的焊接变形量。采用本发明的方法形成的靶材组件在真空溅射工艺中不容易开裂，靶材溅射效果均匀，而且使用寿命较长，能够满足长期稳定生产和使用靶材的需要。

另外，采用了本发明的方法形成的靶材组件，减小了形成的靶材组件中的靶材变形量，使靶材与背板的结合牢固，提高了靶材组件的焊接结合率。同时采用本发明的靶材组件焊接方法，通过一次焊接就能得到变形量小，结合率高的靶材组件，从而提高了焊接结合率。

附图说明

图1是现有的靶材立体结构示意图；

图2是现有的靶材组件中的靶材立体结构示意图；

图3是本发明的靶材组件焊接方法的流程示意图；

图4为本发明实施例一中待焊接面具有第一加工纹路的靶材的立体示意图；

图5是图4中的靶材沿Y方向的侧面示意图；

图6是本发明实施例一中的背板的侧面示意图；

图7是本发明实施例一中的待焊接面具有第二加工纹路的靶材立体示意图；

图8是本发明实施例一中形成第一钎料层的靶材的示意图；

图9是本发明实施例一中形成第二钎料层的背板的示意图；

图10是本发明实施例一中的形成第一钎料层的靶材即将放入形成第二钎料层的背板的示意图；

图11是本发明实施例一中的靶材放入背板的待焊接面上的定位装置的放大示意图；

图12是本发明实施例一中的形成第一钎料层的靶材与形成第二钎料层的背板形成靶材组件的示意图。

具体实施方式

发明人经过认真的研究和分析发现，出现上述技术问题的原因为：

参考图1，靶材10的形状为长方体，靶材10包括待焊接面11、与待焊接面11相对的溅射面12、待焊接面11和溅射面12之间的侧面13。所述待焊接面11上具有沿靶材10长度方向(Y方向)的加工纹路14。结合参考图1和图2，其中，为了更好的理解本发明，图2夸大了现有靶材组件的焊接方法的缺陷。将背板15放置在焊接平台上，将靶材10放置在背板15的待焊接面17上，此时，靶材10的溅射面12朝上，当靶材10与背板15进行焊接形成靶材组件时，靶材10上的待焊接面11上的加工纹路14会使得靶材10的内部产生拉应力，靶材10内部的每个点的拉应力集合在一起，就形成方向垂直于靶材10的溅射面12并且向上的拉应力总和F，所述拉应力总和F会使靶材10产生变形，靶材10会向上凸起，上述方法形成的靶材组件在真空溅射环境中容易导致焊接组件上的靶材在受热条件下开裂，使得溅射无法达到溅射均匀的效果；如果靶材开裂严重，容易与结合的背板脱落，可能会对溅射基台造成损伤，不能满足长期稳定生产和使用靶材的需要。

另外，采用上述焊接使得靶材10与背板15的焊接结合率较差。靶材10中的加工纹路14越长，靶材10所受的拉应力总和F越大，靶材10的变形也越大，从而造成靶材10与背板15焊接困难，经过数次焊接才有可能形成靶材组件，因此焊接效率低下。

为此，发明人经过创造性劳动，获得了一种靶材组件焊接方法，图3为本发明实施例提供的靶材组件焊接方法的流程图，参考图3，靶材组件焊接具体为：

执行步骤S11，提供靶材和背板所述靶材的待焊接面上第一加工纹路，所述背板具有容纳靶材的凹槽；

执行步骤S12，去除所述第一加工纹路，在所述待焊接面上形成第二加工纹路，所述第二加工纹路的长度小于所述第一加工纹路的长度；

执行步骤S13，形成第二加工纹路后，在所述靶材的待焊接面形成第一钎料层；在所述背板的凹槽底面形成第二钎料层；

执行步骤S14，将所述靶材置入所述凹槽，利用焊接工艺将所述第一钎料层和所述第二钎料层进行焊接，形成靶材组件。

下面结合附图，通过具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的可实施方式的一部分，而不是其全部。根据这些实施例，本领域的普通技术人员在无需创造性劳动的前提下可获得的所有其它实施方式，都属于本发明的保护范围。

参考图4至图6，执行步骤S11，提供靶材100和背板200，所述靶材的待焊接面I上具有第一加工纹路101，所述背板200具有容纳靶材100的凹槽201。

根据应用环境、溅射设备的实际要求，靶材的形状可以为柱体，与柱体的中心对称轴垂直的截面为长方形、椭圆形、菱形、不等边三角形、圆形，正方形或其他类似形状(规则形状与不规则形状)。本实施例中，所述靶材100优选为长方体，长方体的长度方向为Y方向，长方体的宽度方向为X方向。靶材100包括待焊接面I、溅射面III和侧面IV。所述待焊接面I为靶材100将要与背板200焊接的面，溅射面III为与待焊接面I相对的面，侧面IV为待焊接面I与溅射面III之间的表面。靶材100的待焊接面I上具有Y方向的第一加工纹路101，第一加工纹路101的长度等于靶材100的长度。

根据应用环境、溅射设备的实际要求，背板200的形状可以为柱体，与柱体的中心对称轴垂直的截面为长方形、正方形、圆形、椭圆形、菱形、不等边三角形或其他类似形状(规则形状与不规则形状)。优选方案为长方体。所述背板200具有容纳靶材的凹槽201。所述背板200的待焊接面II为背板凹槽201的底部，同样也是将要与靶材待焊接面I焊接的表面。根据靶材100的材料来选定背板200材料，一方面，可以减小后续靶材组件的焊接应力，减小后续靶材组件的焊接变形量和焊接裂纹的产生，有利于形成焊接强度更高的靶材组件；另一方面，背板200的材料需要具有较高的使用强度、较高的导热性和导电性，可以提高靶材100在磁控溅射过程中的使用寿命。

根据需要焊接的靶材100和背板200的材料，选定钎料的材料，以实现靶材100与背板200的焊接，使得后续形成的靶材组件的焊接结合率高。例如，本实施例中，靶材100的材料可以镍钒合金。例如，可以为纯度大于等于99.95％的镍钒合金(其中钒的质量百分比浓度为7％)，背板200的材料为铜或铜合金，钎料可以为纯度为99.99％的无铅钎料。无铅钎料主要是以Sn-Ag、Sn-Zn、Sn-Bi为基体，添加适量其它金属元素组成三元合金或多元合金钎料。纯度为99.99％的无铅钎料的熔点约为220℃左右，使得靶材100和背板200能够在低温下焊接，节省焊接成本，形成的焊接层具有优良的机械性能、拉伸强度、蠕变特性而且变形速度慢、抗断裂时间长。纯度为99.99％的无铅钎料在焊接的过程中不会为后续靶材组件带来其他的杂质污染，而且无铅钎料的无毒特征在焊接过程中减少了对操作人员的危害以及焊接过程中的废水对环境的污染。

接着，结合参考图4和图7，执行步骤S12，去除所述第一加工纹路101，在所述待焊接面I上形成第二加工纹路102，所述第二加工纹路102的长度小于所述第一加工纹路101的长度。

去除靶材100的待焊接面I上的第一加工纹路101的具体步骤包括：将所述靶材置入打磨机的主轴上，将第一砂纸安装在打磨机的砂轮机上，对靶材的待焊接面I进行打磨，首先将靶材100的待焊接面I的氧化层去除，使得靶材100分子与钎料分子之间更容易产生分子引力，从而使钎料与靶材100能够更好的浸润结合。接着，继续打磨将靶材100的待焊接面I的第一加工纹路101去除，为后续的在靶材100的待焊接面I上形成第二加工纹路做准备。

本实施例中，将Y方向的第一加工纹路101去除之后，用第二砂纸将靶材100的待焊接面I继续打磨直至形成第二加工纹路102，本实施例中，第二砂纸的砂粒度小于第一砂纸的砂粒度，选择砂粒度较大的第一砂纸可以将第一加工纹路101快速高效的去除，去除第一加工纹路101对靶材的待焊接面的光滑度要求不是很高，只要将第一加工纹路101去除即可。但是要在靶材100待焊接面I上形成第二加工纹路102，就需要第二砂纸比第一砂纸的砂粒度小，以便形成第二加工纹路102的同时整个待焊接面I光滑。在其它实施例中，所述第二砂纸的砂粒度可以等于第一砂纸的砂粒度。即，在用第一砂纸去除第一加工纹路101的同时也形成了第二加工纹路102，可以节省打磨时间，提高工作效率。可以根据靶材100待焊接面I上的第一加工纹路101的粗细来选择第一砂纸的砂粒度的大小。例如，本实施例中，第一砂纸的砂粒度可以选用砂粒直径为10μm～500μm的砂粒。如果第一砂纸的砂粒度太大，靶材的待焊接面I会变的更加粗糙，以至于影响靶材与背板的焊接；如果第一砂纸的砂粒度太小，则靶材待焊接面I上的第一加工纹路不容易去除。本实施例中，第二加工纹路102的方向为X方向，即，靶材100的宽度方向，因此，第二加工纹路102的长度比第一加工纹路101的长度要小，则在第二加工纹路102上的向上弯曲概率变低，即，靶材100内部的每个点集合在一起的向上产生的拉应力较小，可以减小靶材100在后续焊接过程中产生的拉应力或拉应力总和，因此可以减小靶材100在焊接过程中的变形量。

在靶材100的待焊接面100上打磨形成第二加工纹路102之后，需要对靶材100进行清洗，用于去除打磨时形成的污染物。对靶材100的待焊接面I先用酸液清洗，再用有机溶剂清洗。所述用于清洗的酸液可以是氢氟酸(HF)和硝酸(HNO₃)的混合溶剂，所述氢氟酸(HF)和硝酸(HNO₃)混合溶剂中氢氟酸所占的质量百分比例为3％至15％，硝酸所占质量百分比例可以为85％至97％；所述有机溶剂可以是异丁醇IBA、异丙醇IPA或混丙醇IPB。清洗时间为50min～70min，清洗完毕后吹干。

接着，结合参考图8和图9，执行图3中的步骤S13，形成第二加工纹路102后，在所述靶材100的待焊接面I形成第一钎料层110；在所述背板200的凹槽201底面形成第二钎料层210。

本实施例中，参考图8，将靶材放入加热托盘130上，加热托盘130的形状与靶材100相同，尺寸略小于靶材100，加热托盘130与靶材100的溅射面III接触。其他实施例中也可以将靶材放入加热箱中的托盘上，此时的托盘的形状和尺寸与加热托盘相同，只是没有加热的功能。所述托盘为钢材料，例如模具钢。将钎料放置在靶材100的待焊接面I上，然后对靶材100进行加热，托盘设置的加热温度根据托盘的厚度的不同而不同，以能够熔化靶材100的待焊接面I上的钎料为准。例如可以为250℃～260℃。加热温度高于钎料的熔点，钎料会在靶材的待焊接面I上熔化以形成第一钎料层110。当加热温度大于260℃时，靶材100容易被氧化而且容易变形；当加热温度低于250℃，钎料不会被熔化，焊接效果不佳。

向靶材100的待焊接面I上添加钎料，钎料熔化成液态以在靶材100的待焊接面I形成第一钎料层110，液态的钎料还会从待焊接面I流下，覆盖靶材100的侧面IV，同样在靶材100的侧面IV形成第一钎料层110。当第一钎料层110在待焊接面I比较薄时，即从待焊接面I流下的钎料快要不能覆盖靶材100的侧面IV时，需要继续向待焊接面I上添加钎料，使液态的钎料不停的从待焊接面I流下，能够持续覆盖靶材100的侧面IV，防止靶材被氧化。

保持靶材100加热的温度为250℃～260℃，保温25min～30min，在保温过程中，用钢刷摩擦第一钎料层110与靶材100的待焊接面I 3～4回，可以提高靶材100的待焊接面I上形成第一钎料层110的速度，而且可以使形成的第一钎料层110连续、表面光滑、厚度均匀且内部组织结构均匀。利用钢刷摩擦可以加快热量在各个位置的传导，从而增加钎料的熔化速度，同时，用钢刷摩擦第一钎料层110与靶材100的待焊接面I起到搅拌的作用，因此可以使形成的第一钎料层110厚度均匀且内部组织结构均匀。另外，保温25min～30min，可以使得钎料分子更快速和更有效的扩散至靶材100中，即形成的第一钎料层110会进一步浸润至靶材100，使第一钎料层110与靶材100结合更好。

第一钎料层110的形成可以使靶材100的钎料分布均匀牢固且钎料覆盖率高，一方面缩短了焊接时间，提高了焊接效率；另一方面，不易在焊接处因钎料的缺失而形成焊接缺陷，从而提高靶材和背板的结合强度。

在形成第一钎料层110过程中，还需要去除第一钎料层110表面的氧化膜和废渣。

在形成第一钎料层110的过程中，钎料内部的杂质会形成废渣浮在第一钎料层110表面，并且钎料在加热过程中容易氧化形成氧化膜，所述氧化膜也会浮在第一钎料层110表面，所述氧化膜和废渣是不具备焊接能力的，如果不去除的话会使得焊接质量较差。为此，发明人采用刮刀刮去除氧化膜和废渣，以提高焊接质量。

继续参考图9，对背板200进行涂钎料之前，需要采用清洁工艺对所述背板200的待焊接面II进行清洁。

对所述背板200的待焊接面II进行清洁的具体步骤包括：对背板200的待焊接面II进行打磨处理，用于去除背板200待焊接面II的氧化层，并且使背板200待焊接面II具有一定的粗糙度，使背板的待焊接面II与钎料紧密接触，增加背板200分子与钎料分子之间产生分子引力，从而使得钎料与背板200能够更好的浸润结合。具体可以为用80目或者100目砂纸对背板的待焊接面II进行打磨。接着用酒精或异丙醇清洗背板200的待焊接面II，清洗50min～70min，用于去除打磨时形成的污染物，清洗过程中不会使铜或铜合金背板生锈，清洗完毕将背板200残留的酒精吹干，进一步防止铜或铜合金背板生锈。

对所述背板200进行加热可以在焊接平台的加热板上进行，然后向背板200的凹槽201的待焊接面II涂钎料。焊接平台上加热装置设置的温度根据加热板的厚度的不同而不同，以能够熔化背板200的待焊接面II上的钎料为准。例如可以为250℃～260℃，加热温度高于钎料的熔点，钎料会在背板的待焊接面II上熔化以形成第二钎料层210。当加热温度大于260℃时，产品容易被氧化而且容易变形；当加热温度低于250℃，钎料不会被熔化，焊接效果不佳。

为了使得第二钎料层210能够与背板200的待焊接面II能够很好的浸润，用超声波焊接机的探头在背板200的待焊接面II上对熔化的钎料进行扫描。所述扫描顺序可以从上到下、左右来回以便覆盖整个熔化的钎料，从而形成均匀的第二钎料层210。本实施例中的扫描顺序不限于上述扫描顺序，在其它实施例中也可以采用从下到上、左右来回的顺序或其它顺序，在此不赘述，只要能够形成均匀的第二钎料层210就可以。

另外，超声波产生高频振动波传递到添加钎料的背板200的待焊接面，钎料与背板的交接处声阻大，会产生局部高温，并且不能及时散发，在加压的情况下，钎料分子浸入背板的待焊接面，当超声波停止作用后，压力持续几秒钟，使进入背板的钎料凝固成型，从而使第二钎料层能够与背板的待焊接面能够能好的浸润。本实施例中，可以将超声波焊接机的超声波振荡器的输出功率设置在25KHz至35KHz，超声波处理时间为20min～30min，钎料分子会更快速和更有效的扩散至背板200中，形成的第二钎料层210可以更好的与背板200浸润结合。

第二钎料层210的形成可以使背板200的钎料分布均匀牢固且钎料覆盖率高，一方面缩短了焊接时间，提高了焊接效率；另一方面，不易在焊接处因钎料的缺失而形成焊接缺陷，从而可以提高靶材和背板的结合强度。

在形成第二钎料层210过程中，还需要去除第二钎料层210表面的氧化膜和废渣。

在形成第二钎料层210的过程中，钎料内部的杂质会形成废渣浮在第二钎料层210表面，并且钎料在加热过程中容易氧化形成氧化膜，所述氧化膜也会浮在第二钎料层210表面，所述氧化膜和废渣是不具备焊接能力的，如果不去除的话会使得焊接质量较差。为此，发明人采用刮刀刮去除氧化膜和废渣，以提高焊接质量。

接着，参考图10，执行步骤S14，将所述靶材100置入所述凹槽201，利用焊接工艺将所述第一钎料层110和所述第二钎料层210进行焊接，形成靶材组件。

本实施例中，用真空吸盘吸附靶材100的溅射面III，将靶材100转移至背板200的凹槽201内，所述背板200放在焊接平台上。将靶材100放入凹槽201后，需要对靶材进行限位，使得靶材100在焊接过程中不发生偏移，保证靶材100在凹槽201内的最佳位置进行焊接，防止靶材100在焊接过程中变形和与背板200的结合率不高。本实施例中，对靶材100进行限位是通过安装在背板凹槽201的待焊接面上的定位装置来实现的。

结合参考图10和图11，本实施例中，所述定位装置包括：背板200的凹槽201的待焊接面上设置有定位孔202，该定位孔202适于容纳定位销203。其中的定位孔202可以设置两个，且该两个定位孔202分别设置在靶材100的相对的两侧，即在焊接过程中，该定位销203卡在靶材100相对的两侧面，本实施例中，定位销203卡在靶材100相对的第一侧面IV和第三侧面IV3，从这两个侧面夹持该靶材100。

本实施例中，该定位孔202可以通过打孔方式设置，也可以利用背板200上现有的用于将焊接靶材组件安装在溅镀机上的安装孔，省去打孔工艺。

本实施例中，为了能够对靶材100焊接时进行更好的限位，靶材焊接定位装置在靶材100的第二侧面IV2和第四侧面IV4还设置了挡块204。为了使用挡块204，还需要在靶材100的第二侧面IV2和第四侧面IV4相应位置上设置定位孔202和定位销203，即，所述挡块204需与定位销203、定位孔202共同设置在靶材100的第二侧面IV2和第四侧面IV4。

其它实施例中，也可以仅在靶材100两个相对的侧面设置匹配使用的定位孔202与定位销203，也可以在靶材100四个侧面都设置匹配使用的定位孔202与定位销203。

其它实施例中，也可以仅在靶材100两个相对的侧面设置挡块204与定位孔202和定位销203配合进行限位，也可以在靶材100四个侧面设置挡块204与定位孔202和定位销203配合进行限位。

在靶材100与背板200的后续焊接过程中，上述定位装置可以使得靶材100在背板凹槽201内的最佳焊接位置上进行焊接，一方面，防止靶材在焊接过程中发生偏移而引起靶材变形或者影响后续形成的靶材组件的溅射效率；另一方面上述定位装置使得靶材100与背板200的待焊接面能够与钎料在最佳位置上结合，提高靶材组件的焊接结合率。

结合参考图10和图12，当靶材100放入背板200凹槽201内的定位装置上进行焊接时，靶材100的第一钎料层110与背板200的第二钎料层210结合形成焊接层205，以形成由靶材100和背板200构成的靶材组件。

接着，冷却所述靶材组件，对冷却后的靶材组件的靶材进行变形校正。

当把靶材100置入背板200的凹槽201处构成靶材组件后，关闭焊接平台的加热装置，对所述靶材组件进行空冷至温度为100℃～110℃。靶材组件由温度为250℃～260℃降至100℃～110℃的过程中，焊接层205处的钎料层逐渐在凝固，从而随着时间的增加，靶材组件的焊接强度在逐渐增加。当温度降至100℃～110℃时，时间为5小时～6小时，所述靶材组件已经达到较高的结合率。

当靶材组件的温度为100℃～110℃时，需要将靶材组件放入校正机上对靶材组件中的靶材是否变形进行检测。如果靶材组件中的靶材的变形量符合要求，则校正机对靶材组件中的靶材的溅射面施加很小的方向向下的校正压力，以消除靶材内部的拉应力或拉应力总和；如果靶材组件中的靶材的变形量太大，即靶材的溅射面向上凸起，则校正机对靶材组件中的靶材的溅射面施加较大的方向向下的校正压力以消除靶材内部的拉应力或拉应力总和，同时使得靶材的溅射面平整。此时的校正压力的大小为200公斤～300公斤。当校正压力过大，容易使得靶材组件被压坏；当校正压力过小，起不到对靶材组件中的靶材进行平整校正的作用。本实施例中，之所以选择在100℃～110℃时对靶材组件进行变形检测，是因为如果变形检测时的温度大于110℃时，靶材组件比较软，容易出现校正过量现象，即靶材组件中的靶材会下凹；如果变形检测时的温度小于100℃，靶材组件的钎料已经凝固成型，即使对靶材组件中的靶材施加校正压力，靶材组件中的钎料不能随靶材组件一起进行校正，容易造成靶材组件中的靶材与背板脱落。

另外，需要说明的是，本实施例冷却的方式为空冷。因为空冷相对于水冷或是风冷，所用的时间最长，在空冷的这段时间内，靶材组件中的靶材与背板可以有足够的时间进行焊接，使形成的焊接层205中的第一纤料层110与第二钎料层210更充分的结合。另外，如果采用水冷等冷却方式，虽然冷却的速度比较快，但是靶材组件中的靶材、背板和钎料的冷却收缩率不同，易造成靶材组件中的靶材与背板脱落。

采用本发明的靶材组件焊接方法，减小了焊接过程中靶材所受的方向垂直于靶材待焊接面的拉应力或拉应力总和，从而减小了形成的靶材组件中靶材的焊接变形量。形成的靶材组件在真空溅射工艺中不容易开裂，靶材溅射效果均匀，而且使用寿命较长，能够满足长期稳定生产和使用靶材的需要。

将靶材组件进行变形校正后，机械加工去除多余钎料，最终获得焊接后的产品。如果需求产品的尺寸精度要求较高，还可以进一步进行粗-精分布加工，将靶材组件的外形尺寸加工至小误差范围。

最后，其它焊接状况检测：利用C-SCAN(水浸超声C扫描系统)检测焊接结合率，该靶材组件的焊接结合率范围99％以上。采用拉伸实验机测试其拉伸强度，其焊接的平均强度为40Mpa～50Mpa，另外，采用本发明形成的靶材组件能一次性通过焊接性能测试，不需要进行多次反攻焊接才能通过焊接性能测试，因此，也提高了工作效率。

在其它实施例中，靶材不限于纯度大于等于99.95％的镍钒合金(其中钒的质量百分比浓度为7％)，也可以为其它纯度的镍钒合金或其它靶材材料。

背板不限于铜或铜合金，也可以为其它材料。

钎料不限于纯度为99.99％的无铅钎料，也可以为其它纯度的无铅钎料或其它钎料。

其他实施例中，有些靶材组件在溅射过程中，靶材组件上的靶材会出现有的区域消耗多，有的区域消耗少的现象，为了增强整个靶材的使用寿命，可以将靶材设计成拼接结构，即，整个靶材由厚度不同的小靶材拼接而成。溅射过程中，使得厚靶材放在消耗多的位置上，薄靶材放在消耗少的位置上。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明的技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims

1.一种靶材组件焊接方法，其特征在于，包括：

在所述背板的凹槽底面形成第二钎料层；

2.如权利要求1所述的靶材组件焊接方法，其特征在于，还包括：

3.如权利要求1所述的靶材组件焊接方法，其特征在于，所述第一加工纹路的方向和所述第二加工纹路的方向垂直。

4.如权利要求1所述的靶材组件焊接方法，其特征在于，所述去除第一加工纹路的方法包括：

将所述靶材放入打磨机上；

5.如权利要求1所述的靶材组件焊接方法，其特征在于，所述去除第一加工纹路后，使所述靶材的待焊接面上具有第二加工纹路包括：

6.如权利要求1所述的靶材组件焊接方法，其特征在于，所述第一钎料层的形成步骤包括：将钎料放置在所述靶材的待焊接面上；对所述靶材进行加热，以熔化所述钎料形成第一钎料层；

7.如权利要求1所述的靶材组件焊接方法，其特征在于，所述第二钎料层的形成步骤包括：将钎料放置在背板的待焊接面上；对背板进行加热，以熔化所述钎料形成第二钎料层；

8.如权利要求1所述的靶材组件焊接方法，其特征在于，将所述靶材置入所述凹槽之后，利用焊接工艺将所述第一钎料层和所述第二钎料层进行焊接之前，还包括：对所述靶材进行限位。

9.如权利要求2所述的靶材组件焊接方法，其特征在于，所述冷却靶材组件步骤为将所述靶材组件冷却至100℃～110℃，所述冷却的方式为空冷。

10.如权利要求2所述的靶材组件焊接方法，其特征在于，对冷却后的靶材组件进行变形校正包括：

对所述靶材组件放入校正机上；

所述校正机在靶材上施加校正压力，以使靶材平整。

11.如权利要求9所述的靶材组件焊接方法，其特征在于，所述靶材的材料为镍钒合金时，所述校正压力为200公斤～300公斤。