CN104741774A

CN104741774A - 钨钛铜靶材组件的焊接方法

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Publication number: CN104741774A
Application number: CN201310754966.XA
Authority: CN
Inventors: 姚力军; 赵凯; 相原俊夫; 大岩一彦; 潘杰; 王学泽; 张涛
Original assignee: Ningbo Jiangfeng Electronic Material Co Ltd
Current assignee: Ningbo Jiangfeng Electronic Material Co Ltd
Priority date: 2013-12-31
Filing date: 2013-12-31
Publication date: 2015-07-01
Anticipated expiration: 2033-12-31
Also published as: CN104741774B

Abstract

一种钨钛铜靶材组件的焊接方法，包括以下步骤：提供钨钛靶材、铜背板，所述铜背板具有容纳部分所述钨钛靶材的凹槽，所述凹槽的深度为1～2mm；将钨钛靶材置于所述凹槽内，所述钨钛靶材的待焊接面与所述凹槽底面接触，形成靶材组件坯料；将所述靶材组件坯料放入真空包套；利用热等静压工艺将所述钨钛靶材的待焊接面与所述凹槽底面焊接形成钨钛铜靶材组件；焊接完成后，对所述真空包套进行冷却，去除所述真空包套以获得所述钨钛铜靶材组件。采用本发明的方法能够实现靶材高强度的焊接。

Description

钨钛铜靶材组件的焊接方法

技术领域

本发明涉及半导体溅射靶材制造领域，尤其涉及一种钨钛铜靶材组件的焊接方法。

背景技术

在半导体工业中，靶材组件是由符合溅射性能的靶材、与靶材结合的背板构成。背板在靶材组件中起支撑作用，并具有传导热量的功效。

在溅射过程中，靶材组件所处的工作环境比较恶劣。具体为：靶材组件所处的环境温度较高，例如300℃至600℃；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，因此在靶材组件的相对二侧形成巨大的压力差；再者，靶材组件处在高压电场、磁场中，会受到各种粒子的轰击。在如此恶劣的环境下，如果靶材组件中靶材与背板之间的焊接强度较差，将导致靶材在受热条件下变形、开裂、使得溅射无法达到溅射均匀的效果，严重时，靶材会脱落于背板对溅射基台造成损伤。

对于由钨钛靶材和铜背板构成的靶材组件而言，现有技术中，钨钛靶材与铜背板的焊接强度低，变形量大，严重时甚至无法实现焊接，不能满足长期稳定生产和使用钨钛铜靶材组件的需要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是用现有的焊接方法焊接钨钛靶材和铜背板形成的靶材组件的焊接强度低、变形量大，严重时甚至无法实现焊接，不能满足长期稳定生产和使用钨钛铜靶材组件的需要。

为解决上述技术问题，本发明提供一种钨钛铜靶材组件的焊接方法，包括以下方法步骤：

提供钨钛靶材、铜背板，所述铜背板具有容纳部分所述钨钛靶材的凹槽，所述凹槽的深度为1～2mm；

将钨钛靶材置于所述凹槽内，所述钨钛靶材的待焊接面与所述凹槽底面接触，形成靶材组件坯料；

将所述靶材组件坯料放入真空包套；

利用热等静压工艺将所述钨钛靶材的待焊接面与所述凹槽底面焊接形成钨钛铜靶材组件；

焊接完成后，对所述真空包套进行冷却，去除所述真空包套以获得所述钨钛铜靶材组件。

可选的，还包括提供固定靶材套圈，将所述钨钛靶材置于所述凹槽内后，将所述靶材组件坯料放入真空包套之前，还包括步骤：采用固定靶材套圈将高于所述凹槽的钨钛靶材进行套设。

可选的，所述固定靶材套圈的材料为不锈钢。

可选的，所述钨钛靶材的形状为圆柱体，所述固定靶材套圈的形状为圆环柱体。

可选的，所述钨钛靶材的待焊接面具有凸起结构。

可选的，所述固定靶材套圈包括相对的环形上、环形下表面和位于环形上、环形下表面之间的外环侧壁和内环侧壁，

采用固定靶材套圈将高于所述凹槽的钨钛靶材进行套设包括：所述套圈下表面与所述铜背板的具有凹槽的表面接触，所述内环侧壁与所述钨钛靶材侧壁具有预定距离，所述固定靶材套圈的上表面与所述钨钛靶材的待溅射面相平，所述钨钛靶材的待溅射面为所述钨钛靶材待焊接面的相对面。

可选的，所述预定距离为0.2毫米～0.5毫米。

可选的，利用热等静压工艺将所述钨钛靶材的待焊接面与所述凹槽底面焊接形成钨钛铜靶材组件的步骤包括：

使真空包套的外部环境温度为大于等于500℃且小于等于800℃、外部环境压强为大于等于95Mpa；

对位于所述环境温度、环境压强下的所述真空包套进行保温、保压大于等于3且小于等于5小时。

可选的，所述真空包套是由厚度为2.5mm～3.0mm的铜材料焊接形成；

将所述靶材组件坯料放入真空包套后，将所述真空包套抽真空至真空度至少为10^-3Pa，再将所述真空包套密封。

可选的，将钨钛靶材置于所述凹槽之前，对所述铜背板的凹槽底面、钨钛靶材的待焊接面和固定靶材套圈进行清洗处理。

与现有技术相比，本发明的技术方案的优点在于：

凹槽的深度之所以1～2mm。原因如下：一方面可以固定钨钛靶材与铜背板的位置，使得钨钛靶材的待焊接面与铜背板的待焊接面同轴，符合真空溅射靶材要求。另一方面，在保证靶材和背板正确接触的前提下，可以尽可能减少铜背板在高温下水平方向的热膨胀对钨钛靶材的影响，防止在凹槽内的钨钛靶材被挤压而碎裂的情况发生，从而实现钨钛铜靶材组件的高强度焊接。

通过真空包套的设置可以使得整个焊接过程在真空环境下进行，从而防止钨钛靶材和铜背板的表面被氧化，而且，热等静压焊接不像现有技术那样受焊料熔点的限制，能够很好的实现钨钛与铜的原子扩散，因此，本发明的技术方案不仅能够实现钨钛靶材与铜背板的焊接，焊接形成的钨钛铜靶材组件具有较高的焊接强度。

附图说明

图1是现有技术的方法形成的钨钛铜靶材组件的组成部分的结构示意图；

图2是本发明的具体实施例中的钨钛铜靶材组件坯料组成部分的结构示意图；

图3是本发明具体实施例中的固定靶材套圈立体结构示意图；

图4是本发明具体实施例中的钨钛靶材的待焊接面形成的螺纹图案的平面放大示意图；

图5是图4沿AA方向的截面放大示意图；

图6是本发明具体实施例中的钨钛铜靶材组件置于真空包套内进行热等静压工艺的示意图。

具体实施方式

现有技术中，钨钛靶材和铜背板的焊接工艺为以锡钎料或铟钎料作为焊料的钎焊工艺。上述锡钎料或铟钎料的熔点均小于250℃。具体如下:

参考图1，提供钨钛靶材11和铜背板12。钨钛靶材11为圆柱体，包括圆形的待焊接面I、与待焊接面I相对的待溅射面III、将待焊接面I和待溅射面III进行连接的侧面IV。所述铜背板12具有容纳所述钨钛靶材11的凹槽121。凹槽121的侧壁高度大于钨钛靶材11的侧面IV高度。然后，在凹槽121底面II设置焊料层13。接着，将钨钛靶材11置于所述凹槽13内，且所述钨钛靶材11的待焊接面I与所述凹槽121底面II接触，最后，将钨钛靶材11的待焊接面I与凹槽121底面进行钎焊焊接形成钨钛铜靶材组件。

现有技术中，钨钛靶材与铜背板的焊接强度低，甚至有些情况无法实现焊接，不能满足长期稳定生产和使用钨钛铜靶材组件的需要的原因如下：

（1）钨钛靶材11与铜背板12的膨胀系数相差很大，其中，钨钛靶材11的膨胀系数为（5～7）×10^-6m/℃，铜背板12的热膨胀系数为（16～18）×10^-6m/℃。焊接过程中，铜背板12的热膨胀程度远远大于钨钛靶材11的热膨胀程度，从而使铜背板12的凹槽12侧壁、底面同时向钨钛靶材四周施加压力，这样，凹槽121会发生下列变形：凹槽侧壁和凹槽底面会弯曲从而把钨钛靶材11紧裹于内。由于，钨钛靶材11的韧性非常差，严重时，受凹槽121各处挤压的钨钛靶材11容易碎裂，从而无法实现钨钛靶材11与铜背板12的焊接。

（2）采用钎焊工艺将钨钛靶材11与铜背板12进行焊接时，钨钛靶材11和焊料的熔点相差太大，例如：钨的熔点为3407℃、钛的熔点为1668℃、铜的熔点为660℃。因此，钨钛靶材的待焊接面I与焊料13难以浸润、融合，从而降低了钨钛靶材和铜背板的焊接强度。

（3）采用现有技术的方法形成钨钛铜靶材组件后，将该钨钛铜靶材组件应用于高温高压的磁控溅射工艺环境中时，钨钛靶材11与铜背板12之间的焊料易熔化，从而容易使得钨钛靶材与铜背板互相脱落。

因此，本发明获得了一种钨钛铜靶材组件的焊接方法，可以避免上述技术问题。

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

首先，参考图2，执行步骤S11，提供钨钛靶材21、铜背板22和固定靶材套圈23，所述铜背板22具有容纳部分所述钨钛靶材21的凹槽221，所述凹槽221的深度1～3mm。

本实施例中，钨钛靶材21为圆柱体，包括圆形的待焊接面I、与待焊接面I相对的待溅射面III、将待焊接面I和待溅射面III进行连接的侧面IV。

铜背板22也为圆柱体，包括上表面、下表面和位于上下表面之间的侧面。在铜背板22的上表面具有容纳所述钨钛靶材11的凹槽221，所述凹槽221的大小与所述钨钛靶材21相对应。凹槽221的底面为铜背板22的待焊接面II。需要说明的是，本实施例中的铜背板为黄铜背板，所述黄铜背板的热膨胀系数为（16～18）×10^-6m/℃。

本实施例中，凹槽221的深度为1～3mm。凹槽221的深度之所以这样设定，原因如下：一方面可以固定钨钛靶材21与铜背板22的位置，使得钨钛靶材21的待焊接面I与铜背板22的待焊接面II同轴，符合溅射要求。另一方面，在保证靶材和背板正确接触的前提下，可以尽可能减少铜背板在高温下水平方向的热膨胀对钨钛靶材的影响，防止在凹槽221内的钨钛靶材21被挤压而碎裂。

因此，如果凹槽221的深度太大，高温下在凹槽221内的钨钛靶材21容易被挤压而碎裂。如果凹槽221的深度太小，不容易固定钨钛靶材21的位置，从而使得钨钛靶材21的待焊接面I与铜背板的待焊接面II不能同轴，无法符合真空溅射靶材的要求。

本实施例中，参考图3，固定靶材套圈23为圆环柱体，包括环形上表面231和环形下表面232，所述环形上表面231和环形下表面232相对，固定靶材套圈23还包括位于环形上、环形下表面之间的外环侧壁233和内环侧壁234。其他实施例中，固定靶材套圈还可以设有缺口，该缺口可以方便所述固定靶材套圈的拆卸与安装。

本实施例中，靶材套圈23的外径与铜背板22的直径相同。靶材套圈23的外径之所以与铜背板22的直径相同，是因为，后续形成的靶材组件坯料放入包套时，如果靶材套圈23的外径太大，在热等静压的过程中，多余尺寸的靶材套圈容易真空包套发生局部突出，而局部突出位置受压很大，从而容易使真空包套破裂。在靶材套圈23的内径不变的前提下，靶材套圈23的外径如果太小，真空包套同样发生局部突出，而局部突出位置受压很大，从而容易使真空包套破裂。另一方面，在靶材套圈23的外径小于背板直径的情况下，可以制作与靶材组件坯料形状贴合的包套，但是该真空包套不是标准的圆柱型，从而增加真空包套的制作难度和制作成本。

继续参考图2，执行步骤S12，将钨钛靶材21置于所述凹槽221内，所述钨钛靶材21的待焊接面I与所述凹槽221底面接触，采用固定靶材套圈23将高于所述凹槽221的钨钛靶材21进行套设，形成靶材组件坯料。

本实施例中，采用固定靶材套圈23将高于所述凹槽221的钨钛靶材21进行套设包括：所述套圈23的环形下表面232与所述铜背板22的具有凹槽221的表面接触，所述内环侧壁234与所述钨钛靶材侧面IV具有预定距离，所述固定靶材套圈23的环形上表面231与所述钨钛靶材21的待溅射面II相平，所述靶材的待溅射面II为所述钨钛靶材待焊接面I的相对面。

本实施例中，固定靶材套圈23的材料为不锈钢。之所以选用不锈钢材料，是因为不锈钢的热膨胀系数相比于铜材料小，其他实施例中，固定靶材套圈也可以为膨胀系数比铜材料小的其他材料，例如不变钢，又称因瓦合金、恒范钢、殷瓦钢。本实施例中，，不锈钢制作的固定靶材套圈23可以代替铜凹槽固定钨钛靶材21的位置，使得钨钛靶材的中心轴与铜背板凹槽的中心轴相对齐，从而使形成的靶材组件符合真空溅射靶材的要求。

需要说明的是，本实施例中，固定靶材套圈23的材料较优为不锈钢中的碳钢和马氏体不锈钢。其中碳钢和马氏体不锈钢在不锈钢材料中的热膨胀系数较小，具体为（10～13）×10^-6m/℃。

本实施例中，预定距离为0.2毫米～0.5毫米。太大，钨钛靶材21容易在固定靶材套圈23内晃动，无法起到固定钨钛靶材21的作用。太小，钨钛靶材21与不锈钢固定靶材套圈在后续的热等静压工艺后又会膨胀接触，使得脆性的钨钛受到挤压导致碎裂。

本实施例中，为了进一步提高钨钛靶材21、铜背板22的焊接速度、增加钨钛靶材21、铜背板22的焊接结合强度，可以采用机械加工的方法对钨钛靶材23的待焊接面I形成能够插入铜背板待焊接面22的凸起结构，该凸起结构的截面可以呈尖角状、针状或凸台状。后续工艺中，由于钨钛靶材21的质地比铜背板22软，钨钛靶材21待焊接面的上述凸起结构能够直接插入铜背板22，实现铜背板22、钨钛靶材21最大化的无空隙接触。本实施例中铜背板22、钨钛靶材21之间的最大化的无空隙接触，为后续的焊接工艺中，铜与钨钛之间能够尽快的产生原子间引力，从而使铜与钨钛之间发生原子相互扩散。因此，在钨钛靶材21的待焊接面I上进行上述图案化处理，不仅能够提高钨钛靶材21与铜背板22的焊接速度，而且还能实现结合强度高的焊接。

经过创造性的劳动，发现在钨钛靶材21的待焊接面II进行机械加工形成下述螺纹图案，钨钛靶材21与铜背板22形成的钨钛铜靶材组件的焊接结合强度最高，焊接效率也最高。

图4为钨钛靶材21的待焊接面I形成的螺纹图案的平面放大示意图。图5是图4沿AA方向的截面放大示意图。请结合参考图5和图6，螺纹图案凸起的截面形状为多个底角相连的等腰三角形，每个三角型称为牙型，螺纹图案的牙型高度H1为0.19mm～0.43mm（包括端点），牙型底边的距离W1为0.44mm～0.7mm（包括端点）。相邻两牙型侧壁间的夹角为牙型角α1等于60度，相邻两牙型之间为螺纹图案的凹槽部分，且相邻两牙型之间的距离为螺距L1等于0.44mm～0.7mm（包括端点）。

采用异丙醇溶液对钨钛靶材21的待焊接面I、铜背板22的待焊接面和不锈钢固定靶材套圈23进行清洗。用于去除机械加工时形成的污染物，并且使钨钛靶材21的待焊接面I、铜背板22的待焊接面和不锈钢固定靶材套圈23表面清洁，为后续的焊接工艺做准备。清洗后真空干燥。所述干燥时间为50～70min，干燥温度为60～80摄氏度。

本实施例中，之所以选择在钨钛靶材21的待焊接面上进行机械加工，原因如下：铜背板22的纯度高，质地较软。因此，相对于铜背板22，钨钛靶材21具有较高的硬度，在钨钛靶材21的待焊接面上形成的凸起结构能够插入铜背板22中。

其他实施例中，在钨钛靶材的待焊接面上不进行图案化处理形成凸起结构直接将钨钛靶材的待焊接面与铜背板的待焊接面进行贴合也属于本发明的保护范围。

接着，参考图6，将所述靶材组件坯料放入真空包套24。

钨钛靶材21的待焊接面的上述螺纹插入铜背板22中。采用固定靶材套圈23将高于所述凹槽的钨钛靶材21进行套设，形成靶材组件坯料。之后，将此待焊接组件置于真空包套24内。真空包套24的作用为防止待焊接组件在加热的情况下发生氧化。需要说明的是，真空包套24的材质选择需满足两个条件，第一个条件为：真空包套24的熔点高于后续加热过程中的温度，否则真空包套24在后续加热过程中会熔化；第二个条件为：在后续钨钛靶材21与铜背板22的焊接过程中，真空包套的材质能够实现较佳的压力传导，否则影响后续的钨钛靶材与铜背板的焊接质量，例如钨钛靶材21与铜背板22的焊接结合力不够好，焊接强度不佳等。本实施例中优选用标号为1060的铜板材制作的铜包套。之所以选用铜包套，是因为，对于钨钛靶材与铜背板来说，铜包套的热量和压力的传导效果最好。真空包套24的厚度为2.5mm～3.0mm。若真空包套24太薄，后续钨钛靶材与铜背板22的焊接过程中真空包套24的焊接处容易裂开，造成待焊接组件露出和漏气的现象；若真空包套24太厚，后续钨钛靶材21与铜背板22的焊接过程中真空包套24不容易实现压力传导。

真空包套24可以通过机械设计，例如CAD，使其形状满足待焊接组件的形状，之后将无缝管材或板材经拼接焊在一起形成，因此，真空包套24会紧密贴合内置的待焊接的靶材组件而且不受待焊接组件的尺寸限制，可以焊接大尺寸靶材的焊接。例如，本实施例中，真空包套24由两个圆形面和一个侧面拼接成圆柱形状，该圆形面与铜背板的下表面的面积相同，真空包套24的侧面与铜背板的侧面和固定靶材套圈的侧面相贴合。如图6所示，该真空包套24上一般留有一个孔25，可以用于从所述真空包套24上引出脱气管，该脱气管与抽真空设备连接。

然后，密封真空包套14并留脱气管。密封的工艺可以通过氩弧焊实现，抽真空步骤是通过脱气管完成的。

将真空包套24放入加热炉中进行预热，温度为100℃～200℃（包括端点），接着开始边加热边抽真空，然后进行保温1h～3h（包括端点）。在所述加热保温过程中，需要对真空包套24持续抽真空，使真空包套24内的真空度至少达到10^-3Pa。发明人发现，对钨钛靶材待焊接靶材组件进行预热，有利于更好的进行抽真空处理，使得钨钛靶材21与铜背板22无法被氧化，从而提高后续焊接工艺的焊接强度。如果加热温度过低，待焊接组分受热不充分不利于后续的焊接操作而且也不利于抽真空的进行；加热温度过高，钨钛靶材的晶粒容易长大，晶粒尺寸会超范围，从而使得形成的钨钛铜靶材组件不符合溅射工艺的要求。保温1h～3h可以实现整个钨钛靶材待焊接靶材组件的内部温度均匀的达到设定温度，如果保温时间过短，钨钛靶材待焊接靶材组件内部温度不能均匀受热，影响后续形成焊接结合强度；如果保温时间过长，钨钛靶材的晶粒容易长大，晶粒尺寸会超范围，形成的钨钛铜靶材组件不符合溅射工艺的要求。真空包套24内的真空度如果大于10^-3Pa，真空包套内的钨钛靶材待焊接靶材组件在后续的焊接工艺中容易被氧化；真空包套内的真空度越小越好。本实施例中的真空度为给定空间内的绝对压强，和常规理解的真空度的概念不同。

接着，在继续保持真空包套24内部真空的状态下对真空包套24进行闭气工艺，即将脱气管封闭，使真空包套内部形成一个密闭的真空环境。所述闭气工艺是通过机械加工和焊接实现，本实施例中，可以用铁锤将真空包套脱气管的尾部砸扁然后用氩弧焊密封。闭气工艺后，所述真空包套的真空度至少为10^-3Pa。

边加热边持续抽真空的目的是，一方面可以增加持续抽真空的容易度，提高抽真空的效率；另一方面，在加热保温的条件下进行闭气工艺时，脱气管会变软，更容易将脱气管的尾部封死。

然后将真空包套24置于静压炉内以便进行焊接工艺。

接着，继续参考图6，执行步骤S14，利用热等静压工艺将所述钨钛靶材的待焊接面与所述凹槽底面焊接形成钨钛铜靶材组件。

所谓热等静压（hot isostatic pressing，HIP）是将钨钛靶材待焊接靶材组件置于真空密封的真空包套内，然后在高温条件下利用高压液体或高压气体对真空包套施加各向均等的压力，使真空包套在此高温高压环境中保持一段时间以将待焊接材料紧密焊接在一起。

此时，内部设有钨钛靶材21、铜背板22的真空包套24处于高温高压环境中。通过选择合适的工艺参数可使焊接后的靶材组件中钨钛靶材21与铜背板22具有较高焊接强度，具体的，发明人发现采用以下的工艺参数可以实现：真空包套24所处的外部环境温度为500℃～800℃，利用高压液体或高压气体使真空包套24所处的外部环境压强为大于等于95Mpa，并且，真空包套24在此高温高压环境中保持3～5小时。

真空包套24的厚度很薄，在外部环境压强的作用下，真空包套24可以实现很好的压力传导以使钨钛靶材21、铜背板22的各待焊接面形成压力，同时由于真空包套24长时间位于高温环境中，钨钛靶材21、铜背板22的各待焊接面会发生塑性变形和高温蠕变而实现小面积的钨钛靶材21与铜背板22之间的晶粒接触、持续压力作用下晶粒接触面积逐渐扩大，最后达到待焊接处都能实现晶粒接触，从而使得钨钛与铜之间形成原子间引力。

接着在待焊接处发生钨钛与铜之间的原子相互扩散，由于待焊接处的钨钛与铜之间的原子相互扩散而使待焊接处的许多空隙消失，同时，待焊接处的晶界迁移离开了原始位置，即使达到平衡状态，仍有许多小空隙遗留在待焊接处，引起晶格畸变、错位、空位等各种晶体缺陷大量堆积，待焊接处的各待焊接面能量显著增大，钨钛与铜处于高度激活状态，接着，钨钛与铜的原子扩散迁移十分迅速，很快在待焊接处的微小区域形成以钨钛-铜金属键为主要连接形式的接头，但是待焊接处的金属键远未达到均匀化程度，焊接强度并不高。

所以需要将钨钛靶材待焊接靶材组件在外部环境温度为500℃～800℃，外部环境压强为大于等于95Mpa的条件下进行保温、保压3～5个小时，以使待接组件遗留下的空隙完全消失，使待焊接处都形成金属键，即实现金属键的均匀化，增加待铜焊接组件的焊接强度。保温、保压时间如果小于3小时，不能够使得钨钛靶材待焊接靶材组件的金属键的扩散更加均匀，保温时间如果大于5个小时，会引起钨钛靶材晶粒长大，反而会降低金属键的焊接强度。

外部环境温度若低于500℃，并不能激活铜或钨钛的原子扩散；外部环境温度若高于800℃，造成成本的浪费，另外，会使得钨钛靶材21的晶粒长大，不符合溅射工艺的要求。如果温度继续升高，会使钨钛靶材21与铜背板22熔化。外部环境压强若低于95Mpa，同样不能激活铜或钨钛的原子扩散；在焊接设备允许的范围内，压力越大越有利于铜与钨钛的原子相互扩散，进而越有利于焊接工艺的进行。

另外，由于真空包套24不受靶材尺寸和背板尺寸等限制，可以将装有大尺寸待焊接组件的真空包套24放入热等静压炉中，采用热等静压的焊接工艺即在高温、高压条件下对真空包套24施加各向均等压力来实现均匀的大面积焊接，形成大尺寸的靶材组件。所述大尺寸的靶材组件的焊接处焊接率高、焊接强度较大、且不易变形等。

接着，执行步骤S15，焊接完成后，对真空包套进行冷却，去除真空包套以获得钨钛铜靶材组件。

焊接完成后，可使真空包套24在空气中冷却，冷却到200℃以下，然后通过化学方法或机械方法去除真空包套24，并且可以将固定靶材套圈取下，以获得靶材组件，例如，可以利用车削加工工艺将真空包套24去除，然后再经过车削或线切割等方法，从而制得最终尺寸的靶材组件。需要说明的是固定靶材套圈在焊接的过程中没有被破坏，可以重复利用。

需要说明的是，现有技术中，当钨钛靶材待焊接面与铜背板凹槽底面实现焊接后，需要采用车削或线切割的方法去除部分钨钛靶材周围的铜背板，以形成最终尺寸的靶材组件。本实施例中，采用固定靶材套圈代替靶材周围的背板来固定靶材，避免了钨钛靶材周围的铜背板的被去除，从而节省了工艺成本，再加上固定靶材套圈可以重复利用，更加大大降低了生产成本，从而可以实现钨钛铜靶材组件的批量生产。

最后，对本实施例钨钛铜靶材组件的焊接状况进行检测：

利用C-SCAN（水浸超声C扫描系统）检测焊接结合率，该由钨钛靶材与铜背板所组成的靶材组件其焊接结合率范围99%以上且焊接结合强度达到30Mpa以上。结果表明，采用本发明中焊接方法所获得的靶材组件的焊接性能十分可靠。

其他实施例中，如果不使用固定靶材套圈也能实施本发明。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims

1.一种钨钛铜靶材组件的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：

将所述靶材组件坯料放入真空包套；

2.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，还包括提供固定靶材套圈，将所述钨钛靶材置于所述凹槽内后，将所述靶材组件坯料放入真空包套之前，还包括步骤：采用固定靶材套圈将高于所述凹槽的钨钛靶材进行套设。

3.根据权利要求2所述的焊接方法，其特征在于，所述固定靶材套圈的材料为不锈钢。

4.根据权利要求2所述的焊接方法，其特征在于，所述钨钛靶材的形状为圆柱体，所述固定靶材套圈的形状为圆环柱体。

5.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，所述钨钛靶材的待焊接面具有凸起结构。

6.根据权利要求2所述的焊接方法，其特征在于，所述固定靶材套圈包括相对的环形上、环形下表面和位于环形上、环形下表面之间的外环侧壁和内环侧壁，

7.根据权利要求6所述的焊接方法，其特征在于，所述预定距离为0.2毫米～0.5毫米。

8.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，利用热等静压工艺将所述钨钛靶材的待焊接面与所述凹槽底面焊接形成钨钛铜靶材组件的步骤包括：

9.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，所述真空包套是由厚度为2.5mm～3.0mm的铜材料焊接形成；

10.根据权利要求2所述的焊接方法，其特征在于，将钨钛靶材置于所述凹槽之前，对所述铜背板的凹槽底面、钨钛靶材的待焊接面和固定靶材套圈进行清洗处理。