CN108687438A - 背板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种背板及其制造方法，所述制造方法包括：提供底板，所述底板具有第一凹槽；提供水道板，所述水道板具有第二凹槽；将所述底板与水道板通过搅拌摩擦焊接连接在一起，形成背板。本发明制造方法形成的背板质量得到提高。

Description

背板及其制造方法

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种背板及其制造方法。

背景技术

溅射技术是半导体制造领域的常用工艺之一，随着溅射技术的日益发展，溅射靶材在溅射技术中起到了越来越重要的作用，溅射靶材的质量直接影响到了溅射后的成膜质量。

在溅射靶材制造领域中，靶材组件是由符合溅射性能的坯料、与坯料通过焊接相结合的背板构成，且通常是将半成品坯料焊接至所述背板上后，对所述半成品坯料进行车削加工，将所述半成品坯料加工至成品尺寸和形貌。

所述背板通常起到支撑靶材、冷却以及降低成本等作用，在其制造中一般选用比较普通的材料作为背板，常用的材料有铝合金(ALBP)、铜合金(CUBP)等。

然而，现有技术形成的背板质量有待提高。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种背板及其制造方法，提高所述背板的质量。

为解决上述问题，本发明提供一种背板的制造方法，包括：提供底板，所述底板具有第一凹槽；提供水道板，所述水道板具有第二凹槽；将所述底板与水道板通过搅拌摩擦焊接连接在一起，形成背板。

可选的，将所述底板与水道板通过搅拌摩擦焊接连接在一起的步骤包括：将所述第一凹槽嵌入所述第二凹槽；对所述第一凹槽和第二凹槽的焊接缝处进行氩弧点焊焊接，形成初始背板；对所述初始背板进行搅拌摩擦焊接，形成所述背板。

可选的，所述第一凹槽的形状与所述第二凹槽的形状相同。

可选的，对所述初始背板进行搅拌摩擦焊接的步骤包括：将所述初始背板固定；采用搅拌针沿着初始背板的焊接缝处进行移动，对所述初始背板进行搅拌摩擦焊接。

可选的，所述搅拌摩擦焊接的工艺参数包括：搅拌针的直径为2mm至10mm，搅拌针的转速为1000r/min至1600r/min，进给速度为100mm/min至180mm/min。

可选的，所述底板和水道板的材料相同。

可选的，所述底板和水道板的材料为Cu。

可选的，将所述底板与水道板通过搅拌摩擦焊接连接在一起的步骤之前，还包括：对所述底板和水道板进行清洗。

相应地，本发明还提供一种背板，包括：底板，所述底板具有第一凹槽；水道板，所述水道板具有第二凹槽，所述第一凹槽位于所述第二凹槽内。

可选的，所述底板和水道板的材料为Cu。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

所述背板由底板和水道板焊接而成，从而使得所述背板具有水道结构，所述背板起到支撑靶材作用的同时，还能够为所述靶材提供冷却功能。采用搅拌摩擦焊接工艺(Friction Stir Welding，简称FSW)将所述底板与水道板连接在一起，具体地，即将第一凹槽和第二凹槽通过所述搅拌摩擦焊接工艺进行连接，形成所述水道结构。相较于传统的钎焊接工艺(Soldering and Brazing，简称SB)，采用搅拌摩擦焊接工艺将所述底板与水道板进行焊接能够防止钎料熔化进入水道，从而有利于改善所述水道结构的堵塞问题，进而提高了焊接之后形成的背板质量。同时，本发明避免使用成本较高的钎料焊材，从而也节约了所述背板制造的成本。

可选方案中，通过对所述搅拌摩擦焊接工艺参数的合理选取，能够提高所述底板与所述水道板焊接连接效果。所述搅拌摩擦焊接的工艺参数包括：搅拌针的直径为2mm至10mm，搅拌针的转速为1000r/min至1600r/min，进给速度为100mm/min至180mm/min。若所述搅拌针的直径过大，则会导致所述水道板与所述底板焊接缝处的熔化液体过多，从而容易造成水道结构的阻塞；若所述搅拌针的直径过小，则会导致所述水道板与所述底板焊接缝处的熔化液体过少，从而容易造成焊接不牢的问题。若所述搅拌针的转速过大，则会将所述水道板与底板焊接缝处的熔化液体搅到水道中，容易导致阻塞；若所述搅拌针的转速过小，则会导致焊接不牢问题。若所述进给速度过大，则容易导致所述水道板与底板焊接缝处出现裂缝问题；若所述进给速度过小，则会造成所述水道板与底板焊接缝处的熔化液体难以凝固，从而导致缺口问题。

附图说明

图1是一种背板制造方法的流程示意图；

图2是图1中步骤S1中底板的俯视图；

图3是图2沿B1B2割线的剖面结构示意图；

图4是图1中步骤S1中银焊片的俯视图；

图5是图4沿E1E2割线的剖面结构示意图；

图6是图1中步骤S2中水道板的俯视图；

图7是图6沿A1A2割线的剖面结构示意图；

图8是图1中步骤S3中背板的结构示意图；

图9是本发明实施例背板制造方法的流程示意图；

图10是图9中步骤T1中底板的俯视图；

图11是图10沿D1D2割线的剖面结构示意图；

图12是图9中步骤T2中水道板的俯视图；

图13是图12沿C1C2割线的剖面结构示意图；

图14是图9中步骤T3中背板的结构示意图。

具体实施方式

由背景技术可知，背板的质量有待提高。现结合背板的制造方法对背板质量有待提高的原因进行分析。

参考图1，结合参考图2至图5，执行步骤S1，提供底板110以及银焊片130，所述银焊片130具有第一凹槽131。其中，图2是图1中步骤S1内底板110的俯视图，图3是图2中沿B1B2割线的剖面结构示意图，图4是图1中步骤S1内银焊片130的俯视图，图5是图4沿E1E2割线的剖面结构示意图。

参考图1，结合参考图6和图7，执行步骤S2，提供水道板100，所述水道板100具有第二凹槽101。其中，图6是图1中步骤S2内水道板100的俯视图，图7是图6沿A1A2割线的剖面结构示意图。

参考图1，结合参考图8，执行步骤S3，采用真空钎焊将底板110与水道板100通过银焊片130进行连接，形成背板150，所述背板150具有水道结构140。其中，图8是图1中步骤S3中背板150的结构示意图。

分析所述背板150质量有待提高的原因包括：真空钎焊工艺是在真空钎焊炉中真空状态下，加热银焊片130对所述底板110与水道板100进行焊接，形成具有水道结构140的背板150。一方面，由于钎焊工艺对所述底板110与水道板100的尺寸和平面度要求较高，容易导致所述底板110与水道板100因满足不了尺寸和平面度的要求，从而使得焊接效果较差。另一方面，在焊接过程中，由于银焊片130熔化后的熔化液体较多，容易造成所述水道结构140的堵塞，从而导致所述背板150的质量差。同时，由于所述银焊片130的成本较高，从而使得制造所述背板150的成本也相应地提高。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种背板的制造方法，由于采用搅拌摩擦焊接工艺将所述底板与水道板进行焊接，使得制造工艺中对所述底板与水道板的尺寸和平面度要求比较容易满足。同时还有利于改善所述水道结构的堵塞问题，从而使得焊接后的背板质量得到提高，并节约了背板制造的成本。

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例做详细的说明。

参考图9，图9示出了本发明实施例背板制造方法的流程示意图。具体地，本实施例背板制造方法包括以下基本步骤：

T1：提供底板，所述底板具有第一凹槽。

T2：提供水道板，所述水道板具有第二凹槽。

T3：将所述底板与水道板通过搅拌摩擦焊接连接在一起，形成背板。

下面将结合附图对本发明的具体实施例做进一步说明。

参考图9，结合参考图10和图11，执行步骤T1，提供底板230，所述底板230具有第一凹槽231。其中，图10是图9中步骤T1内底板230的俯视图，图11是图10沿D1D2割线的剖面结构示意图。为便于说明，图11中示出了所述底板230的壁厚。

本实施例中，所述底板230具有的第一凹槽231用于和后续所述水道板的第二凹槽进行焊接连接，从而在所述背板中形成水道结构。

本实施例中，所述第一凹槽231的形状为环形。在本发明其他实施例中，所述第一凹槽的形状根据需要来进行设定，在此不做任何限定。

本实施例中，所述底板230的材料为：Cu。在本发明其他实施例中，所述底板的材料还可以为：Al。

参考图9，结合参考图12和图13，执行步骤T2，提供水道板200，所述水道板200具有第二凹槽201。其中，图12是图9步骤T2中水道板200的俯视图，图13是图12沿C1C2割线的剖面结构示意图。

本实施例中，由于在后续步骤中，所述第一凹槽231会嵌入至所述第二凹槽201内，因此，所述第一凹槽231的形状与所述第二凹槽201的形状相同。具体地，所述第二凹槽201的形状也为环形。

本实施例中，所述底板230和水道板200的材料相同，具体为：Cu。在本发明其他实施例中，所述底板和水道板的材料还可以根据需要选取其他材料，例如，Al。

本实施例中，后续在将所述底板230与水道板200通过搅拌摩擦焊接连接在一起的步骤之前，先对所述底板230和水道板200进行清洗。所述清洗的目的是除去所述底板230第一凹槽231以及所述水道板200第二凹槽201内的油污和氧化膜，从而提高所述底板230第一凹槽231以及所述水道板200第二凹槽201的清洁度，进而使得后续形成的背板质量得到改善。

参考图9，结合参考图14，执行步骤T3，将所述底板230与水道板200通过搅拌摩擦焊接连接在一起，形成背板250。其中，图14是图9中步骤T3中背板的结构示意图。

本实施例中，将所述底板230和水道板200通过搅拌摩擦焊接形成所述背板250，所述背板250形成有水道结构240。所述背板250的作用是支撑靶材，同时还能够为所述靶材提供冷却作用。采用搅拌摩擦焊接工艺将所述底板230与水道板200进行焊接能够防止传统工艺使用的钎料(如银焊片)熔化进入水道，从而改善了所述水道结构240的堵塞问题，进而提高了焊接之后形成的背板250质量。同时，所述搅拌摩擦焊接工艺中不需要使用成本高昂的钎料焊材，从而也节约了所述背板250制造的成本。

本实施例中，将所述底板230与水道板200通过搅拌摩擦焊接连接在一起的步骤包括：将所述第一凹槽231嵌入所述第二凹槽201；对所述第一凹槽231和第二凹槽201的焊接缝处进行氩弧点焊焊接，形成初始背板(图未示)；对所述初始背板进行搅拌摩擦焊接，形成所述背板250。具体地，对所述初始背板进行搅拌摩擦焊接的步骤包括：将所述初始背板固定；采用搅拌针沿着初始背板的焊接缝处进行移动，对所述初始背板进行搅拌摩擦焊接。

具体地，通过对所述搅拌摩擦焊接工艺参数的合理选取，能够提高所述底板230与所述水道板200焊接的连接效果。以下将对所述搅拌摩擦焊接工艺参数的选取进行详细说明。

本实施例中，所述搅拌针的直径既不能过大也不能过小。若所述搅拌针的直径过大，则会导致所述水道板200与所述底板230焊接缝处的熔化液体过多，从而容易造成水道结构240的阻塞；若所述搅拌针的直径过小，则会导致所述水道板200与所述底板230焊接缝处的熔化液体过少，从而容易造成焊接不牢的问题。因此，所述搅拌针的直径在2mm至10mm范围内。

本实施例中，所述搅拌针的转速既不能过大也不能过小。若所述搅拌针的转速过大，则会将所述水道板200与底板230焊接缝处的熔化液体搅到水道中，容易导致阻塞；若所述搅拌针的转速过小，则会导致焊接不牢问题。因此，所述搅拌针的转速在1000r/min至1600r/min范围内。

本实施例中，所述进给速度既不能过大也不能过小。若所述进给速度过大，则容易导致所述水道板200与底板230焊接缝处出现裂缝问题；若所述进给速度过小，则会造成所述水道板200与底板230焊接缝处的熔化液体难以凝固，从而导致缺口问题。因此，所述进给速度在100mm/min至180mm/min范围内。

相应地，本发明还提供一种背板，参考图14，包括：底板230，所述底板230具有第一凹槽231；水道板200，所述水道板200具有第二凹槽201，所述第一凹槽201位于所述第二凹槽231内。

本实施例中，所述底板230和水道板200的材料为：Cu。

虽然本发明披露如上，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 (10)

1.一种背板的制造方法，其特征在于，包括：

提供底板，所述底板具有第一凹槽；

提供水道板，所述水道板具有第二凹槽；

将所述底板与水道板通过搅拌摩擦焊接连接在一起，形成背板。

2.如权利要求1所述的背板的制造方法，其特征在于，将所述底板与水道板通过搅拌摩擦焊接连接在一起的步骤包括：

将所述第一凹槽嵌入所述第二凹槽；

对所述第一凹槽和第二凹槽的焊接缝处进行氩弧点焊焊接，形成初始背板；

对所述初始背板进行搅拌摩擦焊接，形成所述背板。

3.如权利要求2所述的背板的制造方法，其特征在于，所述第一凹槽的形状与所述第二凹槽的形状相同。

4.如权利要求3所述的背板的制造方法，其特征在于，对所述初始背板进行搅拌摩擦焊接的步骤包括：

将所述初始背板固定；

采用搅拌针沿着初始背板的焊接缝处进行移动，对所述初始背板进行搅拌摩擦焊接。

5.如权利要求4所述的背板的制造方法，其特征在于，所述搅拌摩擦焊接的工艺参数包括：搅拌针的直径为2mm至10mm，搅拌针的转速为1000r/min至1600r/min，进给速度为100mm/min至180mm/min。

6.如权利要求1所述的背板的制造方法，其特征在于，所述底板和水道板的材料相同。

7.如权利要求6所述的背板的制造方法，其特征在于，所述底板和水道板的材料为Cu。

8.如权利要求1所述的背板的制造方法，其特征在于，将所述底板与水道板通过搅拌摩擦焊接连接在一起的步骤之前，还包括：对所述底板和水道板进行清洗。

9.一种背板，其特征在于，包括：

底板，所述底板具有第一凹槽；

水道板，所述水道板具有第二凹槽，所述第一凹槽位于所述第二凹槽内。

10.如权利要求9所述的背板，其特征在于，所述底板和水道板的材料为Cu。