CN109465514A - 靶材组件的焊接方法及焊接装置 - Google Patents

Abstract

一种靶材组件的焊接方法及焊接装置，其中焊接方法包括：提供靶材、背板、载板、第一基台和第二基台，第一基台中具有加热装置；将靶材、背板和载板置于第一基台表面后，采用所述加热装置预热靶材、背板和载板至焊接温度；将预热后的背板或靶材置于预热后的载板上后，将载板、以及载板上的背板或靶材移至第二基台上；将载板、以及载板上的背板或靶材移至第二基台上后，在载板上的背板或靶材表面涂布熔融的焊料层，焊接温度大于焊料层的熔点；将所述靶材和背板通过焊料层压合在一起后，进行冷却处理，使焊料层凝固。

Description

靶材组件的焊接方法及焊接装置

技术领域

本发明涉及靶材组件制造领域，尤其涉及一种靶材组件的焊接方法及焊接装置。

背景技术

在半导体工业中，靶材组件需要符合溅射性能，所述靶材组件包括靶材、以及与靶材结合并具有一定结合强度的背板。背板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。

为了形成靶材组件，需要将靶材和背板焊接在一起。其中，钎焊工艺为一种常用的靶材组件的焊接工艺。

然而，现有技术中靶材组件的焊接方法的效率较低。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种靶材组件的焊接方法及焊接装置，以提高靶材组件的焊接效率。

为解决上述问题，本发明提供一种靶材组件的焊接方法，包括：提供靶材、背板、载板、第一基台和第二基台，第一基台中具有加热装置；将靶材、背板和载板置于第一基台表面后，采用所述加热装置预热靶材、背板和载板至焊接温度；将预热后的背板或靶材置于预热后的载板上后，将载板、以及载板上的背板或靶材移至第二基台上；将载板、以及载板上的背板或靶材移至第二基台上后，在载板上的背板或靶材表面涂布熔融的焊料层，焊接温度大于焊料层的熔点；将靶材和背板通过焊料层压合在一起后，进行冷却处理，使焊料层凝固。

可选的，将预热后的背板置于预热后的载板上后，将载板、以及载板上的背板移至第二基台上；将载板、以及载板上的背板移至第二基台上后，在载板上的背板表面涂布熔融的焊料层。

可选的，所述靶材具有第一焊面；所述背板具有相对的背板底面和第二焊面；将预热后的背板置于预热后的载板上后，背板底面与载板相对设置；在载板上背板的第二焊面涂布熔融的焊料层；将靶材的第一焊面和背板的第二焊面通过焊料层压合在一起。

可选的，将预热后的靶材置于预热后的载板上后，将载板、以及载板上的靶材移至第二基台上；将载板、以及载板上的靶材移至第二基台上后，在载板上的靶材表面涂布熔融的焊料层。

可选的，所述靶材具有相对的溅射面和第一焊面；所述背板具有第二焊面；将预热后的靶材置于预热后的载板上后，溅射面与载板相对设置；在载板上靶材的第一焊面涂布熔融的焊料层；将靶材的第一焊面和背板的第二焊面通过焊料层压合在一起。

可选的，所述焊料层的材料为铟或锡。

可选的，采用移位装置将载板、以及载板上的背板或靶材移至第二基台上。

可选的，所述载板的边缘区域设置有若干吊环；所述移位装置为起吊装置；采用起吊装置通过吊环将载板、以及载板上的背板或靶材移至第二基台上。

可选的，所述起吊装置包括行车。

可选的，所述载板为条状结构；所述载板具有载板接触面，所述载板接触面用于和背板或靶材接触；所述吊环分别位于载板接触面的顶角处。

可选的，所述移位装置为叉车。

可选的，所述载板的材料为钢或铁。

可选的，所述焊接温度与焊料层的熔点之差为30摄氏度～50摄氏度。

可选的，所述靶材包括LCD靶材，所述LCD靶材用于溅射成膜，以形成液晶显示器中的导电材料。

可选的，所述靶材为铜靶材或钼靶材；所述背板为铜背板或铝背板。

可选的，在载板上的背板或靶材表面涂布熔融的焊料层后，且在将靶材和背板通过焊料层压合在一起之前，还包括：对所述焊料层进行表面浸润处理。

可选的，所述表面浸润处理的方法包括：对背板或靶材表面的焊料层进行超声波处理；或者，所述表面浸润处理的方法包括：采用刷子对背板或靶材表面的焊料层进行机械摩擦。

可选的，在将靶材和背板通过焊料层压合在一起之前，还包括：在所述焊料层表面放置若干支撑丝。

本发明还提供一种焊接装置，包括：第一基台，第一基台中具有加热装置，第一基台用于通过所述加热装置预热靶材、背板和载板至焊接温度；载板，所述载板用于承载预热后的背板或靶材并移至第二基台上；第二基台，第二基台用于承载预热后的载板、背板和靶材，第二基台还用于为载板上的背板或靶材表面涂布熔融的焊料层提供操作平台，所述焊接温度大于焊料层的熔点，第二基台还用于为将靶材和背板通过焊料层压合在一起提供操作平台，第二基台还用于为冷却处理压合后的靶材和背板提供操作平台。

可选的，所述载板的材料为钢或铁。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明技术方案提供的半导体器件的形成方法中，将靶材、背板和载板置于第一基台表面后，采用所述加热装置预热靶材、背板和载板至焊接温度。所述焊接温度大于焊料层的熔点，避免焊料层在接触至靶材或背板的瞬间就发生部分凝固现象。在将载板、以及载板上的背板或靶材移至第二基台上的过程中，载板给放置在载板上的背板或靶材进行保温，避免载板上的背板或靶材的温度迅速下降至低于后续焊料层的熔点。由于将靶材和背板通过焊料层压合在一起并进行冷却处理的过程是在第二基台上进行的，并不会占用第一基台，因此在冷却处理的过程中，第一基台还可以继续加热工作，对下一组靶材和背板进行预热。其次，在冷却处理的过程中，第一基台无需随之冷却，相应的，第一基台无需再次升温的过程，可以直接进行加热处理。综上，提高了靶材组件的焊接效率。

另外，通过将熔融的焊接层冷却凝固以实现靶材和背板之间的结合，使得背板能够得到重复利用。

附图说明

图1是本发明一实施例中靶材组件的焊接方法的流程图；

图2至图11是本发明一实施例中靶材组件的焊接过程的结构示意图。

具体实施方式

正如背景技术所述，现有技术中靶材组件的焊接方法的效率较低。

一种靶材组件的焊接方法，包括：提供靶材、背板和焊接平台；将靶材和背板置于焊接平台上；通过焊接平台对靶材和背板进行加热至第一温度；之后，在背板的焊接面上形成焊料层，第一温度高于焊料层的熔点；在背板的焊接面上形成焊料层后，将靶材的焊接面与背板的焊接面相对设置并贴合在一起，形成靶材组件；待靶材组件冷却至第二温度后，将靶材组件从焊接平台上移开，第二温度低于焊料层的熔点。

然而，上述靶材组件的焊接方法的效率较低，经研究发现，原因在于：

通过焊接平台对靶材和背板进行加热至第一温度，第一温度高于焊料层的熔点，这样使在贴合背板和靶材之前，焊料层在背板的焊接面上处于熔融状态。将靶材的焊接面与背板的焊接面相对设置并贴合在一起后，需要将靶材组件冷却至低于焊料层的熔点的第二温度后，才能将靶材组件从焊接平台上移开。之后再开始焊接下一靶材组件。但是，将靶材组件冷却至低于焊料层的熔点的第二温度需要较长的时间。

其次，由于前一靶材组件冷却至第二温度的过程中，焊接平台的温度也随之降低，因此，在进行下一靶材组件的焊接之前，还需要将焊接平台的温度升温用于给相应的靶材和背板进行加热至第一温度。而将焊接平台的温度再次升温也需要较长的时间。

综上，导致降低了靶材组件的焊接效率。

在此基础上，本发明提供一种靶材组件的焊接方法，将预热后的背板或靶材置于预热后的载板上后，将载板、以及载板上的背板或靶材移至第二基台上；之后，在载板上的背板或靶材表面涂布熔融的焊料层，焊接温度大于焊料层的熔点；将靶材和背板通过焊料层压合在一起后，进行冷却处理，使焊料层凝固。所述方法提高了靶材组件的焊接效率。

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。

图1是本发明一实施例中靶材组件的焊接方法的流程图，包括以下步骤：

S01：提供靶材、背板、载板、第一基台和第二基台，第一基台中具有加热装置；

S02：将靶材、背板和载板置于第一基台表面后，采用所述加热装置预热靶材、背板和载板至焊接温度；

S03：将预热后的背板或靶材置于预热后的载板上后，将载板、以及载板上的背板或靶材移至第二基台上；

S04：将载板、以及载板上的背板或靶材移至第二基台上后，在载板上的背板或靶材表面涂布熔融的焊料层，焊接温度大于焊料层的熔点；

S05：将靶材和背板通过焊料层压合在一起后，进行冷却处理，使焊料层凝固。

下面结合参考图2至图11具体介绍靶材组件的焊接过程。

参考图2，提供靶材100。

所述靶材100包括LCD靶材。所述LCD靶材用于溅射成膜，以形成液晶显示器中的导电材料。

所述靶材100为铜靶材或钼靶材。本实施例中，所述靶材100为铜靶材。

所述靶材100的纯度大于4N5。

具体的，所述靶材100的纯度为5N或6N，其中，5N表示纯度为99.999％，而6N表示纯度为99.9999％。

本实施例中，所述靶材100的形状为条状结构。在其它实施例中，靶材可以选择其它形状。

所述靶材100具有相对的溅射面101和第一焊面102。

本实施例中，第一焊面102的长度为2300mm～2650mm，第一焊面102的宽度为190mm～210mm。

参考图3，提供背板200。

所述背板200为铜背板或铝背板。本实施例中，所述背板200为铜背板，铜背板可以是包括铬合金或锌的铜合金背板，铜背板也可以是无氧铜背板。所述背板200的尺寸根据靶材100的尺寸以及实际磁控溅射设备需要具体设计。

所述背板200具有相对的背板底面201和第二焊面202。

后续将背板200和靶材100压合在一起后，第一焊面102朝向第二焊面202设置。

本实施例中，背板200的形状为条状结构。在其它实施例中，靶材可以选择其它形状。

本实施例中，第二焊面202的长度为2650mm～3070mm，第二焊面202的宽度为205mm～265mm。

参考图4，提供载板300。

所述载板300用于放置背板200和靶材100；在给载板300上的背板200或靶材100表面涂布熔融的焊料层之前，载板300还用于给放置在载板300上的背板200或靶材100进行保温，避免载板300上的背板200或靶材100的温度迅速下降至低于后续焊料层的熔点；后续便于吊运载板300上的背板200或靶材100。

所述载板300的材料为钢或铁。本实施例中，所述载板300的材料为钢，好处在于：反复加热不易变形、不易锈蚀、保温性和强度较好。

若所述载板300的尺寸过大，会占用第一基台较多的表面面积，第一基台放置靶材100和背板200的面积较小，不利于操作；若所述载板300的尺寸过小，后续给靶材100或背板200的保温效果降低，且难以承载靶材100或背板200并移动中第二基台。本实施例中，所述载板300的顶部表面面积为背板底面201面积的1.4倍～1.8倍，所述载板300的顶部表面面积为溅射面101面积的1.6～2.1倍。

本实施例中，第二焊面202的长度为2650mm～3070mm，第二焊面202的宽度为205mm～265mm，相应的，载板300的长度为2900mm～3400mm，载板300的宽度为250mm～350mm。

所述载板300的边缘区域设置有若干吊环301。

本实施例中，所述载板300为条状结构，所述载板300具有载板接触面，所述载板接触面用于和背板200或靶材100接触；所述吊环分别位于载板接触面的顶角处。

参考图5，提供第一基台400，第一基台400中具有加热装置。

所述加热装置用于给放置在第一基台400表面的材料加热。具有的，所述加热装置后续给放置在第一基台400表面的载板300、背板200和靶材100加热。

所述第一基台400为平板加热炉。

参考图6，提供第二基台500。

第二基台500和第一基台400不同，第二基台500中没有加热装置。

第二基台500提供支撑载板300、靶材100和背板200的作用。

参考图7，将靶材100、背板200和载板300置于第一基台400表面后，采用所述加热装置预热靶材100、背板200和载板300至焊接温度。

所述焊接温度大于后续焊料层的熔点，避免焊料层在接触至靶材100或背板200的瞬间就发生部分凝固现象。

在一个实施例中，所述焊接温度与后续焊料层的熔点之差为30摄氏度～50摄氏度，选择此范围的意义包括：若焊接温度与后续焊料层的熔点之差大于50摄氏度，导致焊料层加速氧化，若焊接温度与后续焊料层的熔点之差小于30摄氏度，导致后续焊接时间不够，焊料层容易在较短时间内凝固。

参考图8，将预热后的背板200或靶材100置于预热后的载板300上。

本实施例中，以将预热后的背板200置于预热后的载板300上作为示例进行说明，背板底面201与载板300相对设置，具体的，背板底面201与载板300表面接触。

在其它实施例中，将预热后的靶材置于预热后的载板上，溅射面与载板相对设置，具体的，溅射面与载板表面接触。

结合参考图8和图9，将预热后的背板200或靶材100置于预热后的载板300上后，将载板300、以及载板300上的背板200或靶材100移至第二基台500上。

本实施例中，将预热后的背板200置于预热后的载板300上后，将载板300、以及载板300上背板200移至第二基台500上。

在其它实施例中，将预热后的靶材置于预热后的载板上后，将载板、以及载板上的靶材移至第二基台上。

具体的，采用移位装置将载板300、以及载板300上的背板200或靶材100移至第二基台500上。采用移位装置的好处包括：载板300、以及载板300上的背板200或靶材100都属于大型工件、质量大而且温度高，人工搬运容易烫伤或跌落砸伤，采用移位装置可以有效避免因人工操作不当或配合不当所造成的安全事故发生、且较为稳定。

在一个实施例中，所述移位装置为起吊装置，采用起吊装置通过吊环将载板300、以及载板300上的背板200或靶材100移至第二基台500上。

所述起吊装置具有吊钩601，采用连接链602连接相邻的吊环301，吊钩601沟在连接链602上，将载板300、以及载板300上的背板200或靶材100移至第二基台500上。

在另一个实施例中，所述移位装置为叉车。

参考图10，将载板300、以及载板300上的背板200或靶材100移至第二基台500上后，在载板300上的背板200或靶材100表面涂布熔融的焊料层700，焊接温度大于焊料层的熔点。

本实施例中，将载板300、以及载板300上的背板200移至第二基台500上后，在载板300上的背板200表面涂布熔融的焊料层700，具体的，在载板300上背板200的第二焊面202涂布熔融的焊料层700。

本实施例中，将载板300、以及载板300上的背板200移至第二基台500上，还包括：在载板300上的背板200表面涂布熔融的焊料层700之前，将载板300移至第二基台500上。

所述焊料层700的材料为铟或锡。

在其它实施例中，将载板、以及载板上的靶材移至第二基台上后，在载板上的靶材表面涂布熔融的焊料层，具体的，在载板上靶材的第一焊面涂布熔融的焊料层。在此情况下，还包括：在载板上的靶材表面涂布熔融的焊料层之前，将背板移至第二基台上。

由于载板300上的背板200或靶材100被加热至焊接温度，且焊接温度大于焊料层的熔点，因此在载板300上的背板200或靶材100表面涂布熔融的焊料层700后，焊料层700不会迅速凝固。

本实施例中，在载板300上的背板200或靶材100表面涂布熔融的焊料层700后，且在后续将靶材100和背板200通过焊料层700压合在一起之前，还包括：对所述焊料层700进行表面浸润处理。

在一个实施例中，所述表面浸润处理的方法包括：对背板200或靶材100表面的焊料层700进行超声波处理。在另一个实施例中，所述表面浸润处理的方法包括：采用刷子对背板200或靶材100表面的焊料层700进行机械摩擦。所述刷子包括钢刷。

所述表面浸润处理的作用包括：使焊料层700和背板200的之间的结合强度进一步增强，或者，使焊料层700和靶材100的之间的结合强度进一步增强。

在其它实施例中，不进行所述表面浸润处理。

需要说明的是，当进行表面浸润处理时，需要控制表面浸润处理的时间，使浸润处理后，不至于使焊料层700凝固。在一个实施例中，所述表面浸润处理的时间小于10分钟，如5分钟。

本实施例中，在后续将靶材100和背板200通过焊料层700压合在一起之前，还包括：在所述焊料层700表面放置若干支撑丝。

所述支撑丝包括铜丝。

所述支撑丝为铜丝，而背板200为铜背板，使得在后续将靶材100和背板200压合的过程中，支撑丝和焊料层700之间的浸润能力较强，避免在焊料层700中形成空洞。

在其它实施例中，所述支撑丝的材料可以为其它金属材料，如铁。

所述支撑丝的直径为0.2mm～0.3mm。

在其它实施例中，在所述焊料层表面不放置支撑丝。

参考图11，将靶材100和背板200通过焊料层700压合在一起。

将靶材100的第一焊面102和背板200的第二焊面202通过焊料层700压合在一起。

本实施例中，由于在所述靶材100和背板200压合之前，在所述焊料层700的表面放置了支撑丝，因此使得在将靶材100和背板200压合的过程中，所述支撑丝能够起到支撑靶材100和背板200的作用。当将靶材100和背板200压合采用的压强不会使支撑丝产生严重形变的情况下，所述支撑丝的直径决定了后续将靶材100和背板200压合后保留的焊料层的总厚度。从而避免将靶材100和背板200压合后保留的焊料层的总厚度过薄，避免因保留的焊料层的总厚度过薄而降低靶材100和背板200之间的结合强度。

将靶材100和背板200通过焊料层700压合在一起后，进行冷却处理，使焊料层700凝固。

本实施例中，所述冷却处理的方法为室温自然冷却。

本实施例中，在进行所述冷却处理的过程中，在所述靶材100表面放置压层，避免在冷却过程中靶材100和背板200局部发生变形。

在其它实施例中，在进行所述冷却处理的过程中，在所述背板200表面放置压层，避免在冷却过程中靶材100和背板200局部发生变形。

本实施例通过将熔融的焊接层冷却凝固以实现靶材100和背板200之间的结合，使得能够重复利用背板200，从而降低了工艺成本。

本实施例还提供一种焊接装置，包括：

第一基台400，第一基台400中具有加热装置，第一基台400用于通过所述加热装置预热靶材100、背板200和载板300至焊接温度；

载板300，所述载板300用于承载预热后的背板200或靶材100并移至第二基台500上；

第二基台500，第二基台500用于承载预热后的载板300、背板200和靶材100，第二基台500还用于为载板300上的背板200或靶材100表面涂布熔融的焊料层提供操作平台，所述焊接温度大于焊料层的熔点，第二基台500还用于为将靶材100和背板200通过焊料层压合在一起提供操作平台，第二基台500还用于为冷却处理压合后的靶材100和背板200提供操作平台。

所述载板300的材料为钢或铁。

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 (20)

1.一种靶材组件的焊接方法，其特征在于，包括：

提供靶材、背板、载板、第一基台和第二基台，第一基台中具有加热装置；

将靶材、背板和载板置于第一基台表面后，采用所述加热装置预热靶材、背板和载板至焊接温度；

将预热后的背板或靶材置于预热后的载板上后，将载板、以及载板上的背板或靶材移至第二基台上；

将载板、以及载板上的背板或靶材移至第二基台上后，在载板上的背板或靶材表面涂布熔融的焊料层，焊接温度大于焊料层的熔点；

将靶材和背板通过焊料层压合在一起后，进行冷却处理，使焊料层凝固。

2.根据权利要求1所述的靶材组件的焊接方法，其特征在于，将预热后的背板置于预热后的载板上后，将载板、以及载板上的背板移至第二基台上；将载板、以及载板上的背板移至第二基台上后，在载板上的背板表面涂布熔融的焊料层。

3.根据权利要求2所述的靶材组件的焊接方法，其特征在于，所述靶材具有第一焊面；所述背板具有相对的背板底面和第二焊面；将预热后的背板置于预热后的载板上后，背板底面与载板相对设置；在载板上背板的第二焊面涂布熔融的焊料层；将靶材的第一焊面和背板的第二焊面通过焊料层压合在一起。

4.根据权利要求1所述的靶材组件的焊接方法，其特征在于，将预热后的靶材置于预热后的载板上后，将载板、以及载板上的靶材移至第二基台上；将载板、以及载板上的靶材移至第二基台上后，在载板上的靶材表面涂布熔融的焊料层。

5.根据权利要求4所述的靶材组件的焊接方法，其特征在于，所述靶材具有相对的溅射面和第一焊面；所述背板具有第二焊面；将预热后的靶材置于预热后的载板上后，溅射面与载板相对设置；在载板上靶材的第一焊面涂布熔融的焊料层；将靶材的第一焊面和背板的第二焊面通过焊料层压合在一起。

6.根据权利要求1所述的靶材组件的焊接方法，其特征在于，所述焊料层的材料为铟或锡。

7.根据权利要求1所述的靶材组件的焊接方法，其特征在于，采用移位装置将载板、以及载板上的背板或靶材移至第二基台上。

8.根据权利要求7所述的靶材组件的焊接方法，其特征在于，所述载板的边缘区域设置有若干吊环；所述移位装置为起吊装置；采用起吊装置通过吊环将载板、以及载板上的背板或靶材移至第二基台上。

9.根据权利要求8所述的靶材组件的焊接方法，其特征在于，所述起吊装置包括行车。

10.根据权利要求8所述的靶材组件的焊接方法，其特征在于，所述载板为条状结构；所述载板具有载板接触面，所述载板接触面用于和背板或靶材接触；所述吊环分别位于载板接触面的顶角处。

11.根据权利要求7所述的靶材组件的焊接方法，其特征在于，所述移位装置为叉车。

12.根据权利要求1所述的靶材组件的焊接方法，其特征在于，所述载板的材料为钢或铁。

13.根据权利要求1所述的靶材组件的焊接方法，其特征在于，所述焊接温度与焊料层的熔点之差为30摄氏度～50摄氏度。

14.根据权利要求1所述的靶材组件的焊接方法，其特征在于，所述靶材包括LCD靶材，所述LCD靶材用于溅射成膜，以形成液晶显示器中的导电材料。

15.根据权利要求1所述的靶材组件的焊接方法，其特征在于，所述靶材为铜靶材或钼靶材；所述背板为铜背板或铝背板。

16.根据权利要求1所述的靶材组件的焊接方法，其特征在于，在载板上的背板或靶材表面涂布熔融的焊料层后，且在将靶材和背板通过焊料层压合在一起之前，还包括：对所述焊料层进行表面浸润处理。

17.根据权利要求16所述的靶材组件的焊接方法，其特征在于，所述表面浸润处理的方法包括：对背板或靶材表面的焊料层进行超声波处理；或者，所述表面浸润处理的方法包括：采用刷子对背板或靶材表面的焊料层进行机械摩擦。

18.根据权利要求1所述的靶材组件的焊接方法，其特征在于，在将靶材和背板通过焊料层压合在一起之前，还包括：在所述焊料层表面放置若干支撑丝。

19.一种焊接装置，其特征在于，包括：

第一基台，第一基台中具有加热装置，第一基台用于通过所述加热装置预热靶材、背板和载板至焊接温度；

载板，所述载板用于承载预热后的背板或靶材并移至第二基台上；

第二基台，第二基台用于承载预热后的载板、背板和靶材，第二基台还用于为载板上的背板或靶材表面涂布熔融的焊料层提供操作平台，所述焊接温度大于焊料层的熔点，第二基台还用于为将靶材和背板通过焊料层压合在一起提供操作平台，第二基台还用于为冷却处理压合后的靶材和背板提供操作平台。

20.根据权利要求19所述的焊接装置，其特征在于，所述载板的材料为钢或铁。