CN110270730A - 一种管靶脱焊装置及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种管靶脱焊装置及其使用方法，所述装置包括脱焊台和加热组件，所述脱焊台包括脱焊底板和竖直固定于脱焊底板上的空心管，待脱焊管靶套在空心管外侧；所述加热组件包括加热棒和至少一个加热环，所述加热棒设置于所述空心管内部，所述加热环自下而上依次套在待脱焊管靶的外侧。本发明所述装置通过支撑结构和加热组件的组合，能够实现管靶中靶材和背管的均匀受热，在焊料加热熔融实现靶材和背管分离的同时，还能够实现焊料的有效回收；本发明所述装置结构简单，使用简便，脱焊过程中温度可控，脱焊效率高，尤其适用于管形靶材的脱焊分离。

Description

一种管靶脱焊装置及其使用方法
技术领域
本发明属于靶材回收技术领域，涉及一种管靶脱焊装置及其使用方法。
背景技术
溅射技术是膜材料制备的主要工艺之一，在半导体、集成电路、平面显示及工件表面涂层等方面具有广泛的应用。其中溅射靶材作为溅射过程中的重要组件及材料，其所起的作用越发重要，直接影响溅射后所得膜材料的质量。
靶材组件通常是由靶材和背板相结合而构成，管靶作为一种具有管型结构的靶材，是目前常用的一种靶材结构形式，其外侧面为离子轰击表面，此时与其相结合的则是背管，通过将靶材套在背管外焊接而成，背管材料强度较高，可重复使用，而管靶溅射使用后，表面通常称呈不平整状态，难以二次加工利用；因此，对于溅射后的管靶需要进行脱焊，使其与背管分离，脱焊后的背管则与新的管靶再进行焊接。
现有技术中靶材的脱焊通常是对板形靶材和背板的分离，有采用车削的方法，即将靶材的背板车削掉，但该方法容易对靶坯造成损伤，背板材料也无法重复利用，且工艺耗时长，材料浪费多；也有采用压力法进行分离的，CN 105689832A公开了一种靶材的脱焊方法，靶材包括靶坯和背板，所述靶坯内嵌焊接于所述背板中，采用油压机进行脱焊，油压机包括油压机平台和油压机机头，将所述靶材悬空固定在油压机平台上，使靶坯朝向油压机平台且与油压机平台之间具有空隙，用油压机机头对背板背面施加压力至靶坯从背板中脱落；但该方法只采用压力来分离靶坯和背板，所需压力较高，无法实现焊料的回收，且无法适用于管靶与背管的分离。
另外，板形靶材和背板的分离也可采用加热的方法进行脱焊分离，该板形结构采用现有加热平台容易受热均匀，但管靶采用现有的加热平台脱焊处理时，由于其圆筒状结构使得管靶难以均匀受热，加热效率低，加热过程中焊料熔融后容易留存在靶材内，难以有效回收。
综上所述，对于管形靶材与背管的脱焊分离，还需寻求新的处理方法或采用新的装置来完成两者分离，同时能够实现焊料的回收。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种管靶脱焊装置及其使用方法，所述装置通过支撑结构和加热组件的组合，能够实现管靶中靶材和背管的均匀受热，在焊料加热熔融实现靶材和背管分离的同时，还能够实现焊料的有效回收；所述装置结构简单，使用方便，尤其适用于管形靶材的脱焊分离。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，本发明提供了一种管靶脱焊装置，所述装置包括脱焊台和加热组件，所述脱焊台包括脱焊底板和竖直固定于脱焊底板上的空心管，待脱焊管靶套在空心管外侧；所述加热组件包括加热棒和至少一个加热环，所述加热棒设置于所述空心管内部，所述加热环自下而上依次套在待脱焊管靶的外侧。
本发明中，所述管靶脱焊装置主要包括两部分，脱焊台为支撑结构，提供管靶固定和焊料回收的平台，加热组件则通过加热棒和加热环的设置，加热棒位于管靶内部，加热环套在管靶外侧，使得管靶能够均匀受热，脱焊速度快且不易残留，同时实现焊料的回收。
以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
作为本发明优选的技术方案，所述空心管的下部外侧设有圆环，所述圆环与脱焊底板之间存在空隙。
优选地，所述待脱焊管靶的底部与圆环直接接触。
本发明中，空心管下部设置圆环，可以对待脱焊管靶进行托底，避免管靶的底部与脱焊底板直接接触，使得加热熔融后流出的焊料不易回收。
作为本发明优选的技术方案，所述脱焊底板和空心管的材质独立地包括铁、铁合金或铝合金中任意一种，优选为铁或不锈钢。
优选地，所述圆环的材质包括聚四氟乙烯、聚酰亚胺或聚苯基喹噁啉中任意一种。
本发明中，圆环材质的选择首先需要具备较强的耐热性，在脱焊温度下不会变形，同时需要具备一定强度，能承受管靶的重量，硬度比靶材低，脱焊时不至于碰碎靶材。
作为本发明优选的技术方案，所述待脱焊管靶包括靶材和设置于靶材内侧的背管。
优选地，所述靶材与背管焊接相连。
优选地，所述圆环的外径不小于待脱焊管靶中靶材的外径。
本发明中，解热脱焊时，焊料熔融，待脱焊管靶的靶材和背管分离，而为了避免外侧的靶材脱落，需要圆环的直径不小于靶材的直径，而焊料在熔融状态下的流动不受影响。
作为本发明优选的技术方案，所述靶材包括金属靶材、陶瓷靶材或合金靶材中任意一种。
优选地，所述靶材的材质包括铝掺杂氧化锌(AZO)、铜、钛、镍、二氧化钛、氧化锌、铁钴合金、钛镍合金中任意一种。
优选地，所述背管的材质包括铁、铁合金、铜或铜合金中任意一种，优选为不锈钢。
优选地，所述焊接所用的焊料包括金属铟。
作为本发明优选的技术方案，所述加热棒和加热环内部设有加热丝。
优选地，所述加热棒和加热环的主体材质包括导热绝缘布。
本发明中，加热组件的内部设有加热丝，通电后升温，外侧主体材料需要具备较好的导热性，以更好的加热管靶，而出于安全考虑，其材料选择也应具备绝缘性能；其中导热绝缘布的材质主要是以玻璃纤维为基材进行加固的有机硅高分子聚合物弹性体。
优选地，所述加热环的内侧紧贴待脱焊管靶。
优选地，所述加热环包裹住待脱焊管靶，两端采用粘贴组件连接固定。
本发明中，加热环位于待脱焊管靶的外侧，加热环数量的选择根据管靶的长度及加热环的高度来确定，至少满足加热环将有焊料的管靶部分完全覆盖。
本发明中，加热环选择导热绝缘布，其可以包裹在管靶的外侧，边侧设有粘贴组件，具体可选择魔术贴，将导热绝缘布固定，安装及拆卸较为方便。
作为本发明优选的技术方案，所述装置还包括电源，所述加热棒和加热环均与电源相连。
优选地，所述装置还包括温度控制单元，所述加热棒和加热环均与温度控制单元相连。
本发明中，为了便于控制调节加热组件的加热温度，加热组件内安装有热电偶将温度实时反馈到温度控制单元，偏离设定温度后即可进行调节，控制加热温度。
另一方面，本发明提供了一种上述管靶脱焊装置的使用方法，所述方法包括：
(1)将加热棒和加热环加热至待脱焊管靶内的焊料熔融，熔融焊料沿待脱焊管靶流至脱焊底板上收集；
(2)待熔融焊料不再流出，将加热棒和加热环停止加热并依次取下，然后将分离的靶材取下，收集靶材和背管上的焊料。
作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述加热棒和加热环加热至190～220℃，例如190℃、195℃、200℃、205℃、210℃、215℃或220℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述焊料包括金属铟，铟的熔点为156.6℃，因此加热温度选择高于此温度，但不应高出熔点过少或过多，高出熔点过少，一旦停止加热，铟容易凝固，难以完全回收，而高出熔点过多既会使能耗增加，脱焊过程中还可能发生其他反应，影响铟的回收。
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述靶材包括金属靶材、陶瓷靶材或合金靶材中任意一种。
优选地，步骤(2)所述靶材包括铝掺杂氧化锌靶、铜靶、钛靶、镍靶、二氧化钛靶、氧化锌靶、铁钴合金靶或钛镍合金靶中任意一种。
优选地，步骤(2)所述背管包括铁背管、铁合金背管、铜背管或铜合金背管中任意一种，优选为不锈钢背管。
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述背管上的焊料的收集时间不超过2min，例如2min、1.8min、1.5min、1.2min、1min、0.8min或0.5min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，待熔融焊料不再流出，将加热环断电取下后，也快速将靶材取下，收集背管上残留的焊料，为了避免焊料因温度降低而凝固，焊料的收集速度尽量快，以控制收集时间。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明所述装置通过支撑结构和加热组件的组合，能够实现管靶中靶材和背管的均匀受热，在焊料加热熔融实现靶材和背管分离的同时，还能够实现焊料的有效回收，焊料的回收率可达98.5％以上；
(2)本发明所述装置脱焊过程中温度可控，脱焊效率高，尤其适用于管形靶材的脱焊分离；
(3)本发明所述装置结构简单，使用方法简便，处理成本低。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的管靶脱焊装置的结构示意图；
其中，1-脱焊底板，2-空心管，3-待脱焊管靶，31-靶材，32-背管，4-加热棒，5-加热环，6-圆环。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明，但下述的实施例仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。
本发明具体实施方式部分提供了一种管靶脱焊装置及其使用方法，所述装置包括脱焊台和加热组件，所述脱焊台包括脱焊底板1和竖直固定于脱焊底板1上的空心管2，待脱焊管靶3套在空心管2外侧；所述加热组件包括加热棒4和至少一个加热环5，所述加热棒4设置于所述空心管2内部，所述加热环5自下而上依次套在待脱焊管靶3的外侧。
以下为本发明典型但非限制性实施例：
实施例1：
本实施例提供了一种管靶脱焊装置，所述装置的结构示意图如图1所示，包括脱焊台和加热组件，所述脱焊台包括脱焊底板1和竖直固定于脱焊底板1上的空心管2，待脱焊管靶3套在空心管2外侧；所述加热组件包括加热棒4和至少一个加热环5，所述加热棒4设置于所述空心管2内部，所述加热环5自下而上依次套在待脱焊管靶3的外侧。
所述空心管2的下部外侧设有圆环6，所述圆环6与脱焊底板1之间存在空隙；所述待脱焊管靶3的底部与圆环6直接接触。
所述脱焊底板1和空心管2的材质均为铁，所述圆环6的材质为聚四氟乙烯。
所述待脱焊管靶3包括靶材31和设置于靶材31内侧的背管32，所述靶材31与背管32焊接相连；靶材31材质为铝掺杂氧化锌，背管32材质为不锈钢，所用焊料为铟；所述圆环6的外径不小于待脱焊管靶3中靶材31的外径。
所述加热棒4和加热环5内部设有加热丝，两者的主体材质为导热绝缘布，加热环5包裹住待脱焊管靶3，两端采用魔术贴连接固定；所述加热环5的数量为5个。
所述装置还包括电源，所述加热棒4和加热环5均与电源相连。
所述装置还包括温度控制单元，所述加热棒4和加热环5均与温度控制单元相连。
实施例2：
本实施例提供了一种管靶脱焊装置，所述装置包括脱焊台和加热组件，所述脱焊台包括脱焊底板1和竖直固定于脱焊底板1上的空心管2，待脱焊管靶3套在空心管2外侧；所述加热组件包括加热棒4和至少一个加热环5，所述加热棒4设置于所述空心管2内部，所述加热环5自下而上依次套在待脱焊管靶3的外侧。
所述空心管2的下部外侧设有圆环6，所述圆环6与脱焊底板1之间存在空隙；所述待脱焊管靶3的底部与圆环6直接接触。
所述脱焊底板1和空心管2的材质均为不锈钢，所述圆环6的材质为聚酰亚胺。
所述待脱焊管靶3包括靶材31和设置于靶材31内侧的背管32，所述靶材31与背管32焊接相连；靶材31材质为钛，背管32材质为铜，所用焊料为铟；所述圆环6的外径不小于待脱焊管靶3中靶材31的外径。
所述加热棒4和加热环5内部设有加热丝，两者的主体材质均为导热绝缘布，加热环5包裹住待脱焊管靶3，两端采用魔术贴连接固定；所述加热环5的数量为4个。
所述装置还包括电源，所述加热棒4和加热环5均与电源相连。
所述装置还包括温度控制单元，所述加热棒4和加热环5均与温度控制单元相连。
实施例3：
本实施例提供了一种管靶脱焊装置，所述装置的结构参照实施例1中的结构，区别仅在于：所述装置不包括圆环6，即待脱焊管靶3的底部与脱焊底板1直接接触。
实施例4：
本实施例提供了一种管靶脱焊装置的使用方法，所述管靶脱焊装置为实施例1中的装置，所述方法包括：
(1)将加热棒4和加热环5通电加热至220℃，待脱焊管靶3内的铟焊料熔融后，将沿待脱焊管靶3流至脱焊底板1上的铟收集；
(2)待铟焊料不再流出，将加热棒4和加热环5停止加热并依次取下，然后将分离的靶材31取下，收集靶材31和背管32上的铟焊料，在2min内收集完毕。
本实施例中，采用实施例1中的脱焊装置分离管靶并回收铟，脱焊分离速率快，铟的回收率达到98.5％以上。
实施例5：
本实施例提供了一种管靶脱焊装置的使用方法，所述管靶脱焊装置为实施例2中的装置，所述方法包括：
(1)将加热棒4和加热环5通电加热至190℃，待脱焊管靶3内的铟焊料熔融后，将沿待脱焊管靶3流至脱焊底板1上的铟收集；
(2)待焊料不再流出，将加热棒4和加热环5停止加热并依次取下，然后将分离的靶材31取下，收集靶材31和背管32上的铟焊料，在1.5min内收集完毕。
本实施例中，采用实施例1中的脱焊装置分离管靶并回收铟，脱焊分离速率快，铟的回收率达到98.5％以上。
实施例6：
本实施例提供了一种管靶脱焊装置的使用方法，所述管靶脱焊装置为实施例3中的装置，所述方法包括：
(1)将加热棒4和加热环5通电加热至205℃，待脱焊管靶3内的铟焊料熔融后，将沿待脱焊管靶3流至脱焊底板1上的铟收集；
(2)待铟焊料不再流出，将加热棒4和加热环5停止加热并依次取下，然后将分离的靶材31取下，收集靶材31和背管32上的铟焊料。
本实施例中，采用实施例3中的脱焊装置分离管靶并回收铟，由于实施例3的装置未设置圆环，待脱焊管靶的底部与脱焊底板直接接触，铟熔融流到脱焊底板上，由于管靶的存在，造成回收速率慢，且会有部分铟粘到管靶底部，既增加了回收操作，又会造成部分损失，铟的回收率为97.5％。
对比例1：
本对比例提供了一种管靶脱焊装置及其使用方法，所述装置的结构参照实施例1中的结构，区别仅在于：所述加热组件只包括加热环5，不包括加热棒4。
所述方法参照实施例3中的方法，区别仅在于：步骤(1)中不包括加热棒4的加热。
本对比例中，由于加热组件不包括加热棒，只能有外侧的加热环由外而内进行传热，极易造成管靶受热不均匀，温度调控灵敏度差，极大地延长了加热脱焊的时间，较实施例4中时间增加了40％左右，且会有部分铟难以回收，铟的回收率仅为90％左右。
综合上述实施例和对比例可以看出，本发明所述装置通过支撑结构和加热组件的组合，能够实现管靶中靶材和背管的均匀受热，在焊料加热熔融实现靶材和背管分离的同时，还能够实现焊料的有效回收，焊料的回收率可达98.5％以上；所述装置脱焊过程中温度可控，脱焊效率高，装置结构简单，使用简便，尤其适用于管形靶材的脱焊分离。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细装置和方法，但本发明并不局限于上述装置和方法，即不意味着本发明必须依赖上述装置和方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所述装置的等效替换及辅助装置的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (12)

1.一种管靶脱焊装置，其特征在于，所述装置包括脱焊台和加热组件，所述脱焊台包括脱焊底板和竖直固定于脱焊底板上的空心管，待脱焊管靶套在空心管外侧；所述加热组件包括加热棒和至少一个加热环，所述加热棒设置于所述空心管内部，所述加热环自下而上依次套在待脱焊管靶的外侧。
2.根据权利要求1所述的管靶脱焊装置，其特征在于，所述空心管的下部外侧设有圆环，所述圆环与脱焊底板之间存在空隙；
优选地，所述待脱焊管靶的底部与圆环直接接触。
3.根据权利要求1或2所述的管靶脱焊装置，其特征在于，所述脱焊底板和空心管的材质独立地包括铁、铁合金或铝合金中任意一种，优选为铁或不锈钢；
优选地，所述圆环的材质包括聚四氟乙烯、聚酰亚胺或聚苯基喹噁啉中任意一种。
4.根据权利要求1-3任一项所述的管靶脱焊装置，其特征在于，所述待脱焊管靶包括靶材和设置于靶材内侧的背管；
优选地，所述靶材与背管焊接相连；
优选地，所述圆环的外径不小于待脱焊管靶中靶材的外径。
5.根据权利要求4所述的管靶脱焊装置，其特征在于，所述靶材包括金属靶材、陶瓷靶材或合金靶材中任意一种；
优选地，所述靶材的材质包括铝掺杂氧化锌、铜、钛、镍、二氧化钛、氧化锌、铁钴合金、钛镍合金中任意一种；
优选地，所述背管的材质包括铁、铁合金、铜或铜合金中任意一种，优选为不锈钢；
优选地，所述焊接所用的焊料包括金属铟。
6.根据权利要求1-5任一项所述的管靶脱焊装置，其特征在于，所述加热棒和加热环内部设有加热丝；
优选地，所述加热棒和加热环的主体材质包括导热绝缘布；
优选地，所述加热环的内侧紧贴待脱焊管靶；
优选地，所述加热环包裹住待脱焊管靶，两端采用粘贴组件连接固定。
7.根据权利要求1-6任一项所述的管靶脱焊装置，其特征在于，所述装置还包括电源，所述加热棒和加热环均与电源相连。
8.根据权利要求1-7任一项所述的管靶脱焊装置，其特征在于，所述装置还包括温度控制单元，所述加热棒和加热环均与温度控制单元相连。
9.根据权利要求1-8任一项所述的管靶脱焊装置的使用方法，其特征在于，所述方法包括：
(1)将加热棒和加热环加热至待脱焊管靶内的焊料熔融，熔融焊料沿待脱焊管靶流至脱焊底板上收集；
(2)待熔融焊料不再流出，将加热棒和加热环停止加热并依次取下，然后将分离的靶材取下，收集靶材和背管上的焊料。
10.根据权利要求9所述的使用方法，其特征在于，步骤(1)所述加热棒和加热环加热至190～220℃；
优选地，所述焊料包括金属铟。
11.根据权利要求9或10所述的使用方法，其特征在于，步骤(2)所述靶材包括金属靶材、陶瓷靶材或合金靶材中任意一种；
优选地，步骤(2)所述靶材包括铝掺杂氧化锌靶、铜靶、钛靶、镍靶、二氧化钛靶、氧化锌靶、铁钴合金靶或钛镍合金靶中任意一种；
优选地，步骤(2)所述背管包括铁背管、铁合金背管、铜背管或铜合金背管中任意一种，优选为不锈钢背管。
12.根据权利要求9-11任一项所述的使用方法，其特征在于，步骤(2)所述背管上的焊料的收集时间不超过2min。
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