CN111195768B - 一种C-SiC溅射靶材的焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种C‑SiC溅射靶材的焊接方法，所述方法包括如下步骤：(1)对C‑SiC靶材和背板进行遮蔽处理，然后在遮蔽后C‑SiC靶材和背板的焊接表面放置焊料并升温，升温完成后对C‑SiC和背板的焊接面进行浸润处理，得到处理后C‑SiC靶材和背板；(2)在步骤(1)得到的处理后背板上设置熔池同时放置焊料并等间距设置铜丝，得到处理背板；(3)将步骤(1)得到的处理后C‑SiC靶材和步骤(2)得到的处理背板进行扣合组装并焊接。本发明中，消除焊接面上对焊接结果有极大影响的铟渣，保证靶材与背板之间的焊料纯正、无污染。通过以上方式处理，可保证C‑SiC靶材其C‑Scan超声波检测一次焊接结合率平均可达98％以上，并且极大节约产品加工工时，节约大量成本。

Description

一种C-SiC溅射靶材的焊接方法

技术领域

本发明涉及靶材焊接领域，具体涉及一种C-SiC溅射靶材的焊接方法。

背景技术

C-SiC为粉末冶金产品，密度低，易脆，产品从高温到低温急速冷却下容易碎裂。C-SiC靶焊接背板材料主要为无氧铜材质，具有较高的硬度和强度。虽然现阶段公开了很多靶材的焊接方法如CN109807453A公开了一种高纯铜旋转靶的端头焊接方法，本发明的端头焊接方法分三步对端头焊接口或尾盖焊接口进行焊接，第一步为点焊接，第二步为弧段焊接，第三步为圆周焊接。本发明方法能防止高纯铜旋转靶材变形，铜合金端头与高纯旋转靶材的同轴度高，有效降低内应力的产生，铜合金端头与高纯旋转靶材的接口焊接效果好，焊接接口气密性好。CN108544045A公开了一种钨靶材焊接方法及钨靶材组件，涉及半导体制造技术领域。所述钨靶材焊接方法首先对钨靶材和铜背板进行焊接前加工及清洗，在所述钨靶材和所述铜背板中间放置焊料引流件，再利用钎焊工艺对所述钨靶材和所述铜背板进行钎焊接后获得钨靶材组件，对所述钨靶材组件进行冷却。所述钨靶材焊接方法在焊接前在所述钨靶材和所述铜背板间放置焊料引流件，保证了焊料的在所述钨靶材和所述铜背板间的均匀分布，提高了焊缝均匀性、焊接成功率以及焊接稳定性。

但C-SiC靶表面难浸润处理，一般浸润处理方式会与背板焊接接触面存在大面积浸润不良区域，严重时会导致靶材与背板脱焊。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种C-SiC溅射靶材的焊接方法，保证靶材与背板之间的焊料纯正、无污染。通过以上方式处理，可保证C-SiC靶材其C-Scan超声波检测一次焊接结合率平均可达98％以上，并且极大节约产品加工工时，节约大量成本。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种C-SiC溅射靶材的焊接方法，所述方法包括如下步骤：

(1)对C-SiC靶材和背板进行遮蔽处理，然后在遮蔽后C-SiC靶材和背板的焊接表面放置焊料并升温，升温完成后对C-SiC和背板的焊接面进行浸润处理，得到处理后C-SiC靶材和背板；

(2)在步骤(1)得到的处理后背板上设置熔池同时放置焊料并等间距设置铜丝，得到处理背板；

(3)将步骤(1)得到的处理后C-SiC靶材和步骤(2)得到的处理背板进行扣合组装并焊接。

本发明中，通过对靶材的浸润处理并去除表面产生的氧化铟等杂质焊料，尤其在后续C-SiC靶材与背板扣合组装扣合前更加关注背板及靶材上焊接面上氧化杂质的去除，消除焊接面上对焊接结果有极大影响的铟渣，保证靶材与背板之间的焊料纯正、无污染。通过以上方式处理，可保证C-SiC靶材其C-Scan超声波检测一次焊接结合率平均可达98％以上，并且极大节约产品加工工时，节约大量成本。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述遮蔽处理为采用耐热胶带将非焊接面进行遮蔽。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述焊料的添加量为0.5-1kg，例如可以是0.5kg、0.6kg、0.7kg、0.8kg、0.9kg或1kg等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，步骤(1)所述焊料为铟焊料。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述升温的终点温度为200-240℃，例如可以是200℃、205℃、210℃、215℃、220℃、225℃或230℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述浸润处理采用超声波钎焊机进行。

优选地，所述超声波钎焊机的功率为1000-1400W，例如可以是1000W、1050W、1100W、1150W、1200W、1250W、1300W、1350W或1400W等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，步骤(1)所述浸润处理的时间为20-40min，例如可以是20min、25min、30min、35min或40min等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述浸润处理后去除焊料表层的氧化焊料。

作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述熔池的面积和背板的面积相同。

优选地，步骤(2)所述熔池的高度为3-5mm，例如可以是3mm、3.5mm、4mm、4.5mm或5mm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

本发明中熔池中的焊料的添加以覆盖整个熔池为准。

优选地，步骤(2)所述熔池中焊料的添加量为高出背板焊接面2-3mm，例如可以是2mm、2.2mm、2.4mm、2.6mm、2.8mm或3mm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，步骤(2)所述熔池中的焊料为铟焊料。

优选地，步骤(2)所述铜丝的直径为0.2-0.5mm，例如可以是0.2mm、0.25mm、0.35mm、0.4mm、0.45mm或0.5mm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，步骤(2)所述铜丝的设置数量至少为3个，例如可以是3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个、11个、12个、13个、14个或15个等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，步骤(3)所述焊接为在200-240℃下进行焊接，例如可以是200℃、205℃、210℃、215℃、220℃、225℃、230℃、235℃或240℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，步骤(3)所述焊接的时间为10-120s，例如可以是10s、10s、20s、40s、60s、80s、100s或120等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明优选的技术方案，所述方法还包括焊接完成后靶材随炉冷却至100-130℃后将完整的靶材放置于表面水平的平台上，其中C-SiC靶材溅射表面和平台表面接触，使用C型夹具将背板两端与平台紧固，之后冷却至室温。

作为本发明优选的技术方案，所述方法包括如下步骤：

(1)对C-SiC靶材和背板进行遮蔽处理，然后在遮蔽后C-SiC靶材和背板的焊接表面放置焊料并升温，升温完成后对C-SiC和背板的焊接面进行浸润处理，得到处理后C-SiC靶材和背板；所述遮蔽处理为采用耐热胶带将非焊接面进行遮蔽；所述焊料的添加量为0.5-1kg；所述焊料为铟焊料；所述升温的终点温度为200-240℃；所述浸润处理采用超声波钎焊机进行；所述超声波钎焊机的功率为1000-1400W；所述浸润处理的时间为20-40min；所述浸润处理后去除焊料表层的氧化焊料；

(2)在步骤(1)得到的处理后背板上设置熔池同时放置焊料并等间距设置铜丝，得到处理背板；所述熔池的面积和背板的面积相同；所述熔池的高度为3-5mm；所述熔池中焊料的添加量为高出背板焊接面2-3mm；所述熔池中的焊料为铟焊料；所述铜丝的直径为0.2-0.5mm；所述铜丝的设置数量至少为3个；

(3)将步骤(1)得到的处理后C-SiC靶材和步骤(2)得到的处理背板进行扣合组装并焊接；所述焊接为在200-240℃下进行焊接；所述焊接的时间为10-120s；

其中，所述方法还包括焊接完成后靶材随炉冷却至100-130℃后将完整的靶材放置于表面水平的平台上，其中C-SiC靶材溅射表面和平台表面接触，使用C型夹具将背板两端与平台紧固，之后冷却至室温。

本发明中，靶材与背板处理后扣合扣合组装，调整C-SiC靶材中心距；然后在焊接平台上随炉冷却，靶材上方放置适当压块，温度降到100-130℃左右将焊接后的靶材转移到校正平台上，靶材反放(背板朝上，C-SiC朝下)，两端使用C型夹固定

与现有技术方案相比，本发明具有以下有益效果：

本发明通过利用超大功率(1000W以上)手持式超声波浸润C-SiC靶材，超声波功率的提升使得靶材浸润效果显著增加，普通超声波处理需要耗费的大量时间而且对C-SiC靶材浸润效果不佳。焊接过程中重点关注影响靶材焊接质量关键因素的氧化铟等杂质的去除，C-SiC靶材及背板使用超大功率超声波处理完毕后，均需去除表面产生的氧化铟等杂质焊料，尤其在后续C-SiC靶材与背板扣合组装扣合前更加关注背板及靶材上焊接面上氧化杂质的去除，消除焊接面上对焊接结果有极大影响的铟渣，保证靶材与背板之间的焊料纯正、无污染。通过以上方式处理，可保证C-SiC靶材其C-Scan超声波检测一次焊接结合率平均可达98％以上，并且极大节约产品加工工时，节约大量成本。

附图说明

图1是本发明实施例1提供的焊接方法的示意图。

下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅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，本发明的保护范围以权利要求书为准。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：

实施例1

本实施例提供一种C-SiC溅射靶材的焊接方法如图1所示，所述方法包括如下步骤：

(1)对C-SiC靶材和背板进行遮蔽处理，然后在遮蔽后C-SiC靶材和背板的焊接表面放置焊料并升温，升温完成后对C-SiC和背板的焊接面进行浸润处理，得到处理后C-SiC靶材和背板；所述遮蔽处理为采用耐热胶带将非焊接面进行遮蔽；所述焊料的添加量为0.5kg；所述焊料为铟焊料；所述升温的终点温度为210℃；所述浸润处理采用超声波钎焊机进行；所述超声波钎焊机的功率为1200W；所述浸润处理的时间为25min；所述浸润处理后去除焊料表层的氧化焊料；

(2)在步骤(1)得到的处理后背板上设置熔池同时放置焊料并等间距设置铜丝，得到处理背板；所述熔池的面积和背板的面积相同；所述熔池的高度为4mm；所述熔池中焊料的添加量为高出背板焊接面3mm；所述熔池中的焊料为铟焊料；所述铜丝的直径为0.3mm；所述铜丝的设置数量为3个；

(3)将步骤(1)得到的处理后C-SiC靶材和步骤(2)得到的处理背板进行扣合组装并焊接；所述焊接为在210℃下进行焊接；所述焊接的时间为30s；

其中，所述方法还包括焊接完成后靶材随炉冷却至120℃后将完整的靶材放置于表面水平的平台上，其中C-SiC靶材溅射表面和平台表面接触，使用C型夹具将背板两端与平台紧固，之后冷却至室温。

焊接完成后对上述焊接后C-SiC靶材进行水浸式C-Scan超声波检测，检测前要求靶材上下表面要求平整无其他杂物，否则影响C-scan检测结果；靶材检测结果整体焊接结合率一般为99％以上，C-SiC靶材与背板之间焊缝均匀且无空隙，C-SiC靶材与背板良好结合，焊接面无较大未焊合缺陷。

实施例2

本实施例提供一种C-SiC溅射靶材的焊接方法，所述方法包括如下步骤：

(1)对C-SiC靶材和背板进行遮蔽处理，然后在遮蔽后C-SiC靶材和背板的焊接表面放置焊料并升温，升温完成后对C-SiC和背板的焊接面进行浸润处理，得到处理后C-SiC靶材和背板；所述遮蔽处理为采用耐热胶带将非焊接面进行遮蔽；所述焊料的添加量为0.8kg；所述焊料为铟焊料；所述升温的终点温度为230℃；所述浸润处理采用超声波钎焊机进行；所述超声波钎焊机的功率为1300W；所述浸润处理的时间为20min；所述浸润处理后去除焊料表层的氧化焊料；

(2)在步骤(1)得到的处理后背板上设置熔池同时放置焊料并等间距设置铜丝，得到处理背板；所述熔池的面积和背板的面积相同；所述熔池的高度为3mm；所述熔池中焊料的添加量为高出背板焊接面2mm；所述熔池中的焊料为铟焊料；所述铜丝的直径为0.3mm；所述铜丝的设置数量为5个；

(3)将步骤(1)得到的处理后C-SiC靶材和步骤(2)得到的处理背板进行扣合组装并焊接；所述焊接为在230℃下进行焊接；所述焊接的时间为20s；

其中，所述方法还包括焊接完成后靶材随炉冷却至125℃后将完整的靶材放置于表面水平的平台上，其中C-SiC靶材溅射表面和平台表面接触，使用C型夹具将背板两端与平台紧固，之后冷却至室温。

焊接完成后对上述焊接后C-SiC靶材进行水浸式C-Scan超声波检测，检测前要求靶材上下表面要求平整无其他杂物，否则影响C-scan检测结果；靶材检测结果整体焊接结合率一般为99％以上，C-SiC靶材与背板之间焊缝均匀且无空隙，C-SiC靶材与背板良好结合，焊接面中缺陷面积较小。

实施例3

本实施例提供一种C-SiC溅射靶材的焊接方法，所述方法包括如下步骤：

(1)对C-SiC靶材和背板进行遮蔽处理，然后在遮蔽后C-SiC靶材和背板的焊接表面放置焊料并升温，升温完成后对C-SiC和背板的焊接面进行浸润处理，得到处理后C-SiC靶材和背板；所述遮蔽处理为采用耐热胶带将非焊接面进行遮蔽；所述焊料的添加量为0.6kg；所述焊料为铟焊料；所述升温的终点温度为220℃；所述浸润处理采用超声波钎焊机进行；所述超声波钎焊机的功率为1100W；所述浸润处理的时间为30min；所述浸润处理后去除焊料表层的氧化焊料；

(2)在步骤(1)得到的处理后背板上设置熔池同时放置焊料并等间距设置铜丝，得到处理背板；所述熔池的面积和背板的面积相同；所述熔池的高度为5mm；所述熔池中焊料的添加量为高出背板焊接面3mm；所述熔池中的焊料为铟焊料；所述铜丝的直径为0.5mm；所述铜丝的设置数量为4个；

(3)将步骤(1)得到的处理后C-SiC靶材和步骤(2)得到的处理背板进行扣合组装并焊接；所述焊接为在220℃下进行焊接；所述焊接的时间为15s；

其中，所述方法还包括焊接完成后靶材随炉冷却至115℃后将完整的靶材放置于表面水平的平台上，其中C-SiC靶材溅射表面和平台表面接触，使用C型夹具将背板两端与平台紧固，之后冷却至室温。

焊接完成后对上述焊接后C-SiC靶材进行水浸式C-Scan超声波检测，检测前要求靶材上下表面要求平整无其他杂物，否则影响C-scan检测结果；靶材检测结果整体焊接结合率一般为99％以上，C-SiC靶材与背板之间焊缝均匀且无空隙，C-SiC靶材与背板良好结合，焊接面无较大未焊合缺陷。

对比例1

与实施例2的不同仅在于浸润处理中超声波钎焊机的功率为200W，焊接完成后对上述靶材和背板进行C-Scan超生波检测，检测结果发现整体焊接结合率低于90％，单个缺陷较大并且存在焊缝、空洞等。

对比例2

与实施例2的不同仅在于不设置铜丝，焊接完成后对上述靶材和背板进行C-Scan超生波检测，检测结果发现整体焊接合格率低于90％，焊接面之间存在大面积缺陷、单个缺陷较大。

对比例3

与实施例2的不通仅在于没有去处氧化的焊料，焊接完成后对上述靶材和背板进行C-Scan超生波检测，靶材整体焊接结合率低于90％并且单个缺陷面积较大。

通过上述实施例和对比例的结果可知，本发明通过利用超大功率(1000W以上)手持式超声波浸润C-SiC靶材，超声波功率的提升使得靶材浸润效果显著增加，普通超声波处理需要耗费的大量时间而且对C-SiC靶材浸润效果不佳。焊接过程中重点关注影响靶材焊接质量关键因素的氧化铟等杂质的去除，C-SiC靶材及背板使用超大功率超声波处理完毕后，均需去除表面产生的氧化铟等杂质焊料，尤其在后续C-SiC靶材与背板扣合组装扣合前更加关注背板及靶材上焊接面上氧化杂质的去除，消除焊接面上对焊接结果有极大影响的铟渣，保证靶材与背板之间的焊料纯正、无污染。通过以上方式处理，可保证C-SiC靶材其C-Scan超声波检测一次焊接结合率平均可达98％以上，并且极大节约产品加工工时，节约大量成本。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (14)

1.一种C-SiC溅射靶材的焊接方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)对C-SiC靶材和背板进行遮蔽处理，然后在遮蔽后C-SiC靶材和背板的焊接表面放置焊料并升温，升温完成后对C-SiC靶材 和背板的焊接面进行浸润处理，得到处理后C-SiC靶材和背板；

(2)在步骤(1)得到的处理后背板上设置熔池同时放置焊料并等间距设置铜丝，得到处理背板；所述熔池的面积和背板的面积相同；所述熔池的高度为3-5mm；所述熔池中焊料的添加量为高出背板焊接面2-3mm；所述铜丝的直径为0.2-0.5mm；所述铜丝的设置数量至少为3个；

(3)将步骤(1)得到的处理后C-SiC靶材和步骤(2)得到的处理背板进行扣合组装并焊接。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述遮蔽处理为采用耐热胶带将非焊接面进行遮蔽。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述焊料的添加量为0.5-1kg。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述焊料为铟焊料。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述升温的终点温度为200-240℃。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述浸润处理采用超声波钎焊机进行。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述超声波钎焊机的功率为1000-1400W。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述浸润处理的时间为20-40min。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述浸润处理后去除焊料表层的氧化焊料。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述熔池中的焊料为铟焊料。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述焊接为在200-240℃下进行焊接。

12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述焊接的时间为10-120s。

13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括焊接完成后靶材随炉冷却至100-130℃后将完整的靶材放置于表面水平的平台上，其中C-SiC靶材溅射表面和平台表面接触，使用C型夹具将背板两端与平台紧固，之后冷却至室温。

14.如权利要求1-13任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)对C-SiC靶材和背板进行遮蔽处理，然后在遮蔽后C-SiC靶材和背板的焊接表面放置焊料并升温，升温完成后对C-SiC和背板的焊接面进行浸润处理，得到处理后C-SiC靶材和背板；所述遮蔽处理为采用耐热胶带将非焊接面进行遮蔽；所述焊料的添加量为0.5-1kg；所述焊料为铟焊料；所述升温的终点温度为200-240℃；所述浸润处理采用超声波钎焊机进行；所述超声波钎焊机的功率为1000-1400W；所述浸润处理的时间为20-40min；所述浸润处理后去除焊料表层的氧化焊料；

(2)在步骤(1)得到的处理后背板上设置熔池同时放置焊料并等间距设置铜丝，得到处理背板；所述熔池的面积和背板的面积相同；所述熔池的高度为3-5mm；所述熔池中焊料的添加量为高出背板焊接面2-3mm；所述熔池中的焊料为铟焊料；所述铜丝的直径为0.2-0.5mm；所述铜丝的设置数量至少为3个；

(3)将步骤(1)得到的处理后C-SiC靶材和步骤(2)得到的处理背板进行扣合组装并焊接；所述焊接为在200-240℃下进行焊接；所述焊接的时间为10-120s；

其中，焊接完成后靶材随炉冷却至100-130℃后将完整的靶材放置于表面水平的平台上，其中C-SiC靶材溅射表面和平台表面接触，使用C型夹具将背板两端与平台紧固，之后冷却至室温。

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