CN111515484B - 一种高纯铝靶材的焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高纯铝靶材的焊接方法,所述方法包括;将高纯铝靶材和背板进行钎焊接,焊接完成后进行冷却;其中,所述高纯铝靶材的焊接面设置有凹槽;所述凹槽内设置有焊料槽;所述背板包括重复利用的背板。本发明中,通过对靶材焊接面特殊的设计及焊接方式的合理选择,解决了靶材和再次利用的背板进行焊接时的脱焊问题,通过该方法可实现焊接后的焊接率≥99.8%,单个缺陷率≤0.2%。

Description

一种高纯铝靶材的焊接方法
技术领域
本发明涉及靶材焊接领域,具体涉及一种高纯铝靶材的焊接方法。
背景技术
高纯铝靶材(≥3N)是半导体芯片制造常用的导线制造材料,而其在使用是通常需要与背板进行焊接。CN104588810A公开了提供一种铝靶材组件的焊接方法,包括:提供铝靶材、铝背板;在铝靶材的待焊接面上形成钎料浸润层或者在铝背板的待焊接面上形成钎料浸润层;将铝背板、形成有钎料浸润层的铝靶材置于真空包套内,铝背板的待焊接面与钎料浸润层接触,或者,将铝靶材、形成有钎料浸润层的铝背板置于真空包套内,铝靶材的待焊接面与钎料浸润层接触;利用热等静压工艺将铝靶材、钎料浸润层、铝背板焊接在一起以形成铝靶材组件;焊接完成后,对真空包套进行冷却,去除真空包套以获得铝靶材组件。该焊接方法,可以实现铝靶材与铝背板之间的焊接,并且焊接效率较高,形成的铝靶材组件的焊接强度较高、变形量小,能够满足长期稳定生产和使用靶材的需要。CN107984075A公开了一种铝靶材组件的摩擦扩散焊方法,包括以下步骤:步骤1:对铝靶材和铝背板的待焊接面进行机械打磨及清洗处理;步骤2:将步骤1处理后的铝靶材和铝背板通过夹具固定使两者的待焊接面相对布置,通过驱动夹具使铝靶材和铝背板的待焊接面相互靠拢,并且在靠拢过程中至少一个进行旋转,在铝背板和铝靶材接触后,增加压强至0.5MPa~2.0MPa保持5s~25s后完成初步摩擦焊接;步骤3;将步骤2完成初步摩擦焊接的铝靶材组件置于轴向加压扩散焊炉内,抽真空,加热并轴向加压直至完成焊接;步骤4:冷却步骤3处理后的铝靶材组件;其解决了铝靶材组件直接扩散焊对环境条件要求高、焊缝易出现缺陷的问题。
然而,采用上述方案中提供的技术方案将靶材和再次利用的背板进行焊接时,存在严重的脱焊问题。
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高纯铝靶材的焊接方法,以解决靶材和再次利用的背板进行焊接时的脱焊问题,通过该方法可实现焊接后的焊接率≥99.8%,单个缺陷率≤0.2%。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
本发明提供了一种高纯铝靶材的焊接方法,所述方法包括;将高纯铝靶材和背板进行钎焊接,焊接完成后进行冷却;
其中,所述高纯铝靶材的焊接面设置有凹槽;所述凹槽内设置有焊料槽;所述背板包括重复利用的背板。
本发明中,通过对靶材焊接面特殊的设计及焊接方式的合理选择,解决了靶材和再次利用的背板进行焊接时的脱焊问题,通过该方法可实现焊接后的焊接率≥99.8%,单个缺陷率≤0.2%。
本发明中所述靶材焊接面的凹槽和焊料槽中心线和所述靶材的中心线相重合。焊接时靶材的中心线和背板的中心线相重合进行配置。本发明中冷却过程中可选的背板上面可设置有垫块,以进一步增强焊接效果。
作为本发明优选的技术方案,所述凹槽的直径比所述背板的直径大0.8-1mm,例如可以是0.8mm、0.82mm、0.84mm、0.86mm、0.88mm、0.9mm、0.92mm、0.94mm、0.96mm、0.98mm或1mm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,所述凹槽的直径比所述背板的直径大0.8-1mm指所述凹槽的直径的直径与所述背板的差值为0.8-1mm。
优选地,所述凹槽的深度为3-5mm,例如可以是3mm、3.2mm、3.4mm、3.6mm、3.8mm、4mm、4.2mm、4.4mm、4.6mm、4.8mm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。
作为本发明优选的技术方案,所述焊料槽的深度为0.15-0.35mm,例如可以是0.15mm、0.16mm、0.18mm、0.2mm、0.22mm、0.24mm、0.26mm、0.28mm、0.3mm、0.32mm、0.34mm或0.35mm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,所述焊料槽的直径比所述背板的直径小25-30mm,例如可以是25mm、25.5mm、26mm、26.5mm、27mm、27.5mm、28mm、28.5mm、29mm、29.5mm或30mm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,所述焊料槽的直径比所述背板的直径小25-30mm指所述背板的直径与所述焊料槽的直径差值为25-30mm。
作为本发明优选的技术方案,所述焊料槽表面的粗糙度Ra≤1.6μm,例如可以是1.6μm、1.5μm、1.4μm、1.3μm、1.2μm、1.1μm、1μm、0.8μm、0.6μm、0.4μm或0.2μm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,所述钎焊接中的焊料为无铅焊锡。
优选地,所述焊料设置于所述焊料槽及凹槽和背板之间的缝隙中。
本发明中的焊料添加时填满整个焊料槽及背板和凹槽之间的空隙即可。针对不同的靶材焊料的添加量会不同,本发明不对焊料的添加量进行限定,依据实际情况进行添加即可。
作为本发明优选的技术方案,所述钎焊接中的焊接温度为270-290℃,例如可以是270℃、275℃、280℃、285℃或290℃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,所述冷却的方式为加压水冷。
作为本发明优选的技术方案,所述冷却的压力为0.4-0.5MPa,例如可以是0.4MPa、0.41MPa、0.42MPa、0.43MPa、0.44MPa、0.45MPa、0.46MPa、0.47MPa、0.48MPa、0.49MPa或0.5MPa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,所述加压的方式为气动加压。
作为本发明优选的技术方案,所述方法包括;将高纯铝靶材和背板进行钎焊接,焊接完成后进行冷却;
其中,所述高纯铝靶材的焊接面设置有凹槽;所述凹槽内设置有焊料槽;所述背板包括重复利用的背板;所述凹槽的直径比所述背板的直径大0.8-1mm;所述凹槽的深度为3-5mm;所述焊料槽的深度为0.15-0.35mm;所述焊料槽的直径比所述背板的直径小25-30mm;所述焊料槽表面的粗糙度Ra≤1.6μm;所述钎焊接中的焊料为无铅焊锡;所述焊料设置于所述焊料槽及凹槽和背板之间的缝隙中;所述钎焊接中的焊接温度为270-290℃;所述冷却的方式为加压水冷;所述冷却的压力为0.4-0.5MPa;所述加压的方式为气动加压。
与现有技术方案相比,本发明至少具有以下有益效果:
本发明提供的方法,解决了靶材和再次利用的背板进行焊接时的脱焊问题,通过该方法可实现焊接后的焊接率≥99.8%,单个缺陷率≤0.2%。
附图说明
图1是本发明实施例中靶材和背板的示意图。
图中:1-靶材,2-焊料槽,3-背板。
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
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
本实施例提供了一种高纯铝靶材的焊接方法,所述方法包括;所述方法包括;将高纯铝靶材和背板进行钎焊接,焊接完成后进行冷却;靶材和背板的结构如图1所示;
其中,所述高纯铝靶材的焊接面设置有凹槽;所述凹槽内设置有焊料槽;所述背板包括重复利用的背板;所述凹槽的直径比所述背板的直径大0.8mm;所述凹槽的深度为4mm;所述焊料槽的深度为0.3mm;所述焊料槽的直径比所述背板的直径小26mm;所述焊料槽表面的粗糙度Ra为1.6μm;所述钎焊接中的焊料为无铅焊锡;所述焊料设置于所述焊料槽及凹槽和背板之间的缝隙中;所述钎焊接中的焊接温度为280℃;所述冷却的方式为加压水冷;所述冷却的压力为0.45MPa;所述加压的方式为气动加压。
该焊接方法中焊接后靶材和重复利用背板的焊接率为99.9%,单个缺陷率为0.11%。
实施例2
本实施例提供了一种高纯铝靶材的焊接方法,所述方法包括;将高纯铝靶材和背板进行钎焊接,焊接完成后进行冷却;
其中,所述高纯铝靶材的焊接面设置有凹槽;所述凹槽内设置有焊料槽;所述背板包括重复利用的背板;所述凹槽的直径比所述背板的直径大1mm;所述凹槽的深度为3mm;所述焊料槽的深度为0.22mm;所述焊料槽的直径比所述背板的直径小30mm;所述焊料槽表面的粗糙度Ra为1μm;所述钎焊接中的焊料为无铅焊锡;所述焊料设置于所述焊料槽及凹槽和背板之间的缝隙中;所述钎焊接中的焊接温度为270℃;所述冷却的方式为加压水冷;所述冷却的压力为0.4MPa;所述加压的方式为气动加压。
该焊接方法中焊接后靶材和重复利用背板的焊接率为99.8%,单个缺陷率为0.2%。
实施例3
本实施例提供了一种高纯铝靶材的焊接方法,所述方法包括;将高纯铝靶材和背板进行钎焊接,焊接完成后进行冷却;
其中,所述高纯铝靶材的焊接面设置有凹槽;所述凹槽内设置有焊料槽;所述背板包括重复利用的背板;所述凹槽的直径比所述背板的直径大0.9mm;所述凹槽的深度为4mm;所述焊料槽的深度为0.18mm;所述焊料槽的直径比所述背板的直径小26mm;所述焊料槽表面的粗糙度Ra为1.3μm;所述钎焊接中的焊料为无铅焊锡;所述焊料设置于所述焊料槽及凹槽和背板之间的缝隙中;所述钎焊接中的焊接温度为274℃;所述冷却的方式为加压水冷;所述冷却的压力为0.5MPa;所述加压的方式为气动加压。
该焊接方法中焊接后靶材和重复利用背板的焊接率为99.94%,单个缺陷率为0.12%。
实施例4
本实施例提供了一种高纯铝靶材的焊接方法,所述方法包括;将高纯铝靶材和背板进行钎焊接,焊接完成后进行冷却;
其中,所述高纯铝靶材的焊接面设置有凹槽;所述凹槽内设置有焊料槽;所述背板包括重复利用的背板;所述凹槽的直径比所述背板的直径大0.87mm;所述凹槽的深度为4.7mm;所述焊料槽的深度为0.28mm;所述焊料槽的直径比所述背板的直径小25mm;所述焊料槽表面的粗糙度Ra为1.1μm;所述钎焊接中的焊料为无铅焊锡;所述焊料设置于所述焊料槽及凹槽和背板之间的缝隙中;所述钎焊接中的焊接温度为273℃;所述冷却的方式为加压水冷;所述冷却的压力为0.48MPa;所述加压的方式为气动加压。
该焊接方法中焊接后靶材和重复利用背板的焊接率为99.97%,单个缺陷率为0.09%。
实施例5
本实施例提供了一种高纯铝靶材的焊接方法,所述方法包括;将高纯铝靶材和背板进行钎焊接,焊接完成后进行冷却;
其中,所述高纯铝靶材的焊接面设置有凹槽;所述凹槽内设置有焊料槽;所述背板包括重复利用的背板;所述凹槽的直径比所述背板的直径大0.93mm;所述凹槽的深度为3.4mm;所述焊料槽的深度为0.15mm;所述焊料槽的直径比所述背板的直径小27mm;所述焊料槽表面的粗糙度Ra为1.4μm;所述钎焊接中的焊料为无铅焊锡;所述焊料设置于所述焊料槽及凹槽和背板之间的缝隙中;所述钎焊接中的焊接温度为287℃;所述冷却的方式为加压水冷;所述冷却的压力为0.43MPa;所述加压的方式为气动加压。
该焊接方法中焊接后靶材和重复利用背板的焊接率为99.85%,单个缺陷率为0.17%。
实施例6
本实施例提供了一种高纯铝靶材的焊接方法,所述方法包括;将高纯铝靶材和背板进行钎焊接,焊接完成后进行冷却;
其中,所述高纯铝靶材的焊接面设置有凹槽;所述凹槽内设置有焊料槽;所述背板包括重复利用的背板;所述凹槽的直径比所述背板的直径大0.97mm;所述凹槽的深度为3mm;所述焊料槽的深度为0.35mm;所述焊料槽的直径比所述背板的直径小29mm;所述焊料槽表面的粗糙度Ra为1.12μm;所述钎焊接中的焊料为无铅焊锡;所述焊料设置于所述焊料槽及凹槽和背板之间的缝隙中;所述钎焊接中的焊接温度为270℃;所述冷却的方式为加压水冷;所述冷却的压力为0.4MPa;所述加压的方式为气动加压。
该焊接方法中焊接后靶材和重复利用背板的焊接率为99.99%,单个缺陷率为0.1%。
对比例1
与实施例1的区别仅在于靶材焊接面未设置焊料槽,该焊接方法中焊接后靶材和重复利用背板脱焊严重。
对比例2
与实施例1的区别仅在于所述焊料槽的深度为0.6mm,该焊接方法中焊接后靶材和重复利用背板脱焊严重。
对比例3
与实施例1的区别仅在于所述焊料槽的深度为0.05mm,该焊接方法中焊接后靶材和重复利用背板脱焊严重。
对比例4
与实施例1的区别仅在于所述焊料槽的直径比所述背板的直径小15mm;该焊接方法中焊接后靶材和重复利用背板脱焊严重。
对比例5
与实施例1的区别仅在于所述焊料槽的直径比所述背板的直径小45mm;该焊接方法中焊接后靶材和重复利用背板脱焊严重。
对比例6
与实施例的区别仅在于焊料槽设置于所述背板的焊接面而靶材焊接面为设置焊料槽,该焊接方法中焊接后靶材和重复利用背板脱焊严重。
对比例7
与实施例1的区别仅在于所述焊料槽表面的粗糙度Ra为3μm,该焊接方法中焊接后靶材和重复利用背板脱焊严重。
对比例8
与实施例1的区别仅在于所述钎焊接中的焊接温度为250℃,该焊接方法中焊接后靶材和重复利用背板脱焊严重。
对比例9
与实施例1的区别仅在于所述钎焊接中的焊接温度为350℃,该焊接方法中焊接后靶材和重复利用背板脱焊严重。
对比例10
与实施例1的区别仅在于将所述钎焊接换为热等静压焊接,该焊接方法中焊接后靶材和重复利用背板脱焊严重。
对比例11
与实施例1的区别仅在于所述靶材的焊接面未设有凹槽,该焊接方法中焊接后靶材和重复利用背板脱焊严重。
本发明中上述实施例和对比例中的焊接效果通过C-SCAN检测。
通过上述实施例和对比例的结果可知,本发明中,通过对靶材焊接面特殊的设计及焊接方式的合理选择,解决了靶材和再次利用的背板进行焊接时的脱焊问题,通过该方法可实现焊接后的焊接率≥99.8%,单个缺陷率≤0.2%。
申请人声明,本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征,但本发明并不局限于上述详细结构特征,即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、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。
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 (6)

1.一种高纯铝靶材的焊接方法,其特征在于,所述方法包括:将高纯铝靶材和背板进行钎焊接,焊接完成后进行冷却;
其中,所述高纯铝靶材的焊接面设置有凹槽;所述凹槽内设置有焊料槽;所述焊料槽的深度为0.15-0.35mm;所述焊料槽的直径比所述背板的直径小25-30mm;所述背板包括重复利用的背板;所述凹槽的直径比所述背板的直径大0.8-1mm;所述凹槽的深度为3-5mm;所述焊料槽表面的粗糙度Ra≤1.6μm;所述焊料设置于所述焊料槽及凹槽和背板之间的缝隙中;所述钎焊接中的焊接温度为270-290℃。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述钎焊接中的焊料为无铅焊锡。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述冷却的方式为加压水冷。
4.如权利要求3所述的方法,其特征在于,所述冷却的压力为0.4-0.5MPa。
5.如权利要求3或4所述的方法,其特征在于,所述加压的方式为气动加压。
6.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法包括:所述钎焊接中的焊料为无铅焊锡;所述冷却的方式为加压水冷;所述冷却的压力为0.4-0.5MPa;所述加压的方式为气动加压。
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