CN112935511A - 一种钴靶材与铜锌合金背板的扩散焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钴靶材与铜锌合金背板的扩散焊接方法，所述扩散焊接方法包括：在钴靶材的焊接面上镀钛膜，将镀有钛膜的钴靶材与铜锌合金背板进行装配处理，然后整体放入包套中；再将得到的包套封口后依次进行脱气处理与热等静压处理，去除所述包套，完成钴靶材与铜锌合金背板的扩散焊接。本发明所述扩散焊接方法针对铜锌合金背板的材质特点，无需设置中间层，仅仅在钴靶材的焊接面上镀钛膜，即可利用金属钛良好的扩散性，加速钴靶材与铜锌合金背板之间的原子扩散速率，不仅可以保证焊接结合率≥99％，大大提高成品率，还可以保证焊接结合强度≥70MPa，焊接不变形，满足半导体溅射靶材的使用要求。

Description

一种钴靶材与铜锌合金背板的扩散焊接方法

技术领域

本发明涉及靶材组件的焊接方法，具体涉及一种钴靶材与铜锌合金背板的扩散焊接方法。

背景技术

在大规模集成电路的制作中，靶材组件是由符合溅射性能的靶材和与所述靶材结合、具有一定强度的背板构成。所述背板可以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，可以有效保证靶材在磁场、电场作用下进行溅射控制。但是，随着半导体技术的发展，靶材越来越精密，尺寸越来越大，使用寿命越来越长，导致靶材组件工作温度高达300℃至500℃；另外，靶材组件的一侧充以冷却水强冷，而另一侧则处于高真空环境下，由此在靶材组件的上下两侧形成有巨大的压力差；再有，靶材组件处在高压电场、磁场中，受到各种粒子的轰击。因此，在如此恶劣的环境下，如果靶材组件中靶材与背板之间的结合度较差，将导致靶材在受热条件下变形、开裂、并与结合的背板相脱落，使得溅射无法达到溅射均匀的效果，同时还可能会对溅射基台造成损伤。

目前，利用钴靶材组件进行物理气相沉积法镀膜，可以形成半导体行业所需的连接层。对于钴靶材组件，一般选用具有足够强度，且导电性、导热性均较好的铜合金作为背板材料。在8寸钴靶材组件的制造工艺中，通常采用钎焊的方式将钴靶材与铜合金背板进行大面积对焊，但是钎焊所用的铟焊料、锡焊料熔点小于250℃，而且钎焊焊接强度基本小于10MPa。在溅射过程中，由于钴靶材组件受热升温，使得焊料熔化，导致钴靶材脱焊进而溅射不能进行。因此，钎焊焊接不适用于高端的12寸钴靶材产线。由于40-28nm技术以及更高端的20-14nm技术基本上使用的是12寸钴靶材，且铜合金背板一搬为CuZn合金(C46400)和CuCr合金(C18200)，需要采用扩散焊接方式来提高焊接结合度。

扩散焊接是指将焊件紧密贴合，在一定温度和压力下保持一段时间，使接触面之间的原子相互扩散，在界面处形成新的扩散层，从而实现可靠连接，属于一种高温、高压、高强度的焊接方法。将钴靶材与铜合金背板进行有效扩散焊接所要求的温度高于钴的晶格转变温度，会改变钴靶材的晶格和晶粒取向，造成钴靶材的磁通量(Pass Through Flux，PTF)下降，负面影响钴靶材的溅射性能。热等静压(Hot Isostatic Press，简称HIP)是一种在高温下利用各项均等的静压力进行压制的工艺方法。把高温合金粉末装入抽真空的薄壁成形包套中，焊封后进行热等静压，除去包套即可获得致密的、接近所需形状的盘件。粉末热等静压材料一般具有均匀的细晶粒组织，能避免铸锭的宏观偏析，提高材料的工艺性能和机械性能。该法集热压和等静压的优点于一身，成形温度低，产品致密，性能优良。现有技术中将扩散焊接和HIP相结合，开发出了HIP扩散焊接技术，能将两种金属材料面对面地有效结合在一起，从而可以实现大面积焊接，而且，由于热等静压方法是在真空中进行焊接的一种方法，因此有效防止了金属被氧化，可以有效地提高钴靶材和铜合金背板的结合强度。但是，不同种类的铜合金背板，由于材质不同，导致其与钴靶材之间的原子扩散速率不同，进而导致扩散焊接方法针对铜合金背板存在区别。

例如CN110421246A公开了一种背板与高纯金属靶材的扩散焊接方法，其中高纯金属靶材可以是钴靶材，背板可以是CuZn合金背板、CuCr合金背板或无氧铜背板中的任意一种，所述扩散焊接方法在背板的焊接面上加工螺纹，然后将组合后的高纯金属靶材与背板放置在金属包套中，依次进行脱气处理、密封处理和热等静压处理，即可完成背板与高纯金属靶材的扩散焊接。但是，所述扩散焊接方法不仅未针对铜合金背板的材质不同来区别设置扩散焊接具体条件，还存在原子扩散速率慢，钴靶材和铜合金背板之间的结合强度一般等问题。

CN102814585A公开了一种钴靶材与铜合金背板的焊接方法，所述焊接方法先在钴靶材和铜合金背板上均加工出凹槽，再利用多层复合材料中间层，采用低温扩散焊接方法将钴靶材焊接在铜合金背板上。所述焊接方法利用多层材料中间层可以实现大面积钴靶材的低温焊接，防止钴靶材的磁性能发生变化，提高钴靶材与铜合金背板的焊接强度，避免靶材组件在溅射时开裂，确保钴靶材的溅射性能得到保证。但是，一方面，所述焊接方法中的多层复合材料中间层包括2～3层金属材料，制备时可以直接由片状的金属材料依次叠放，或在铝片或铜片上采用电镀、热浸镀、喷涂、溅射或真空蒸镀的方法制备锌层，不仅制备繁琐，还存在效率低、能耗高等缺点；另一方面，所述焊接方法未针对铜合金背板的材质不同来区别设置扩散焊接具体条件。

综上所述，目前亟需开发一种针对钴靶材与铜锌合金背板的扩散焊接方法，不仅可以保证焊接结合率≥99％，大大提高成品率，还可以保证焊接结合强度≥70MPa，焊接不变形，满足半导体溅射靶材的使用要求。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供了一种钴靶材与铜锌合金背板的扩散焊接方法，先在钴靶材的焊接面上镀钛膜，将镀有钛膜的钴靶材与铜锌合金背板进行装配处理，然后整体放入包套中；再将得到的包套封口后依次进行脱气处理与热等静压处理，去除所述包套，完成钴靶材与铜锌合金背板的扩散焊接。本发明所述扩散焊接方法针对铜锌合金背板的材质特点，无需设置中间层，仅仅在钴靶材的焊接面上镀钛膜，即可利用金属钛良好的扩散性，加速钴靶材与铜锌合金背板之间的原子扩散速率，不仅可以保证焊接结合率≥99％，大大提高成品率，还可以保证焊接结合强度≥70MPa，焊接不变形，满足半导体溅射靶材的使用要求。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的目的在于提供一种钴靶材与铜锌合金背板的扩散焊接方法，所述扩散焊接方法包括如下步骤：

(1)在钴靶材的焊接面上镀钛膜，将镀有钛膜的钴靶材与铜锌合金背板进行装配处理，然后整体放入包套中；

(2)将步骤(1)得到的包套封口后进行脱气处理；

(3)将步骤(2)脱气后的包套进行热等静压处理，然后去除所述包套，完成钴靶材与铜锌合金背板的扩散焊接。

本发明所述扩散焊接方法针对铜锌合金背板的材质特点，无需设置中间层，仅仅在钴靶材的焊接面上镀钛膜，即可利用金属钛良好的扩散性，加速钴靶材与铜锌合金背板之间的原子扩散速率，不仅可以保证焊接结合率≥99％，大大提高成品率，还可以保证焊接结合强度≥70MPa，焊接不变形，满足半导体溅射靶材的使用要求。

作为本发明优选的技术方案，在步骤(1)所述镀钛膜之前，对所述钴靶材的焊接面依次进行抛光处理与螺纹处理。

优选地，所述抛光处理包括采用白刚玉砂轮进行磨削。

作为本发明优选的技术方案，所述螺纹处理包括铣削。

优选地，在所述螺纹处理得到的螺纹中，相邻两个螺纹凸起之间的螺距为0.4-0.5mm，例如0.4mm、0.42mm、0.44mm、0.45mm、0.48mm或0.5mm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，在所述螺纹处理得到的螺纹中，所述螺纹的螺深为0.1-0.2mm，例如0.1mm、0.12mm、0.14mm、0.15mm、0.18mm或0.2mm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。

值得说明的是，由于钴靶材的硬度比铜锌合金背板的硬度较大，在所述钴靶材的焊接面进行螺纹处理，使得在后续热等静压处理过程中螺纹能够嵌入铜锌合金背板内部，不仅可以有效扩大焊接面之间的接触面积，还可以有效避免焊接层出现焊缝，从而有效地增强钴靶材与铜锌合金背板之前的焊接结合强度；若本发明所述钴靶材为圆形，经所述螺纹处理得到的螺纹为同心圆图案。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述钛膜的厚度为4-5μm，例如4μm、4.3μm、4.5μm、4.7μm、4.9μm或5μm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，步骤(1)所述钛膜的镀膜方法为物理气相沉积，优选为真空磁控溅射。

优选地，所述真空磁控溅射的电流为15-25A，例如15A、16A、17A、18A、19A、20A、21A、22A、23A、24A或25A等，偏压为80-130V，例如80V、90V、100V、110V、120V或130V等，温度为100-150℃，例如100℃、110℃、120℃、130℃、140℃或150℃等，时间为4-5h，例如4h、4.2h、4.4h、4.5h、4.8h或5h等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值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，在步骤(1)所述镀钛膜之后，所述装配处理之前，还包括对镀有钛膜的钴靶材与铜锌合金背板进行清洗和干燥处理。

优选地，所述清洗处理为超声波清洗。

优选地，所述清洗处理的清洗液包括异丙醇和/或乙醇。

优选地，所述清洗处理的时间为5-10min，例如5min、6min、7min、8min、9min或10min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。

作为本发明优选的技术方案，所述干燥处理为真空干燥处理。

优选地，所述真空干燥处理的真空度＜0.01Pa。

值得说明的是，本发明所述真空干燥处理的真空度为真空干燥箱外部大气压强与真空干燥箱内部绝对压强之间的差值。

优选地，所述真空干燥处理的温度为65-75℃，例如65℃、67℃、70℃、72℃、74℃或75℃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，所述真空干燥处理的时间为50-70min，例如50min、53min、55min、57min、60min、62min、65min、68min或70min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。

值得说明的是，本发明所述对镀有钛膜的钴靶材与铜锌合金背板进行清洗和干燥处理，可以有效去除钴靶材与铜锌合金背板上的氧化层、灰尘、颗粒以及水渍等，降低了钴靶材与铜锌合金背板被再次氧化的可能；此外，在抛光处理、螺纹处理之后同样进行本发明所述清洗和干燥处理，以保证后续工艺的洁净度要求，还可以提高钴靶材焊接面上钛膜的均匀性。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述钴靶材的厚度为3.9-4.1mm，例如3.9mm、3.95mm、4mm、4.05mm或4.1mm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。

值得说明的是，本发明所述铜锌合金背板带有凹槽，所述凹槽的底面为铜锌合金背板的焊接面，在装配处理之前，需要对所述凹槽进行装配尺寸公差检测。若所述钴靶材为圆形，所述凹槽对应为圆形，并且对所述凹槽进行圆度检测，以保证后续装配处理的顺利进行。

作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述包套封口采用氩弧焊焊接，后经过氦泄漏来检查密封性能。

优选地，步骤(2)所述脱气处理的温度为300-400℃，例如300℃、320℃、350℃、360℃、380℃或400℃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，步骤(2)所述脱气处理的真空度＜0.002Pa。

值得说明的是，本发明所述脱气处理的真空度为包套外部大气压强与包套内部绝对压强之间的差值。

优选地，步骤(2)所述脱气处理的时间为2-5h，例如2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h或5h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。

作为本发明优选的技术方案，步骤(3)所述热等静压处理在热等静压机中进行。

优选地，步骤(3)所述热等静压处理的温度为390-400℃，例如390℃、392℃、394℃、395℃、397℃或400℃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，步骤(3)所述热等静压处理的压力为100-150MPa，例如100MPa、110MPa、120MPa、130MPa、140MPa或150MPa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，步骤(3)所述热等静压处理的时间为3-5h，例如3h、3.5h、4h、4.5h或5h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。

值得说明的是，虽然热等静压的温度越高，扩散焊接的效果越好，但是钴靶材属于磁性材料，必须保证磁通量PTF≥70％，才能满足磁控溅射的质量要求，若磁通量PTF＜70％，则会导致磁控溅射无法起辉，而钴靶材的磁通量PTF转变温度为422℃，一旦超过此温度，钴靶材的磁通量PTF会迅速降低。经过发明人多次实验，将热等静压的温度设定在390-400℃，既能提高原子扩散的速率，保证扩散焊接的效果，又能保证钴靶材的磁通量PTF≥70％。

作为本发明优选的技术方案，所述扩散焊接方法包括如下步骤：

(1)在钴靶材的焊接面上，先采用白刚玉砂轮进行磨削以完成抛光处理，再采用铣削进行螺纹处理，在所述螺纹处理得到的螺纹中，相邻两个螺纹凸起之间的螺距为0.4-0.5mm，所述螺纹的螺深为0.1-0.2mm，然后采用真空磁控溅射镀钛膜，控制所述钛膜的厚度为4-5μm，所述真空磁控溅射的电流为15-25A，偏压为80-130V，温度为100-150℃，时间为4-5h；将镀有钛膜的钴靶材与铜锌合金背板进行清洗和干燥处理，再进行装配处理并整体放入包套中；

其中，所述清洗处理为在异丙醇和/或乙醇中进行5-10min的超声波清洗，所述干燥处理为真空干燥处理，控制所述真空干燥处理的真空度＜0.01Pa，温度为65-75℃，时间为50-70min；

(2)将步骤(1)得到的包套采用氩弧焊焊接封口后进行脱气处理，控制所述脱气处理的温度为300-400℃，真空度＜0.002Pa，时间为2-5h；

(3)将步骤(2)脱气后的包套放入热等静压机中进行热等静压处理，控制所述热等静压处理的温度为390-400℃，压力为100-150MPa，时间为3-5h，然后去除所述包套，完成钴靶材与铜锌合金背板的扩散焊接。

与现有技术方案相比，本发明至少具有以下有益效果：

(1)本发明所述扩散焊接方法针对铜锌合金背板的材质特点，无需设置中间层，仅仅在钴靶材的焊接面上镀钛膜，即可利用金属钛良好的扩散性，加速钴靶材与铜锌合金背板之间的原子扩散速率，不仅可以保证焊接结合率≥99％，大大提高成品率，还可以保证焊接结合强度≥70MPa，焊接不变形，满足半导体溅射靶材的使用要求；

(2)本发明所述扩散焊接方法在钴靶材的焊接面进行螺纹处理，使得在后续热等静压处理过程中螺纹能够嵌入铜锌合金背板内部，不仅可以有效扩大焊接面之间的接触面积，还可以有效避免焊接层出现焊缝，从而有效地增强钴靶材与铜锌合金背板之前的焊接结合强度。

附图说明

图1是本发明实施例1所述扩散焊接方法在装配处理之前的结构示意图；

图2是本发明实施例2所述扩散焊接方法在装配处理之前的结构示意图；

图中：1-钴靶材；2-钛膜；3-铜锌合金背板。

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

本实施例提供了一种钴靶材与铜锌合金背板的扩散焊接方法，如图1所示，所述扩散焊接方法包括如下步骤：

(1)准备纯度为5N直径为430mm的圆形钴靶材1，在钴靶材1的焊接面上，先采用白刚玉砂轮进行磨削以完成抛光处理，然后采用真空磁控溅射镀钛膜2，控制所述钛膜2的厚度为4.5μm，所述真空磁控溅射的电流为20A，偏压为100V，温度为120℃，时间为4.5h；准备带有凹槽的C46400铜锌合金背板3，对所述凹槽的底面采用白刚玉砂轮进行磨削以完成抛光处理，并对所述凹槽进行圆度和装配尺寸公差的监测，保证430mm的圆形钴靶材1能够刚好放入所述凹槽内；将镀有钛膜2的钴靶材1与铜锌合金背板3进行清洗和干燥处理，再进行装配处理并整体放入包套中；

其中，所述清洗处理为在异丙醇中进行8min的超声波清洗，所述干燥处理为真空干燥处理，控制所述真空干燥处理的真空度＜0.01Pa，温度为70℃，时间为60min；在所述抛光处理之后，同样对钴靶材1、铜锌合金背板3进行上述清洗和干燥处理；

(2)将步骤(1)得到的包套采用氩弧焊焊接封口，经氦泄漏检查达标后再进行脱气处理，控制所述脱气处理的温度为350℃，真空度＜0.002Pa，时间为3h；

(3)将步骤(2)脱气后的包套放入热等静压机中进行热等静压处理，控制所述热等静压处理的温度为395℃，压力为120MPa，时间为4h，然后去除所述包套，完成钴靶材与铜锌合金背板的扩散焊接。

实施例2

本实施例提供了一种钴靶材与铜锌合金背板的扩散焊接方法，如图2所示，除了在步骤(1)中增加对钴靶材焊接面的螺纹处理，其他条件和实施例1完全相同，具体内容如下：

(1)准备纯度为5N直径为430mm的圆形钴靶材1，在钴靶材1的焊接面上，先采用白刚玉砂轮进行磨削以完成抛光处理，再采用铣削进行螺纹处理，在所述螺纹处理得到的螺纹中，相邻两个螺纹凸起之间的螺距为0.45mm，所述螺纹的螺深为0.15mm，然后采用真空磁控溅射镀钛膜2，控制所述钛膜2的厚度为4.5μm，所述真空磁控溅射的电流为20A，偏压为100V，温度为120℃，时间为4.5h；准备带有凹槽的C46400铜锌合金背板3，对所述凹槽的底面采用白刚玉砂轮进行磨削以完成抛光处理，并对所述凹槽进行圆度和装配尺寸公差的监测，保证430mm的圆形钴靶材1能够刚好放入所述凹槽内；将镀有钛膜2的钴靶材1与铜锌合金背板3进行清洗和干燥处理，再进行装配处理并整体放入包套中；

其中，所述清洗处理为在异丙醇中进行8min的超声波清洗，所述干燥处理为真空干燥处理，控制所述真空干燥处理的真空度＜0.01Pa，温度为70℃，时间为60min；在所述抛光处理与螺纹处理之后，同样对钴靶材1、铜锌合金背板3进行上述清洗和干燥处理。

实施例3

本实施例提供了一种钴靶材与铜锌合金背板的扩散焊接方法，除了将步骤(1)中钛膜的厚度由4.5μm替换为3μm，其他条件和实施例1完全相同。

实施例4

本实施例提供了一种钴靶材与铜锌合金背板的扩散焊接方法，除了将步骤(1)中钛膜的厚度由4.5μm替换为6μm，其他条件和实施例1完全相同。

实施例5

本实施例提供了一种钴靶材与铜锌合金背板的扩散焊接方法，除了将步骤(3)所述热等静压的温度由395℃替换为350℃，其他条件和实施例1完全相同。

实施例6

本实施例提供了一种钴靶材与铜锌合金背板的扩散焊接方法，除了将步骤(3)所述热等静压的温度由395℃替换为410℃，其他条件和实施例1完全相同。

实施例7

本实施例提供了一种钴靶材与铜锌合金背板的扩散焊接方法，除了将步骤(1)所述螺纹处理替换为“相邻两个螺纹凸起之间的螺距为0.4mm，所述螺纹的螺深为0.1mm”，其他条件和实施例2完全相同。

实施例8

本实施例提供了一种钴靶材与铜锌合金背板的扩散焊接方法，除了将步骤(1)所述螺纹处理替换为“相邻两个螺纹凸起之间的螺距为0.5mm，所述螺纹的螺深为0.2mm”，其他条件和实施例2完全相同。

实施例9

本实施例提供了一种钴靶材与铜锌合金背板的扩散焊接方法，所述扩散焊接方法包括如下步骤：

(1)准备纯度为5N直径为430mm的圆形钴靶材，在钴靶材的焊接面上，先采用白刚玉砂轮进行磨削以完成抛光处理，然后采用真空磁控溅射镀钛膜，控制所述钛膜的厚度为4.5μm，所述真空磁控溅射的电流为15A，偏压为80V，温度为100℃，时间为5h；准备带有凹槽的C46400铜锌合金背板，对所述凹槽的底面采用白刚玉砂轮进行磨削以完成抛光处理，并对所述凹槽进行圆度和装配尺寸公差的监测，保证430mm的圆形钴靶材能够刚好放入所述凹槽内；将镀有钛膜的钴靶材与铜锌合金背板进行清洗和干燥处理，再进行装配处理并整体放入包套中；

其中，所述清洗处理为在异丙醇中进行5min的超声波清洗，所述干燥处理为真空干燥处理，控制所述真空干燥处理的真空度＜0.01Pa，温度为65℃，时间为70min；在所述抛光处理之后，同样对钴靶材、铜锌合金背板进行上述清洗和干燥处理；

(2)将步骤(1)得到的包套采用氩弧焊焊接封口，经氦泄漏检查达标后再进行脱气处理，控制所述脱气处理的温度为300℃，真空度＜0.002Pa，时间为5h；

(3)将步骤(2)脱气后的包套放入热等静压机中进行热等静压处理，控制所述热等静压处理的温度为395℃，压力为100MPa，时间为5h，然后去除所述包套，完成钴靶材与铜锌合金背板的扩散焊接。

实施例10

本实施例提供了一种钴靶材与铜锌合金背板的扩散焊接方法，所述扩散焊接方法包括如下步骤：

(1)准备纯度为5N直径为430mm的圆形钴靶材，在钴靶材的焊接面上，先采用白刚玉砂轮进行磨削以完成抛光处理，然后采用真空磁控溅射镀钛膜，控制所述钛膜的厚度为4.5μm，所述真空磁控溅射的电流为25A，偏压为130V，温度为150℃，时间为4h；准备带有凹槽的C46400铜锌合金背板，对所述凹槽的底面采用白刚玉砂轮进行磨削以完成抛光处理，并对所述凹槽进行圆度和装配尺寸公差的监测，保证430mm的圆形钴靶材能够刚好放入所述凹槽内；将镀有钛膜的钴靶材与铜锌合金背板进行清洗和干燥处理，再进行装配处理并整体放入包套中；

其中，所述清洗处理为在异丙醇中进行10min的超声波清洗，所述干燥处理为真空干燥处理，控制所述真空干燥处理的真空度＜0.01Pa，温度为75℃，时间为50min；在所述抛光处理之后，同样对钴靶材、铜锌合金背板进行上述清洗和干燥处理；

(2)将步骤(1)得到的包套采用氩弧焊焊接封口，经氦泄漏检查达标后再进行脱气处理，控制所述脱气处理的温度为400℃，真空度＜0.002Pa，时间为2h；

(3)将步骤(2)脱气后的包套放入热等静压机中进行热等静压处理，控制所述热等静压处理的温度为395℃，压力为150MPa，时间为3h，然后去除所述包套，完成钴靶材与铜锌合金背板的扩散焊接。

对比例1

本对比例提供了一种钴靶材与铜锌合金背板的扩散焊接方法，将步骤(1)所述钛膜替换为镍膜，其他条件和实施例1完全相同。

对比例2

本对比例提供了一种钴靶材与铜锌合金背板的扩散焊接方法，在步骤(1)所述镀有钛膜2的钴靶材1与铜锌合金背板3之间增设中间层，所述中间层为直径为400mm、厚度为2mm的圆形中间层，所述圆形中间层的材质为A1060纯铝，其他条件和实施例1完全相同。

将上述实施例和对比例得到的钴靶材组件进行如下测试：

(1)焊接结合率：利用超声波C扫描成像探伤仪检测，用于对比参考的标样的具体检测条件如表1所示，而检测得到的各钴靶材组件的焊接结合率如表2所示；

(2)焊接结合强度：利用拉伸试验机测量钴靶材与铜锌合金背板之间的焊接结合强度。

表1

检测条件	标样
		探头	5MHZ
材料声速	4800
		水距离	50-65mm
X轴间距	0.5mm
		Y轴间距	0.5mm
扫描速度	250mm/s
		阀值	TH＝60

表2

由表2可以得到以下几点：

(1)将实施例1与实施例2进行对比，实施例2由于增加了对钴靶材焊接面的螺纹处理，增大了钴靶材与铜锌合金背板之间的接触面积，进一步增大了两者之间的焊接结合强度；

(2)将实施例1与实施例3、4进行对比，由于实施例3的钛膜厚度仅为3μm，降低了钴靶材与铜锌合金背板之间的原子扩散速率，导致两者之间的焊接结合强度明显降低；虽然实施例4的钛膜厚度高达6μm，但是焊接结合强度并未明显提高，还会增加成本投入；

(3)将实施例1与实施例5、6进行对比，由于实施例5所述热等静压的温度为350℃，低于本发明所述390-400℃范围，降低了钴靶材与铜锌合金背板之间的原子扩散速率，导致焊接结合率以及焊接结合强度均明显降低；虽然实施例6所述热等静压的温度为410℃，高于本发明所述390-400℃范围，但是焊接结合强度并未明显提高，还会增加能耗成本；

(4)将实施例1与对比例1进行对比，由于对比例1将钛膜替换为镍膜，大大降低了钴靶材与铜锌合金背板之间的原子扩散速率，导致焊接结合率以及焊接结合强度均明显降低；

(5)将实施例1与对比例2进行对比，虽然对比例2增设了中间层，相应提高了钴靶材与铜锌合金背板之间的焊接结合强度，但是不仅增加了成本投入，还使得操作步骤繁琐，耗时耗力。

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 (10)

1.一种钴靶材与铜锌合金背板的扩散焊接方法，其特征在于，所述扩散焊接方法包括如下步骤：

(1)在钴靶材的焊接面上镀钛膜，将镀有钛膜的钴靶材与铜锌合金背板进行装配处理，然后整体放入包套中；

(2)将步骤(1)得到的包套封口后进行脱气处理；

(3)将步骤(2)脱气后的包套进行热等静压处理，然后去除所述包套，完成钴靶材与铜锌合金背板的扩散焊接。

2.根据权利要求1所述的扩散焊接方法，其特征在于，在步骤(1)所述镀钛膜之前，对所述钴靶材的焊接面依次进行抛光处理与螺纹处理；

优选地，所述抛光处理包括采用白刚玉砂轮进行磨削。

3.根据权利要求2所述的扩散焊接方法，其特征在于，所述螺纹处理包括铣削；

优选地，在所述螺纹处理得到的螺纹中，相邻两个螺纹凸起之间的螺距为0.4-0.5mm；

优选地，在所述螺纹处理得到的螺纹中，所述螺纹的螺深为0.1-0.2mm。

4.根据权利要求1-3任一项所述的扩散焊接方法，其特征在于，步骤(1)所述钛膜的厚度为4-5μm；

优选地，步骤(1)所述钛膜的镀膜方法为物理气相沉积，优选为真空磁控溅射；

优选地，所述真空磁控溅射的电流为15-25A，偏压为80-130V，温度为100-150℃，时间为4-5h。

5.根据权利要求1-4任一项所述的扩散焊接方法，其特征在于，在步骤(1)所述镀钛膜之后，所述装配处理之前，还包括对镀有钛膜的钴靶材与铜锌合金背板进行清洗和干燥处理；

优选地，所述清洗处理为超声波清洗；

优选地，所述清洗处理的清洗液包括异丙醇和/或乙醇；

优选地，所述清洗处理的时间为5-10min。

6.根据权利要求5所述的扩散焊接方法，其特征在于，所述干燥处理为真空干燥处理；

优选地，所述真空干燥处理的真空度＜0.01Pa；

优选地，所述真空干燥处理的温度为65-75℃；

优选地，所述真空干燥处理的时间为50-70min。

7.根据权利要求1-6任一项所述的扩散焊接方法，其特征在于，步骤(1)所述钴靶材的厚度为3.9-4.1mm。

8.根据权利要求1-7任一项所述的扩散焊接方法，其特征在于，步骤(2)所述包套封口采用氩弧焊焊接；

优选地，步骤(2)所述脱气处理的温度为300-400℃；

优选地，步骤(2)所述脱气处理的真空度＜0.002Pa；

优选地，步骤(2)所述脱气处理的时间为2-5h。

9.根据权利要求1-8任一项所述的扩散焊接方法，其特征在于，步骤(3)所述热等静压处理在热等静压机中进行；

优选地，步骤(3)所述热等静压处理的温度为390-400℃；

优选地，步骤(3)所述热等静压处理的压力为100-150MPa；

优选地，步骤(3)所述热等静压处理的时间为3-5h。

10.根据权利要求1-9任一项所述的扩散焊接方法，其特征在于，所述扩散焊接方法包括如下步骤：

(1)在钴靶材的焊接面上，先采用白刚玉砂轮进行磨削以完成抛光处理，再采用铣削进行螺纹处理，在所述螺纹处理得到的螺纹中，相邻两个螺纹凸起之间的螺距为0.4-0.5mm，所述螺纹的螺深为0.1-0.2mm，然后采用真空磁控溅射镀钛膜，控制所述钛膜的厚度为4-5μm，所述真空磁控溅射的电流为15-25A，偏压为80-130V，温度为100-150℃，时间为4-5h；将镀有钛膜的钴靶材与铜锌合金背板进行清洗和干燥处理，再进行装配处理并整体放入包套中；

其中，所述清洗处理为在异丙醇和/或乙醇中进行5-10min的超声波清洗，所述干燥处理为真空干燥处理，控制所述真空干燥处理的真空度＜0.01Pa，温度为65-75℃，时间为50-70min；

(2)将步骤(1)得到的包套采用氩弧焊焊接封口后进行脱气处理，控制所述脱气处理的温度为300-400℃，真空度＜0.002Pa，时间为2-5h；

(3)将步骤(2)脱气后的包套放入热等静压机中进行热等静压处理，控制所述热等静压处理的温度为390-400℃，压力为100-150MPa，时间为3-5h，然后去除所述包套，完成钴靶材与铜锌合金背板的扩散焊接。

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