CN113458728A - 一种靶材组件及其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种靶材组件及其制备方法和用途，所述靶材组件包括靶材主体、中间层以及通过所述中间层与所述靶材主体相连的靶材背板；所述靶材主体包括溅射面，与所述溅射面通过第一倒角相连的主体侧面，与所述主体侧面通过第二倒角相连的主体喷砂面以及与所述溅射面相对的焊接面；所述焊接面上设置有螺纹；所述靶材背板与所述中间层相连一面为正面；所述靶材背板的正面上设置有与所述靶材背板同圆心的凹槽；所述凹槽的底部设置有螺纹；所述中间层设置于所述凹槽内；靶材组件通过优化整体结构，提高了靶材主体与靶材背板之间的焊接结合律以及焊接结合强度，减少了焊接过程中钛铝合金靶材开裂的情况，有利于工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于溅射靶材技术领域，具体涉及一种靶材组件及其制备方法和用途。
背景技术
现如今，移动数据的需求呈现出爆炸式增长的趋势，现有的移动通信系统和设备难以满足未来庞大的需求，所以，发展全新的5G通信技术迫在眉睫。新型通信技术对集成电路行业的要求更高。金属薄膜是电子信息产业中起核心支撑作用的战略性材料，而溅射靶材又是制备金属薄膜的关键源材料，主要应用于电子及信息产业，如集成电路、信息存储、液晶显示屏、激光存储器、电子控制器件等。钛铝合金靶材作为磁控溅射靶材的一种，应用十分广泛。在使用过程中，将钛铝合金靶材焊接在导电性与导热率良好、强度高的背板材料上，需保证钛铝合金与背板材料的焊接率与焊接强度，进而提高靶材使用的稳定性和金属薄膜的导电性。
然而钛铝合金作为活泼性金属，在焊接使用过程中存在诸多问题：(1)钛铝合金与氧亲和力大，表面容易生成一层稳定的氧化膜，从而影响钎料的润湿和铺展；(2)钛铝合金在加热过程中对氢、氧和氮具有吸附倾向，且温度越高，吸附越严重，从而使其塑性和韧性急剧降低；(3)钛铝合金能同大多数钎料发生化学反应，生成脆性化合物，造成接头变脆；(4)钛铝合金在加热时会发生相变和晶粒粗化，且温度越高，粗化越严重；(5)若钛铝合金靶材直接与背板进行热等静压焊接，高压力下钛铝合金靶材容易发生开裂，低压力下会导致靶材与背板结合强度不高，靶材组件在溅射机台上溅射时有脱焊掉落的风险。因此，如何提供一种新的钛铝合金靶材组件及其制备方法成为当前亟待解决的问题。
CN101648316A公开了一种靶材与背板的焊接结构及方法，该方法通过对钛靶材进行机械加工形成螺纹状，能将其表面的氧化层撕裂，对铝背板进行机械加工能使其表面的氧化层变薄，进而使钛靶材和铝背板之间的结合强度提高。但该方法并不能较好的适用于钛铝合金靶材及其背板的焊接。
CN112091401A公开了一种钛铝合金靶材及其焊接的方法，该方法包括以下步骤：(1)在钛铝合金靶材与背板之间设置一层纯铝中间层，在所述钛铝合金靶材远离背板的一侧设置纯铝盖板，形成装配组件，放入包套内，进行包套焊接；(2)包套进行脱气后，经扩散焊接，得到钛铝合金靶材组件。该方法前期需制作尺寸配套的纯铝盖板，后期焊接完成后还需将其初除去，增加生产成本，不适用于工业化生产。
综上所述，如何提供一种提高钛铝合金靶材与背板间的焊接率和焊接结合强度的方法成为当前迫切需要解决的问题。
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靶材组件及其制备方法和用途，所述靶材组件通过优化整体结构，提高了靶材主体与靶材背板之间的焊接结合律以及焊接结合强度，减少了焊接过程中钛铝合金靶材开裂的情况，有利于工业化生产。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种靶材组件，所述靶材组件包括靶材主体、中间层以及通过所述中间层与所述靶材主体相连的靶材背板；
所述靶材主体包括溅射面，与所述溅射面通过第一倒角相连的主体侧面，与所述主体侧面通过第二倒角相连的主体喷砂面以及与所述溅射面相对的焊接面；所述焊接面上设置有螺纹；
所述靶材背板与所述中间层相连一面为正面；所述靶材背板的正面上设置有与所述靶材背板同圆心的凹槽；所述凹槽的底部设置有螺纹；
所述中间层设置于所述凹槽内；所述靶材主体的最大直径与所述凹槽的直径相等；所述主体喷砂面所对应的厚度加上所述中间层的厚度等于所述凹槽的厚度。
本发明中，所述靶材组件通过在靶材主体和靶材背板之间设置中间层并分别在靶材主体和背板的焊接面设置螺纹，缓解了靶材主体和硬化后的背板扩散难度大的问题，降低了扩散焊接的难度，同时提高了靶材主体和背板之间的焊接结合率以及焊接结合强度，具有较好的工业化应用前景。
本发明中，凹槽的深度为中间层厚度的1.8-2.1倍。
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，所述靶材主体的材质包括钛铝合金。
优选地，所述靶材主体的电导率为3-5ms/m，例如3ms/m、3.5ms/m、4ms/m、4.5ms/m或5ms/m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，所述中间层的材质包括铝。
本发明中，所述中间层所用的铝包括A1060。
优选地，所述中间层的厚度为2-2.5mm。
本发明中，中间层的厚度需进行控制。若中间层过厚会对后续的溅射过程造成影响；若中间层过薄，则无法有效保障靶材主体和背板之间的焊接强度。
优选地，所述靶材背板包括铝合金背板。
本发明中，背板所使用的铝合金可以是A6061、A3003等。
优选地，所述靶材背板的电导率为24-26ms/m，例如24ms/m、24.5ms/m、25ms/m、25.5ms/m或26ms/m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，所述靶材主体溅射面的边缘处设置有沿径向向外且向下的斜面。
优选地，所述斜面的角度为15°。
优选地，所述主体侧面与所述主体喷砂面形成的夹角角度为75-85°，例如75°、77°、80°、82°、84°或85°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，控制主体侧面和喷砂面形成的夹角角度在75-85°，再加上后续的喷砂操作，可以吸附更多的溅射过程中产生的残余电子，防止异常。
作为本发明优选的技术方案，所述第一倒角的半径为1.2-1.7mm，例如1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm或1.7mm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，第一倒角的半径需进行控制。若半径过大，会导致吸附多余电子的效果变差；若半径过小，则会导致在溅射过程中出现异常放电的现象。
优选地，所述第二倒角的半径为0.8-1.2mm，例如0.8mm、0.9mm、1mm、1.1mm或1.2mm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。
本发明中，第二倒角的半径同样需进行控制。若半径过大，会导致在溅射过程中出现异常放电的现象；若半径过小，则会导致吸附多余电子的效果变差。
作为本发明优选的技术方案，所述靶材背板与所述凹槽相连的正面上设置有背板喷砂面。
优选地，所述靶材组件还包括喷砂区域；所述喷砂区域包括主体侧面、主体喷砂面以及背板喷砂面。
本发明中，所述背板喷砂面是指完成所有加工程序后的背板喷砂面。
作为本发明优选的技术方案，所述螺纹的螺距独立地为0.3-0.4mm，例如0.3mm、0.32mm、0.34mm、0.35mm、0.36mm、0.38mm或0.4mm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，所述螺纹的深度独立地为0.1-0.2mm，例如0.1mm、0.12mm、0.15mm、0.17mm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。
本发明中螺纹的螺距和深度均对焊接效果具有一定的影响。若螺距过大且深度过浅，则会导致咬合困难；若螺距过小且深度过深，则会增加加工难度，且在加工过程中尖角处易产生杂削，难清理。
第二方面，本发明提供了一种上述的靶材组件的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)机加工出靶材背板正面上的凹槽；然后对靶材主体的焊接面以及靶材背板凹槽的底部进行车螺纹；
(2)将加工后的靶材主体、中间层和靶材背板进行装配，装配后放入包套中依次进行脱气处理和热等静压处理，得到靶材组件。
本发明中，所述方法采用热等静压的方法，并根据靶材组件的结构，对钛铝合金对传统的制备方法进行了改进，工艺流程简单，具有较好的工业化应用前景。
本发明中，步骤(1)对靶材背板机加工出凹槽后，为了后续粘贴电工胶带和喷砂还需对背板喷砂面区域进行进一步的加工。在整体加工流程中，背板喷砂面包括两种状态：①粘贴电工胶带时期，所述背板喷砂面包括沿径向向外，与所述凹槽相连的平面喷砂面以及与所述平面喷砂面相连的沿径向内且向下的斜面喷砂面，该斜面喷砂面与所述背板喷砂面形成的角度为170°；②撕除电工胶带后，进行喷砂前，要对喷砂区域进行车削，即将斜面喷砂面削平，此时所述背板喷砂面包括上述的平面喷砂面以及斜面喷砂面垂直投影到背板上的平面部分。
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述靶材主体、中间层和靶材背板进行装配前先进行预处理。
优选地，所述预处理依次包括超声清洗和真空干燥。
优选地，所述超声清洗采用异丙醇进行。
优选地，所述真空干燥的压力不大于0.01Pa，例如0.001Pa、0.003Pa、0.005Pa、0.008Pa或0.01Pa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，所述真空干燥的时间不少于60min，例如60min、65min、70min、75min、80min或85min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)所述脱气处理的温度为300-400℃，例如300℃、320℃、340℃、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)所述脱气处理的压力不超过0.002Pa，例如0.0001Pa、0.0003Pa、0.0005Pa、0.001Pa或0.002Pa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)所述脱气处理的时间为2.5-3.5h，例如2.5h、2.8h、3h、3.2h或3.5h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。
优选地，步骤(2)所述热等静压处理的温度为400-500℃，例如400℃、420℃、440℃、460℃、480℃或500℃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)所述热等静压处理的压力不小于105MPa，例如105MPa、110MPa、115MPa、120MPa或125MPa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)所述热等静压处理的时间为4.5-6h，例如4.5h、4.8h、5h、5.3h、5.5h、5.7h或6h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(2)所述热等静压处理后进行校平检测。
本发明中，所述校平检测标准包括：1)靶材主体溅射面的外缘(D≥420mm)平面度小于1mm；2)靶材主体溅射面的中心部位(D<420mm)平面度小于0.5mm。
优选地，所述校平检测后对所述靶材主体的溅射面边缘车削15°沿径向向外且向下的斜面。
优选地，车削所述斜面后对所述喷砂区域粘贴电工胶带。
优选地，粘贴所述电工胶带后对所述靶材主体的溅射面、靶材背板的正面以及靶材背的侧面进行抛光。
优选地，所述抛光后所述靶材主体溅射面的粗糙度不大于1.3μm，例如0.8μm、0.9μm、1μm、1.1μm、1.2μm或1.3μm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，所述抛光后对所述喷砂区域依次进行车削和喷砂。
本发明中，对喷砂区域进行车削即是将上述的与所述背板喷砂面相连的沿径向内且向下的斜面削平，为后续喷砂做准备。
优选地，所述喷砂后的粗糙度为7-10μm，例如7μm、7.5μm、8μm、8.5μm、9μm、9.5μm或10μm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，靶材组件中涉及到的其他各类孔、槽均为常规靶材组件所有，这里不再赘述。
第三方面，本发明提供了上述靶材组件的用途，所述靶材组件用于PVD溅射镀膜。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明所述靶材组件通过在靶材主体和靶材背板之间设置中间层并分别在靶材主体和背板的焊接面设置螺纹，缓解了靶材主体和硬化后的背板扩散难度大的问题，降低了扩散焊接的难度，同时提高了靶材主体和背板之间的焊接结合率以及焊接结合强度，使得焊接结合率达90.4％以上，焊接结合强度达69.7MPa以上；并且通过进一步控制螺纹的条件参数，使得焊接结合率提升到99％以上，焊接结合强度提升到80.7MPa以上；
(2)本发明所述制备方法工艺流程简单，具有较好的工业化应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的靶材组件的正视结构示意图；
图2是本发明实施例1提供的靶材组件正视结构示意图中A圈的放大图；
其中，1-靶材主体，2-中间层，3-靶材背板，4-溅射面，5-第一倒角，6-主体侧面，7-第二倒角，8-螺纹，9-斜面，10-喷砂区域。
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。
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靶材组件及其制备方法，所述靶材组件的正视结构示意图如图1所示，其中A圈的放大图如图2所示。
所述靶材组件包括靶材主体1、中间层2以及通过所述中间层2与所述靶材主体1相连的靶材背板3；所述靶材主体1为电导率为3ms/m钛铝合金(Ti-50at％Al)，直径为454mm；中间层2为A1060铝、靶材背板3为电导率为24ms/m的A6061铝，直径为524mm。
所述靶材主体1包括溅射面4，与所述溅射面4通过第一倒角5相连的主体侧面6，与所述主体侧面6通过第二倒角7相连的主体喷砂面以及与所述溅射面4相对的焊接面；所述第一倒角5的半径为1.5mm，所述第二倒角7的半径为1mm；
所述靶材主体1溅射面4的边缘处设置有沿径向向外且向下的斜面9，所述斜面9的角度为15°；所述主体侧面6与所述主体喷砂面形成的夹角角度为80°；所述焊接面上设置有螺距为0.35mm、深度为0.15mm的螺纹8。
所述靶材背板3与所述中间层2相连一面为正面；所述靶材背板3的正面上设置有与所述靶材背板3同圆心的直径为454mm，深度为4.15mm的凹槽；所述凹槽的底部设置有螺距为0.32mm、深度为0.13mm的螺纹8；所述靶材背板3与所述凹槽相连的正面上设置有背板喷砂面。
所述靶材组件还包括喷砂区域10，所述喷砂区域10包括主体侧面6、主体喷砂面以及背板喷砂面。
所述中间层2的厚度为2mm，设置于所述凹槽内；所述靶材主体1的最大直径与所述凹槽的直径相等；所述主体喷砂面所对应的厚度加上所述中间层2的厚度等于所述凹槽的厚度。
上述靶材组件的制备方法包括以下步骤：
(1)沿径向向外机加工出靶材背板3正面上的凹槽、与所述凹槽相连的平面喷砂面以及与所述平面喷砂面相连的沿径向内、向下的斜面喷砂面，所述斜面喷砂面与所述背平面喷砂面形成的角度为170°；然后对靶材主体1的焊接面以及靶材背板3凹槽的底部进行车螺纹8；
(2)将加工后的靶材主体1、中间层2和靶材背板3进行采用异丙醇超声清洗10min，再在0.01Pa的条件下干燥60min；清洗完毕后进行装配，装配后放入包套中在350℃、0.002Pa的条件下脱气3h，再在450℃、105MPa的条件下热等静压5h；
热等静压处理后的靶材组件再依次进行以下步骤：溅射面4校平检测，边缘平面度为0.8mm，中心部位平面度为0.3mm；将所述靶材主体1的溅射面4边缘车削出15°沿径向向外且向下的斜面9；对所述喷砂区域10粘贴3M电工胶带；对所述靶材主体1的溅射面4、靶材背板3的正面以及靶材背板3的侧面进行抛光，抛光后靶材主体1溅射面4的粗糙度为1μm；对所述喷砂区域10进行车削，即将斜面喷砂面削平，然后进行喷砂，喷砂后的粗糙度为7μm，喷砂完成后得到靶材组件。
实施例2：
本实施例提供了一种靶材组件及其制备方法，所述靶材组件包括靶材主体1、中间层2以及通过所述中间层2与所述靶材主体1相连的靶材背板3；所述靶材主体1为电导率为5ms/m钛铝合金(Ti-50at％Al)，直径为454mm；中间层2为A1060铝、靶材背板3为电导率为26ms/m的A6061铝，直径为524mm。
所述靶材主体1包括溅射面4，与所述溅射面4通过第一倒角5相连的主体侧面6，与所述主体侧面6通过第二倒角7相连的主体喷砂面以及与所述溅射面4相对的焊接面；所述第一倒角5的半径为1.2mm，所述第二倒角7的半径为0.8mm；
所述靶材主体1溅射面4的边缘处设置有沿径向向外且向下的斜面9，所述斜面9的角度为15°；所述主体侧面6与所述主体喷砂面形成的夹角角度为75°；所述焊接面上设置有螺距为0.3mm、深度为0.1mm的螺纹8。
所述靶材背板3与所述中间层2相连一面为正面；所述靶材背板3的正面上设置有与所述靶材背板3同圆心的直径为454mm，深度为7.35mm的凹槽；所述凹槽的底部设置有螺距为0.3mm、深度为0.1mm的螺纹8；所述靶材背板3与所述凹槽相连的正面上设置有背板喷砂面。
所述靶材组件还包括喷砂区域10，所述喷砂区域10包括主体侧面6、主体喷砂面以及背板喷砂面。
所述中间层2的厚度为4mm，设置于所述凹槽内；所述靶材主体1的最大直径与所述凹槽的直径相等；所述主体喷砂面所对应的厚度加上所述中间层2的厚度等于所述凹槽的厚度。
上述靶材组件的制备方法包括以下步骤：
(1)沿径向向外机加工出靶材背板3正面上的凹槽、与所述凹槽相连的平面喷砂面以及与所述平面喷砂面相连的沿径向内、向下的斜面喷砂面，所述斜面喷砂面与所述背平面喷砂面形成的角度为170°；然后对靶材主体1的焊接面以及靶材背板3凹槽的底部进行车螺纹8；
(2)将加工后的靶材主体1、中间层2和靶材背板3进行采用异丙醇超声清洗15min，再在0.005Pa的条件下干燥70min；清洗完毕后进行装配，装配后放入包套中在300℃、0.001Pa的条件下脱气3.5h，再在400℃、110MPa的条件下热等静压6h；
热等静压处理后的靶材组件再依次进行以下步骤：溅射面4校平检测，边缘平面度为0.9mm，中心部位平面度为0.4mm；将所述靶材主体1的溅射面4边缘车削出15°沿径向向外且向下的斜面9；对所述喷砂区域10粘贴3M电工胶带；对所述靶材主体1的溅射面4、靶材背板3的正面以及靶材背板的侧面进行抛光，抛光后靶材主体1溅射面4的粗糙度为1.2μm；对所述喷砂区域10进行车削，即将斜面喷砂面削平，然后进行喷砂，喷砂后的粗糙度为10μm，喷砂完成后得到靶材组件。
实施例3：
本实施例提供了一种靶材组件及其制备方法，所述靶材组件包括靶材主体1、中间层2以及通过所述中间层2与所述靶材主体1相连的靶材背板3；所述靶材主体1为电导率为4ms/m钛铝合金(Ti-50at％Al)，直径为454mm；中间层2为A1060铝、靶材背板3为电导率为25ms/m的A6061铝，直径为524mm。
所述靶材主体1包括溅射面4，与所述溅射面4通过第一倒角5相连的主体侧面6，与所述主体侧面6通过第二倒角7相连的主体喷砂面以及与所述溅射面4相对的焊接面；所述第一倒角5的半径为1.7mm，所述第二倒角7的半径为1.2mm；
所述靶材主体1溅射面4的边缘处设置有沿径向向外且向下的斜面9，所述斜面9的角度为15°；所述主体侧面6与所述主体喷砂面形成的夹角角度为85°；所述焊接面上设置有螺距为0.4mm、深度为0.2mm的螺纹8。
所述靶材背板3与所述中间层2相连一面为正面；所述靶材背板3的正面上设置有与所述靶材背板3同圆心的直径为454mm，深度为6mm的凹槽；所述凹槽的底部设置有螺距为0.4mm、深度为0.2mm的螺纹8；所述靶材背板3与所述凹槽相连的正面上设置有背板喷砂面。
所述靶材组件还包括喷砂区域10，所述喷砂区域10包括主体侧面6、主体喷砂面以及背板喷砂面。
所述中间层2的厚度为3mm，设置于所述凹槽内；所述靶材主体1的最大直径与所述凹槽的直径相等；所述主体喷砂面所对应的厚度加上所述中间层2的厚度等于所述凹槽的厚度。
上述靶材组件的制备方法包括以下步骤：
(1)沿径向向外机加工出靶材背板3正面上的凹槽、与所述凹槽相连的平面喷砂面以及与所述平面喷砂面相连的沿径向内、向下的斜面喷砂面，所述斜面喷砂面与所述背平面喷砂面形成的角度为170°；然后对靶材主体1的焊接面以及靶材背板3凹槽的底部进行车螺纹8；
(2)将加工后的靶材主体1、中间层2和靶材背板3进行采用异丙醇超声清洗10min，再在0.007Pa的条件下干燥65min；清洗完毕后进行装配，装配后放入包套中在400℃、0.0008Pa的条件下脱气2.5h，再在500℃、115MPa的条件下热等静压4.5h；
热等静压处理后的靶材组件再依次进行以下步骤：溅射面4校平检测，边缘平面度为0.8mm，中心部位平面度为0.4mm；将所述靶材主体1的溅射面4边缘车削出15°沿径向向外且向下的斜面9；对所述喷砂区域10粘贴3M电工胶带；对所述靶材主体1的溅射面4、靶材背板3的正面以及靶材背的侧面进行抛光，抛光后靶材主体1溅射面4的粗糙度为1.1μm；对所述喷砂区域10进行车削，即将斜面喷砂面削平，然后进行喷砂，喷砂后的粗糙度为8μm，喷砂完成后得到靶材组件。
实施例4：
本实施例提供了一种靶材组件，所述靶材组件参照实施例2中的靶材组件，区别仅在于：靶材主体1焊接面和靶材背板3凹槽底部螺纹8的螺距均为0.2mm。
实施例5：
本实施例提供了一种靶材组件，所述靶材组件参照实施例3中的靶材组件，区别仅在于：靶材主体1的焊接面和靶材背板3凹槽底部的螺纹8的螺距均为0.5mm。
实施例6：
本实施例提供了一种靶材组件，所述靶材组件参照实施例2中的靶材组件，区别仅在于：靶材主体1的焊接面和靶材背板3凹槽底部的螺纹8的深度均为0.05mm。
实施例7：
本实施例提供了一种靶材组件，所述靶材组件参照实施例2中的靶材组件，区别仅在于：靶材主体1的焊接面和靶材背板3凹槽底部的螺纹8的深度均为0.3mm。
实施例8：
本实施例提供了一种靶材组件，所述靶材组件参照实施例2中的靶材组件，区别仅在于：所述主体侧面6与所述主体喷砂面形成的夹角角度为60°。
实施例9：
本实施例提供了一种靶材组件，所述靶材组件参照实施例3中的靶材组件，区别仅在于：所述主体侧面6与所述主体喷砂面形成的夹角角度为90°。
实施例10：
本实施例提供了一种靶材组件及其制备方法，所述靶材组件参照实施例1中的靶材组件。
所述制备方法参照实施例1中的制备方法，区别仅在于：步骤(2)中热等静压的压力为95MPa。
对比例1：
本对比例提供了一种靶材组件，所述靶材组件参照实施例1中的靶材组件，区别仅在于：靶材主体1的焊接面与靶材背板3的凹槽底部均不设置螺纹8。
对比例2：
本对比例提供了一种靶材组件，所述靶材组件参照实施例1中的靶材组件，区别仅在于：靶材主体1的焊接面不设置螺纹8。
对比例3：
本对比例提供了一种靶材组件，所述靶材组件参照实施例1中的靶材组件，区别仅在于：靶材背板3的凹槽底部不设置螺纹8。
测定实施例1-10和对比例1-3得到的靶材组件的焊接结合率和焊接结合强度，结果如表1所示。
表1
实施例1-3采用本发明所述的靶材组件结构，有效提高了靶材主体与靶材背板之间的焊接结合率和焊接结合强度，使焊接结合率均达99％以上，焊接结合强度均达80.7MPa以上；实施例4-5减小或增大了螺纹的螺距，导致焊接结合强度下降；实施例6-7减小或增大了螺纹的深度，同样导致了焊接结合的强度下降；实施例8-9减小或增大了主体侧面与主体喷砂面之间的夹角角度，虽然焊接结合强度较高，但导致溅射过程中吸附的多余电子变少，存在放电异常现象；实施例10减小了制备靶材组件过程中热等静压的压力，明显降低了焊接结合率与焊接结合强度。
而对比例1中没有设置螺纹结构，焊接结合强度仅为46.4MPa；对比例2-3仅在靶材背板的凹槽底部或靶材主体的焊接面设置了螺纹，焊接结合强度提升有限。
综合上述实施例和对比例可以看出，本发明所述靶材组件通过在靶材主体和靶材背板之间设置中间层并分别在靶材主体和背板的焊接面设置螺纹，缓解了靶材主体和硬化后的背板扩散难度大的问题，降低了扩散焊接的难度，同时提高了靶材主体和背板之间的焊接结合率以及焊接结合强度，使得焊接结合率达90.4％以上，焊接结合强度达69.7MPa以上；并且通过进一步控制螺纹的条件参数，使得焊接结合率提升到99％以上，焊接结合强度提升到80.7MPa以上；所述制备方法工艺流程简单，具有较好的工业化应用前景。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的产品和详细方法，但本发明并不局限于上述产品和详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述产品和详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明操作的等效替换及辅助操作的添加、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 (10)
1.一种靶材组件，其特征在于，所述靶材组件包括靶材主体、中间层以及通过所述中间层与所述靶材主体相连的靶材背板；
所述靶材主体包括溅射面，与所述溅射面通过第一倒角相连的主体侧面，与所述主体侧面通过第二倒角相连的主体喷砂面以及与所述溅射面相对的焊接面；所述焊接面上设置有螺纹；
所述靶材背板与所述中间层相连一面为正面；所述靶材背板的正面上设置有与所述靶材背板同圆心的凹槽；所述凹槽的底部设置有螺纹；
所述中间层设置于所述凹槽内；所述靶材主体的最大直径与所述凹槽的直径相等；所述主体喷砂面所对应的厚度加上所述中间层的厚度等于所述凹槽的厚度。
2.根据权利要求1所述的靶材组件，其特征在于，所述靶材主体的材质包括钛铝合金；
优选地，所述靶材主体的电导率为3-5ms/m；
优选地，所述中间层的材质包括铝；
优选地，所述中间层的厚度为2-2.5mm；
优选地，所述靶材背板包括铝合金背板；
优选地，所述靶材背板的电导率为24-26ms/m。
3.根据权利要求1或2所述的靶材组件，其特征在于，所述靶材主体溅射面的边缘处设置有沿径向向外且向下的斜面；
优选地，所述斜面的角度为15°；
优选地，所述主体侧面与所述主体喷砂面形成的夹角角度为75-85°。
4.根据权利要求1-3任一项所述的靶材组件，其特征在于，所述第一倒角的半径为1.2-1.7mm；
优选地，所述第二倒角的半径为0.8-1.2mm。
5.根据权利要求1-4任一项所述的靶材组件，其特征在于，所述靶材背板与所述凹槽相连的正面上设置有背板喷砂面；
优选地，所述靶材组件还包括喷砂区域；所述喷砂区域包括主体侧面、主体喷砂面以及背板喷砂面。
6.根据权利要求1-5任一项所述的靶材组件，其特征在于，所述螺纹的螺距独立地为0.3-0.4mm；
优选地，所述螺纹的深度独立地为0.1-0.2mm。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的靶材组件的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)机加工出靶材背板正面上的凹槽；然后对靶材主体的焊接面以及靶材背板凹槽的底部进行车螺纹；
(2)将加工后的靶材主体、中间层和靶材背板进行装配，装配后放入包套中依次进行脱气处理和热等静压处理，得到靶材组件。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述靶材主体、中间层和靶材背板进行装配前先进行预处理；
优选地，所述预处理依次包括超声清洗和真空干燥；
优选地，所述超声清洗采用异丙醇进行；
优选地，所述真空干燥的压力不大于0.01Pa；
优选地，所述真空干燥的时间不少于60min；
优选地，步骤(2)所述脱气处理的温度为300-400℃；
优选地，步骤(2)所述脱气处理的压力不超过0.002Pa；
优选地，步骤(2)所述脱气处理的时间为2.5-3.5h；
优选地，步骤(2)所述热等静压处理的温度为400-500℃；
优选地，步骤(2)所述热等静压处理的压力不小于105MPa；
优选地，步骤(2)所述热等静压处理的时间为4.5-6h。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述热等静压处理后进行校平检测；
优选地，所述校平检测后对所述靶材主体的溅射面边缘车削15°的沿径向向外且向下的斜面；
优选地，车削所述斜面后对所述喷砂区域粘贴电工胶带；
优选地，粘贴所述电工胶带后对所述靶材主体的溅射面、靶材背板的正面以及靶材背的侧面进行抛光；
优选地，所述抛光后所述靶材主体溅射面的粗糙度不大于1.3μm；
优选地，所述抛光后对所述喷砂区域依次进行车削和喷砂；
优选地，所述喷砂后的粗糙度为7-10μm。
10.根据权利要求1-6任一项所述靶材组件的用途，其特征在于，所述靶材组件用于PVD溅射镀膜。
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