CN114315174B - 一种加厚不透明石英玻璃板的焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种加厚不透明石英玻璃板的焊接方法。一种加厚不透明石英玻璃板的焊接方法，包括如下步骤：S1，对第一材质石英的焊接端面进行磨削加工，得到一个待焊接的第一坡口；S2，对第二材质石英进行磨削加工，达到目标厚度，焊接端面为平面；S3，在第二材质石英的焊接端面熔融石英玻璃件，石英玻璃件为与第一材质石英相同材质的石英玻璃件，得到另一个待焊接的第二坡口；S4，将第一坡口和第二坡口进行填料焊接，得到对焊成品。本发明适用于不透明石英玻璃厚板和透明石英玻璃的焊接，特别是厚度为20mm及以上，甚至是30mm以上不透明石英玻璃的焊接。

Description

一种加厚不透明石英玻璃板的焊接方法

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种加厚不透明石英玻璃板的焊接方法。

背景技术

石英玻璃材料及制品广泛应用于半导体芯片制程中，是半导体蚀刻、扩散、氧化等工序所需的承载器件与腔体耗材。为达到半导体制程对石英玻璃器件的要求，石英玻璃加工商通常会通过冷、热加工的方式精确控制石英材料的尺寸、面型和外观，但热加工方法控制难度大、合格率不高，一直是困扰行业的难题。特别是加厚石英材料的焊接，更是极易出现焊接不牢和加工过程开裂报废的问题。

半导体石英器件中经常会用到起保温、隔热作用的不透明石英，此类材料价格高昂，机械性能差于透明石英，因此只能在半导体石英器件的局部使用。在加工过程中不可避免的就会出现不透明石英与透明石英的焊接问题，当石英板较薄时，可以通过拼接完成，但是当石英板厚度超过20mm，甚至30mm时，已无法通过拼接完成，也无法得到清晰的不透明、透明石英焊接界面。

发明内容

本发明针对上述技术问题，目的在于提供一种加厚不透明石英玻璃板的焊接方法。

一种加厚不透明石英玻璃板的焊接方法，包括如下步骤：

S1，对第一材质石英的焊接端面进行磨削加工，得到一个待焊接的第一坡口；

S2，对第二材质石英进行磨削加工，达到目标厚度，焊接端面为平面；

S3，在所述第二材质石英的焊接端面熔融石英玻璃件，所述石英玻璃件为与所述第一材质石英相同材质的石英玻璃件，得到另一个待焊接的第二坡口；

S4，将所述第一坡口和所述第二坡口进行填料焊接，得到对焊成品。

优选的，所述第一材质石英为透明石英，所述第二材质石英为不透明石英，所述石英玻璃件为透明石英。

优选的，所述第二材质石英的厚度大于20mm，优选大于30mm。

优选的，步骤S3包括：

以所述第二材质石英的焊接端面为底面，熔融所述石英玻璃件，通过逐层堆焊的方式堆焊出一个待焊接的坡口，对所述坡口进行磨削加工，得到所述第二坡口。

优选的，在熔融所述石英玻璃件，通过逐层堆焊的方式堆焊出一个待焊接的坡口过程中，需要进行过程退火，防止出现开裂。优选，在进行到一半时，进行过程退火。

优选的，所述第二坡口采用横截面为梯形的四棱台。

优选的，所述第二坡口的高度是所述第二材质石英厚度的1/4-1/2，优选1/4-1/3。

优选的，所述石英玻璃件采用石英焊条、石英焊丝或石英片中的一种。

优选的，所述石英玻璃件采用石英焊丝，所述石英焊丝的直径为φ1mm-φ8mm，优选直径为φ2mm-φ6mm。

优选的，所述石英玻璃件采用石英片，所述石英片的厚度为1mm-5mm，优选厚度为2mm-3mm。

优选的，步骤S4包括：

将所述第一材质石英和所述第二材质石英通过石墨治具分别固定后，对所述第一坡口和所述第二坡口进行填料焊接，得到对焊成品，对所述对焊成品进行焊缝表面磨削加工，得到最终的焊接成品。

优选的，在进行填料焊接时所采用的填料为与所述第一材质石英相同材质的石英填料。

有益效果：本发明具有如下优点：

1、适用于不透明石英玻璃厚板和透明石英玻璃的焊接，特别是厚度为20mm及以上，甚至是30mm以上不透明石英玻璃的焊接；

2、可能得到清晰的不透明石英玻璃和透明石英玻璃之间的界面，符合焊接要求；

3、焊接过程简单方便，可操作性强。

附图说明

图1为本发明第二材质石英及第二坡口之间的截面示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本发明。

一种加厚不透明石英玻璃板的焊接方法，包括如下步骤：

S1，对第一材质石英的焊接端面进行磨削加工，得到一个待焊接的第一坡口。

本步骤中的第一材质石英为透明石英，第一材质石英的坡口的具体形状无限制。第一材质石英的厚度不小于20mm，优选不小于30mm。

S2，对第二材质石英进行磨削加工，达到目标厚度，焊接端面为平面。

本步骤中的第二材质石英为不透明石英，第二材质石英的目标厚度不小于20mm，优选不小于30mm。具体厚度可根据实际需求确定。第二材质石英的焊接端面不做斜面或坡口，本步骤中的焊接端面为平面是得到清晰不透明石英玻璃与透明石英玻璃材料界限的关键。

S3，在第二材质石英的焊接端面熔融石英玻璃件，石英玻璃件为与第一材质石英相同材质的石英玻璃件，得到另一个待焊接的第二坡口。

本步骤中的石英玻璃件为透明石英。石英玻璃件采用石英焊条、石英焊丝或石英片中的一种。当石英玻璃件采用石英焊丝时，石英焊丝的直径为φ1mm-φ8mm，优选直径为φ2mm-φ6mm。当石英玻璃件采用石英片时，石英片的厚度为1mm-5mm，优选厚度为2mm-3mm。

具体的，本步骤以第二材质石英的焊接端面为底面，熔融石英玻璃件，通过逐层堆焊的方式堆焊，堆焊过程中，优选在堆焊过程进行到一半时，需要进行过程退火，防止出现开裂。通过逐层堆焊的方式堆焊出一个待焊接的坡口，对坡口进行磨削加工，得到第二坡口。

本步骤中的第二坡口采用横截面为梯形的四棱台。这种结构的第二坡口，即可获得清晰的不透明与透明界面，又可获得牢固的焊接体，无气泡、夹杂和缺焊等问题，使得焊接质量高。参照图1，该第二坡口2的底面为第二材质石英1的焊接端面，第二坡口的高度h是第二材质石英1厚度H的1/4-1/2，优选1/4-1/3。

S4，将第一坡口和第二坡口进行填料焊接，得到对焊成品。

具体的，将第一材质石英和第二材质石英通过石墨治具分别固定后，对第一坡口和第二坡口进行填料焊接，得到对焊成品，对对焊成品进行焊缝表面磨削加工，得到最终的焊接成品。

在进行填料焊接时所采用的填料为与第一材质石英相同材质的石英填料。填料优选为透明石英填料。

实施例一：

S1，准备透明石英，对透明石英的焊接端面进行磨削加工，得到一个待焊接的第一坡口。

S2，准备不透明石英，对不透明石英进行磨削加工，达到20mm的目标厚度，焊接端面为平面，该平面为矩形面。

S3，在不透明石英的焊接端面上熔接透明石英焊丝，根据石英焊丝的直径，选用不同的火焰气体流量，目的是得到牢固和无气泡的透明石英层，在堆焊过程进行到一半时，需进行过程退火，防止出现开裂，通过逐层堆积石英焊丝，在不透明石英焊接端面堆积出梯形透明石英部分作为半成品的坡口，再进行机械加工，半成品的坡口打磨成横截面为梯形的四棱台作为第二坡口。该第二坡口高度h等于不透明石英厚度H的1/4。

S4，将第一坡口和第二坡口进行填料焊接，得到对焊成品。

实施例二：

S1，准备透明石英，对透明石英的焊接端面进行磨削加工，得到一个待焊接的第一坡口。

S2，准备不透明石英，对不透明石英进行磨削加工，达到30mm的目标厚度，焊接端面为平面，该平面为矩形面。

S3，在不透明石英的焊接端面上熔接透明石英片，根据石英片的厚度，选用不同的火焰气体流量，目的是得到牢固和无气泡的透明石英层，在堆焊过程进行到一半时，需进行过程退火，防止出现开裂，通过逐层堆积石英片，在不透明石英焊接端面堆积出梯形透明石英部分作为半成品的坡口，再进行机械加工，半成品的坡口打磨成横截面为梯形的四棱台作为第二坡口。该第二坡口高度h等于不透明石英厚度H的1/3。

S4，将第一坡口和第二坡口进行填料焊接，得到对焊成品。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种加厚不透明石英玻璃板的焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，对第一材质石英的焊接端面进行磨削加工，得到一个待焊接的第一坡口；

S2，对第二材质石英进行磨削加工，达到目标厚度，焊接端面为平面；

S3，在所述第二材质石英的焊接端面熔融石英玻璃件，所述石英玻璃件为与所述第一材质石英相同材质的石英玻璃件，得到另一个待焊接的第二坡口；

S4，将所述第一坡口和所述第二坡口进行填料焊接，得到对焊成品；

步骤S3包括：

以所述第二材质石英的焊接端面为底面，熔融所述石英玻璃件，通过逐层堆焊的方式堆焊出一个待焊接的坡口，对所述坡口进行磨削加工，得到所述第二坡口，所述第二坡口采用横截面为梯形的四棱台；

步骤S4中，在进行填料焊接时所采用的填料为与所述第一材质石英相同材质的石英填料；

所述第一材质石英为透明石英，所述第二材质石英为不透明石英，所述石英玻璃件为透明石英。

2.如权利要求1所述的一种加厚不透明石英玻璃板的焊接方法，其特征在于，所述第二材质石英的厚度不小于20mm。

3.如权利要求1所述的一种加厚不透明石英玻璃板的焊接方法，其特征在于，在熔融所述石英玻璃件，通过逐层堆焊的方式堆焊出一个待焊接的坡口过程中，需要进行过程退火，防止出现开裂。

4.如权利要求1所述的一种加厚不透明石英玻璃板的焊接方法，其特征在于，所述第二坡口的高度是所述第二材质石英厚度的1/4-1/2。

5.如权利要求1所述的一种加厚不透明石英玻璃板的焊接方法，其特征在于，所述石英玻璃件采用石英焊条、石英焊丝或石英片中的一种；

当所述石英玻璃件采用石英焊丝时，所述石英焊丝的直径为φ1mm-φ8mm；

当所述石英玻璃件采用石英片时，所述石英片的厚度为1mm-5mm。

6.如权利要求1所述的一种加厚不透明石英玻璃板的焊接方法，其特征在于，步骤S4包括：

将所述第一材质石英和所述第二材质石英通过石墨治具分别固定后，对所述第一坡口和所述第二坡口进行填料焊接，得到对焊成品，对所述对焊成品进行焊缝表面磨削加工，得到最终的焊接成品。

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