CN114393449A - 一种钼背板基底的单晶硅靶材制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种钼背板基底的单晶硅靶材制备方法，所述制备方法包括：对单晶硅靶材焊接面依次进行打磨处理以及PVD镀膜处理，得到预处理单晶硅靶材；对钼背板焊接面进行打磨处理，得到预处理钼背板；使用焊料对所述预处理单晶硅靶材的焊接面以及所述预处理钼背板的焊接面分别独立地进行浸润处理；将所述预处理单晶硅靶材以及所述预处理钼背板进行组装，在加压条件下冷却后得到所述钼背板基底的单晶硅靶材。所述制备方法可有效提高焊接层厚度，进而提高焊接结合率以及成品率。
Description
技术领域
本发明属于靶材制造领域，涉及一种单晶硅靶材制备方法，尤其涉及一种钼背板基底的单晶硅靶材制备方法。
背景技术
单晶硅靶材进行钎焊时由于材料浸润性相对较低，直接进行钎焊难以在表面扩散形成铟层，焊接后靶材焊接层厚度很薄，甚至流失殆尽，导致靶材抗拉强度低，缺陷多，容易产生脱焊风险。钼金属作为单晶硅靶材用背板，亦存在浸润性不佳，难浸润等问题，在焊接后容易出现与单晶硅靶脱焊风险。
CN107620048A提供了一种硅靶材结构及其制造方法以及硅靶材组件的制造方法，所述制造方法包括，提供硅靶材，所述硅靶材具有焊接面；采用化学镀工艺，在所述硅靶材焊接面上形成铜镀层。化学镀液的温度为60℃～65℃，温度波动范围在±2℃内，pH值为12～12.5，pH值波动范围在±0.2内；对化学镀液进行搅拌处理，且搅拌时长为2min～3min；化学镀液的装载量为0.5dm2/L～1.5dm2/L，铜的质量百分比大于或等于80％，铜镀层的厚度为5μm～12μm。
发明内容
为解决上述技术问题，本申请提供一种钼背板基底的单晶硅靶材制备方法，所述制备方法可有效提高焊接层厚度，进而提高焊接结合率以及成品率。
为达到上述技术效果，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种钼背板基底的单晶硅靶材制备方法，所述制备方法包括：
对单晶硅靶材焊接面依次进行打磨处理以及PVD镀膜处理，得到预处理单晶硅靶材；
对钼背板焊接面进行打磨处理，得到预处理钼背板；
使用焊料对所述预处理单晶硅靶材的焊接面以及所述预处理钼背板的焊接面分别独立地进行浸润处理；
将所述预处理单晶硅靶材以及所述预处理钼背板进行组装，在加压条件下冷却后得到所述钼背板基底的单晶硅靶材。
本发明中，通过对单晶硅靶材的焊接面进行打磨处理和PVD镀膜处理，提高焊接面的粗糙度，以及提高焊接面与焊料的相容性，从而提高单晶硅靶材焊接面焊料的保留量；同样的，对钼背板焊接面的打磨处理，也提高了钼背板焊接面焊料的保留量，进而提高钎焊效果。
作为本发明优选的技术方案，对所述单晶硅靶材焊接面进行打磨处理的方法为使用至少两种型号的砂纸进行打磨处理。
优选地，所述砂纸的型号包括240#、400#、600#或800#中的任意一种或至少两种的组合，进一步优选为依次使用240#、400#、600#以及800#砂纸进行打磨处理。
作为本发明优选的技术方案，所述PVD镀膜处理为PVD镀镍膜。
优选地，所述镍膜而对厚度为3～5μm，如3.2μm、3.5μm、3.8μm、4μm、4.2μm、4.5μm或4.8μm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，对所述钼背板焊接面进行打磨处理方法为使用至少两种型号的砂纸进行打磨处理。
优选地，所述砂纸的型号包括240#、400#、600#或800#中的任意一种或至少两种的组合，进一步优选为依次使用240#、400#、600#以及800#砂纸进行打磨处理。
作为本发明优选的技术方案，所述预处理单晶硅靶材的浸润处理在加热以及超声条件下进行。
优选地，所述加热的温度为200～250℃，如205℃、210℃、215℃、220℃、225℃、230℃、235℃、240℃或245℃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，所述加热的升温速率为3～6℃/min，如3.5℃/min、4℃/min、4.5℃/min、5℃/min或5.5℃/min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，所述超声的时间为30～60min，如35min、40min、45min、50min或55min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，所述预处理钼背板的浸润处理依次在第一钢刷、第一超声、第二钢刷以及第二超声的条件下进行。
作为本发明优选的技术方案，所述第一钢刷的时间为10～30min，如12min、15min、18min、20min、22min、25min或28min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，所述第一超声的时间为20～40min，如22min、25min、28min、30min、32min、35min或38min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，所述第二钢刷的时间为20～40min，如22min、25min、28min、30min、32min、35min或38min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，所述第二超声的时间为20～40min，如22min、25min、28min、30min、32min、35min或38min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，通过对打磨方式进行优化，使得焊接面粗糙度达到最佳状态，同时通过对浸润工艺和条件的优化，二者相互配合，进一步提高了钎焊效果。
作为本发明优选的技术方案，所述组装前在所述钼背板的焊接面上放置至少3根0.3～0.7mm直径的铜丝。其中根数可以是3根、4根或5根等，直径可以是0.35mm、0.4mm、0.45mm、0.5mm、0.55mm、0.6mm或0.65mm等，但并不仅限于所列举的数值，上述各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，所述加压的方法为在组装后的单晶硅靶材表面依次放置隔热硅胶、木块以及配重块。
优选地，所述配重块的重量为20～40kg，如22kg、25kg、28kg、30kg、32kg、35kg或38kg等，但并不仅限于所列举的数值，上述各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，所述钼背板基底的单晶硅靶材制备方法包括以下步骤：
对单晶硅靶材焊接面依次进行打磨处理以及PVD镀镍膜处理，所述镍膜而对厚度为3～5μm，所述打磨处理为依次使用240#、400#、600#以及800#砂纸进行打磨处理，得到预处理单晶硅靶材；
对钼背板焊接面进行打磨处理，所述打磨处理为依次使用240#、400#、600#以及800#砂纸进行打磨处理，得到预处理钼背板；
使用焊料对所述预处理单晶硅靶材的焊接面以及所述预处理钼背板的焊接面分别独立地进行浸润处理；
所述预处理单晶硅靶材的浸润处理在加热以及超声条件下进行，加热的温度为200～250℃，升温速率为3～6℃/min，所述超声的时间为30～60min；
所述预处理钼背板的浸润处理依次在第一钢刷、第一超声、第二钢刷以及第二超声的条件下进行，所述第一钢刷的时间为10～30min，所述第一超声的时间为20～40min，所述第二钢刷的时间为20～40min，所述第二超声的时间为20～40min；
在所述钼背板的焊接面上放置至少3根0.3～0.7mm直径的铜丝，将所述预处理单晶硅靶材以及所述预处理钼背板进行组装，在组装后的单晶硅靶材表面依次放置隔热硅胶、木块以及20～40kg的配重块，冷却后得到所述钼背板基底的单晶硅靶材。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本申请提供一种钼背板基底的单晶硅靶材制备方法，所述制备方法可有效提高焊接层厚度，进而提高焊接结合率以及成品率。
具体实施方式
为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本申请提供一种钼背板基底的单晶硅靶材制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
对单晶硅靶材焊接面依次进行打磨处理以及PVD镀镍膜处理，所述镍膜而对厚度为3μm，所述打磨处理为依次使用240#、400#、600#以及800#砂纸进行打磨处理，得到预处理单晶硅靶材；
对钼背板焊接面进行打磨处理，所述打磨处理为依次使用240#、400#、600#以及800#砂纸进行打磨处理，得到预处理钼背板；
使用铟焊料对所述预处理单晶硅靶材的焊接面以及所述预处理钼背板的焊接面分别独立地进行浸润处理；
所述预处理单晶硅靶材的浸润处理在加热以及超声条件下进行，加热的温度为200℃，升温速率为3℃/min，所述超声的时间为60min；
所述预处理钼背板的浸润处理依次在第一钢刷、第一超声、第二钢刷以及第二超声的条件下进行，所述第一钢刷的时间为10min，所述第一超声的时间为20min，所述第二钢刷的时间为20min，所述第二超声的时间为20min；
在所述钼背板的焊接面上放置3根0.5mm直径的铜丝，将所述预处理单晶硅靶材以及所述预处理钼背板进行组装，在组装后的单晶硅靶材表面依次放置隔热硅胶、木块以及20kg的配重块，冷却后得到所述钼背板基底的单晶硅靶材。
实施例2
本申请提供一种钼背板基底的单晶硅靶材制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
对单晶硅靶材焊接面依次进行打磨处理以及PVD镀镍膜处理，所述镍膜而对厚度为5μm，所述打磨处理为依次使用240#、400#、600#以及800#砂纸进行打磨处理，得到预处理单晶硅靶材；
对钼背板焊接面进行打磨处理，所述打磨处理为依次使用240#、400#、600#以及800#砂纸进行打磨处理，得到预处理钼背板；
使用铟焊料对所述预处理单晶硅靶材的焊接面以及所述预处理钼背板的焊接面分别独立地进行浸润处理；
所述预处理单晶硅靶材的浸润处理在加热以及超声条件下进行，加热的温度为250℃，升温速率为6℃/min，所述超声的时间为30min；
所述预处理钼背板的浸润处理依次在第一钢刷、第一超声、第二钢刷以及第二超声的条件下进行，所述第一钢刷的时间为30min，所述第一超声的时间为40min，所述第二钢刷的时间为40min，所述第二超声的时间为40min；
在所述钼背板的焊接面上放置3根0.5mm直径的铜丝，将所述预处理单晶硅靶材以及所述预处理钼背板进行组装，在组装后的单晶硅靶材表面依次放置隔热硅胶、木块以及40kg的配重块，冷却后得到所述钼背板基底的单晶硅靶材。
实施例3
本申请提供一种钼背板基底的单晶硅靶材制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
对单晶硅靶材焊接面依次进行打磨处理以及PVD镀镍膜处理，所述镍膜而对厚度为4μm，所述打磨处理为依次使用240#、400#、600#以及800#砂纸进行打磨处理，得到预处理单晶硅靶材；
对钼背板焊接面进行打磨处理，所述打磨处理为依次使用240#、400#、600#以及800#砂纸进行打磨处理，得到预处理钼背板；
使用铟焊料对所述预处理单晶硅靶材的焊接面以及所述预处理钼背板的焊接面分别独立地进行浸润处理；
所述预处理单晶硅靶材的浸润处理在加热以及超声条件下进行，加热的温度为240℃，升温速率为5℃/min，所述超声的时间为40min；
所述预处理钼背板的浸润处理依次在第一钢刷、第一超声、第二钢刷以及第二超声的条件下进行，所述第一钢刷的时间为20min，所述第一超声的时间为30min，所述第二钢刷的时间为30min，所述第二超声的时间为30min；
在所述钼背板的焊接面上放置3根0.5mm直径的铜丝，将所述预处理单晶硅靶材以及所述预处理钼背板进行组装，在组装后的单晶硅靶材表面依次放置隔热硅胶、木块以及30kg的配重块，冷却后得到所述钼背板基底的单晶硅靶材。
实施例4
本实施例除了仅采用400#和600#的砂纸对单晶硅靶材的焊接面进行打磨外，其余条件均与实施例3相同。
对比例5
本实施例除了仅采用400#和600#的砂纸对钼背板的焊接面进行打磨外，其余条件均与实施例3相同。
对比例6
本实施例除了仅在第一钢刷和第一超声的条件下对钼背板焊接面进行浸润处理外，其余条件均与实施例3相同。
对比例1
本对比例除了不进行打磨处理直接进行PVD镀膜处理外，其余条件均与实施例3相同。
对比例2
本对比例除了不进行PVD镀膜处理外，其余条件均与实施例3相同。
对比例3
本对比例除了不对钼背板进行打磨处理外，其余条件均与实施例3相同。
对比例4
本对比例除了冷却不在加压条件下进行外，其余条件均与实施例4相同。
采用C-SCAN检测验证实施例1-6以及对比例1-4制备得到钨靶材与铜背板的焊接质量，其检测条件如表1所示，同时采用拉力机对焊接强度进行检测，结果如表2所示。
表1
| 检测条件 | 产品 |
| 探头 | 10MHZ |
| 感度 | 36dB |
| 材料声速 | 4000m/s |
| 水距离 | 85.38mm |
| X轴间距 | 0.2mm |
| Y轴间距 | 0.2mm |
| 扫描速度 | 100mm/s |
| 扫描范围 | / |
| 扫描方向 | Y-X |
| 阀值 | TH＝60 |
表2
通过表2的测试结果可以看出，本发明实施例1-6提供的钼背板基底的单晶硅靶材制备方法得到的单晶硅靶材其焊接效果优异，焊接结合率可达97.5％以上，焊接强度大8～10MPa。实施例4和5与实施例3相比，仅采用两种砂纸进行打磨处理，导致焊接面粗糙度下降，从而使得焊接效果有所下降。实施例6浸润处理仅采用一次钢刷浸润以及一次超声进入，同样使得焊接效果相比于实施例3下降。对比例1和对比例2分别不对单晶硅靶材的焊接面进行打磨处理和PVD镀膜处理，与实施例3相比，焊接效果明显下降。对比例3未对钼背板进行打磨处理，焊接效果同样出现明显下降。而对比例4在最终的冷却过程中未进行加压处理，焊接效果有所下降。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、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)
1.一种钼背板基底的单晶硅靶材制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
对单晶硅靶材焊接面依次进行打磨处理以及PVD镀膜处理，得到预处理单晶硅靶材；
对钼背板焊接面进行打磨处理，得到预处理钼背板；
使用焊料对所述预处理单晶硅靶材的焊接面以及所述预处理钼背板的焊接面分别独立地进行浸润处理；
将所述预处理单晶硅靶材以及所述预处理钼背板进行组装，在加压条件下冷却后得到所述钼背板基底的单晶硅靶材。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，对所述单晶硅靶材焊接面进行打磨处理的方法为使用至少两种型号的砂纸进行打磨处理；
优选地，所述砂纸的型号包括240#、400#、600#或800#中的任意一种或至少两种的组合，进一步优选为依次使用240#、400#、600#以及800#砂纸进行打磨处理。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述PVD镀膜处理为PVD镀镍膜；
优选地，所述镍膜而对厚度为3～5μm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，对所述钼背板焊接面进行打磨处理方法为使用至少两种型号的砂纸进行打磨处理；
优选地，所述砂纸的型号包括240#、400#、600#或800#中的任意一种或至少两种的组合，进一步优选为依次使用240#、400#、600#以及800#砂纸进行打磨处理。
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述预处理单晶硅靶材的浸润处理在加热以及超声条件下进行；
优选地，所述加热的温度为200～250℃；
优选地，所述加热的升温速率为3～6℃/min；
优选地，所述超声的时间为30～60min。
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述预处理钼背板的浸润处理依次在第一钢刷、第一超声、第二钢刷以及第二超声的条件下进行。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述第一钢刷的时间为10～30min；
优选地，所述第一超声的时间为20～40min；
优选地，所述第二钢刷的时间为20～40min；
优选地，所述第二超声的时间为20～40min。
8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述组装前在所述钼背板的焊接面上放置至少3根0.3～0.7mm直径的铜丝。
9.根据权利要求1-8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述加压的方法为在组装后的单晶硅靶材表面依次放置隔热硅胶、木块以及配重块；
优选地，所述配重块的重量为20～40kg。
10.根据权利要求1-9任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
对单晶硅靶材焊接面依次进行打磨处理以及PVD镀镍膜处理，所述镍膜而对厚度为3～5μm，所述打磨处理为依次使用240#、400#、600#以及800#砂纸进行打磨处理，得到预处理单晶硅靶材；
对钼背板焊接面进行打磨处理，所述打磨处理为依次使用240#、400#、600#以及800#砂纸进行打磨处理，得到预处理钼背板；
使用焊料对所述预处理单晶硅靶材的焊接面以及所述预处理钼背板的焊接面分别独立地进行浸润处理；
所述预处理单晶硅靶材的浸润处理在加热以及超声条件下进行，加热的温度为200～250℃，升温速率为3～6℃/min，所述超声的时间为30～60min；
所述预处理钼背板的浸润处理依次在第一钢刷、第一超声、第二钢刷以及第二超声的条件下进行，所述第一钢刷的时间为10～30min，所述第一超声的时间为20～40min，所述第二钢刷的时间为20～40min，所述第二超声的时间为20～40min；
在所述钼背板的焊接面上放置至少3根0.3～0.7mm直径的铜丝，将所述预处理单晶硅靶材以及所述预处理钼背板进行组装，在组装后的单晶硅靶材表面依次放置隔热硅胶、木块以及20～40kg的配重块，冷却后得到所述钼背板基底的单晶硅靶材。
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