CN115041767A - 一种ITO靶材与Cu背板绑定的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种ITO靶材与Cu背板绑定的方法，所述方法包括以下步骤：(1)ITO靶材、Cu背板和铟锭同步进行五段加热并保持终点温度，所述铟锭融化为铟焊料；(2)对ITO靶材进行超声波浸润，对Cu背板依次进行物理浸润和超声波浸润，在Cu背板的焊接面构建焊料槽，焊料槽中倒入铟焊料，在焊料槽中间均匀放置铜丝，在Cu背板上形成凸台；(3)将ITO靶材的焊接面扣合至Cu背板的凸台上，确保ITO靶材与Cu背板之间被铟焊料填满，对ITO靶材的非焊接面施加压力，形成焊接整体，焊接整体自终点温度冷却后卸除压力，完成绑定；所述方法采用凸台结构，相比固定槽结构，ITO靶材与铜背板的绑定结合率更高。
Description
技术领域
本发明属于半导体制备技术领域，尤其涉及一种ITO靶材与Cu背板绑定的方法。
背景技术
射镀膜技术通常是利用气体放电产生气体电离，其正离子在电场作用下高速轰击阴极靶材，击出阴极靶材原子或分子，飞向被镀基体表面沉积薄膜。目前溅射技术有射频溅射、三级溅射和磁控溅射技术，而磁控溅射相对其他溅射技术有较高的镀膜速率，20世纪70年代磁控溅射镀膜就已实现工业化。80年代我国的磁控溅射技术就有了较大的发展，90年代已可以提供大型磁控溅射装置并规模生产镀膜制品。当今，磁控溅射已成为镀膜主流技术之一。随着人工智能，5G技术、消费类电子产品等终端应用市场的快速发展，半导体芯片的市场规模日益扩大，磁控溅射技术应用范围也越来越广泛。
在ITO(铟锡氧化物)溅射镀膜工艺中，将ITO靶材与铜背板通过钎焊的方法进行绑定，常规绑定方法一般是在铜背板上铣出一个槽型结构，将ITO靶材放置于槽型结构中，这样可以使ITO靶材绑定过程中位于背板的正中间位置，方便于后面的机加工，但这种背板加工成固定槽的结构，ITO靶材绑定结合率只有85％左右。
CN103737140A公开了ITO靶材与铜背板的绑定方法，所述方法是将铜背板固定于加热台上，将ITO靶材放置于铜背板上，对铜背板进行加热，通过钎焊将ITO靶材贴合在铜背板上，放置配重块待冷却后取下，完成ITO靶材与铜背板的绑定；所述方法采用了多段加热，但加压绑定的方式会损伤靶材组件，不利于提高产品性能。
CN109136868A公开了一种ITO靶材或其他陶瓷靶材的绑定方法，其包括如下步骤：S1、靶坯表面金属化；S2、背板表面金属化；S3、绑定铟层的处理；S4、靶材绑定；S5、降温，所述方法利用铟来绑定ITO的靶坯和背板，所得到的ITO靶材或其他陶瓷靶材的冷却及电接触性能良好、导热性能良好，其焊合率大于98％，靶材结合力还有提高的空间。
CN110408899A公开了一种平面ITO靶材的绑定方法，所述方法讲述了通过控制加热升温速率及加热时在产品上面加保温棉去提高ITO靶材的绑定结合率，包括a、准备步骤、b、加热步骤、c、绑定预处理、d、绑定步骤和e、负重步骤，本发明的绑定方法有效降低裂靶机率，焊合率高，生产效率高，生产质量好；但由于焊料层与靶材之间的结构为平面，结合力较低。
影响ITO靶材的绑定结合率的因素有很多，比如加热时的升温速率，焊接时的焊接结构，背板及靶坯的浸润效果，钎焊时铟焊料的氧化情况及铟的流动性等等都会影响ITO靶材的绑定结合率，因此，需要研究一种更完善的ITO靶材的绑定方法。
发明内容
针对现有技术存在的ITO靶材绑定结合率较低等问题，本发明提出了一种背板加工凸台的平焊结构，以钎焊并构造凸出结构的焊料槽以及分段升温、合理保温的措施来提高ITO靶材的绑定结合率。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种ITO靶材与Cu背板绑定的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)ITO靶材、Cu背板和铟锭同步进行五段加热并保持终点温度，所述铟锭融化为铟焊料；
(2)对ITO靶材进行超声波浸润，对Cu背板依次进行物理浸润和超声波浸润，在Cu背板的焊接面构建焊料槽，焊料槽中倒入铟焊料，在焊料槽中间均匀放置铜丝，在Cu背板上形成凸台；
(3)将ITO靶材的焊接面扣合至Cu背板的凸台上，确保ITO靶材与Cu背板之间被铟焊料填满，对ITO靶材的非焊接面施加压力，形成焊接整体，焊接整体自终点温度冷却后卸除压力，完成绑定。
本发明通过改变焊接结构去提高ITO靶的绑定率，即ITO靶材和Cu背板钎焊时，在Cu背板构造凸台结构的焊料槽，比凹陷形状的固定槽结构绑定率更高，可以减小ITO靶解绑次数，降低靶坯裂靶的风险，可以更好地降低生产成本。
优选地，步骤(1)中所述五段加热并保持终点温度的装置包括加热平台。
优选地，步骤(1)中进行五段加热时，对ITO靶材进行保温。
优选地，所述保温的方式包括用保温棉盖住ITO靶材，使其形成一个保温空间。
优选地，进行五段加热时，所述铟锭置于容器中。
优选地，步骤(1)中所述五段加热包括以下步骤：
从初始温度以一段升温速率升温至第一温度并保持第一保温时间，再从第一温度以二段升温速率升温至第二温度并保持第二保温时间，再从第二温度以三段升温速率升温至第三温度并保持第三保温时间，再从第三温度以第四升温速率升温至第四温度并保持第四保温时间，最后从第四温度以第五升温速率升温至终点温度并维持，直到冷却。
优选地，步骤(1)中所述初始温度为20-30℃，例如可以是20℃、22℃、25℃、28℃或30℃，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，所述一段升温速率为2-3℃/min，例如可以是2℃/min、2.2℃/min、2.5℃/min、2.8℃/min或3℃/min，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，所述第一温度为55-65℃，例如可以是55℃、28℃、60℃、62℃或65℃，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，所述第一保温时间为4-6min，例如可以是4min、4.5min、5min、5.5min或6min，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，所述二段升温速率为2-3℃/min，例如可以是2℃/min、2.2℃/min、2.5℃/min、2.8℃/min或3℃/min，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，所述第二温度为85-95℃，例如可以是85℃、88℃、90℃、92℃或95℃，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，所述第二保温时间为4-6min，例如可以是4min、4.5min、5min、5.5min或6min，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，所述三段升温速率为2-3℃/min，例如可以是2℃/min、2.2℃/min、2.5℃/min、2.8℃/min或3℃/min，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，所述第三温度为115-125℃，例如可以是115℃、118℃、120℃、122℃或125℃，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，所述第三保温时间为4-6min，例如可以是4min、4.5min、5min、5.5min或6min，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，所述四段升温速率为1.5-2℃/min，例如可以是1.5℃/min、1.8℃/min、2℃/min、2.2℃/min或2.5℃/min，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，所述第四温度为145-155℃，例如可以是145℃、148℃、150℃、152℃或155℃，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，所述第四保温时间为4-6min，例如可以是4min、4.5min、5min、5.5min或6min，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，所述五段升温速率为1.5-2℃/min，例如可以是1.5℃/min、1.8℃/min或2℃/min，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，所述终点温度为185-195℃，例如可以是185℃、188℃、190℃、192℃或195℃，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。
本发明在加热平台上同时对ITO靶材、Cu背板和铟锭采用五段加热并保温，使各个组件受热更均匀，并通过适当的保温时间使得组件内部进行传热，尽可能减小靶材开裂的风险，同时，铟焊料与靶材组件同步加热，也能增强焊接过程中各个接触部位的均匀性，采用先快后慢的五段升温，其优势在于ITO靶材的导热性较差，升温速率太快，导致ITO靶材上下面形成较大的温度差，容易导致靶材出现开裂，前期升温快的原因在于前期的温度较低，不会引起靶材开裂，后期靶材的温度达达到了100℃以上时，升温速率过快容易引起靶材开裂，因此后面要降低升温速率。
优选地，步骤(2)中所述超声波浸润包括用超声波刷头对材料表面进行浸润。
本发明对所述超声波浸润的频率和方式没有特殊限制，采用常规操作进行即可，也可根据实际工艺进行调整。
优选地，所述物理浸润包括用金属刷对材料表面进行浸润。
优选地，所述金属刷包括木质钢刷。
优选地，对ITO靶材进行超声波浸润的程度为ITO靶材表面达到完全浸润。
优选地，对Cu背板进行物理浸润的时间为5-10min，例如可以是5min、6min、7min、8min、9min或10min，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，对Cu背板进行超声波浸润的时间为5-10min，例如可以是5min、6min、7min、8min、9min或10min，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)中所述构建焊料槽包括使用耐高温胶带沿Cu背板四周缠一圈，且胶带边缘高度大于Cu背板水平面，形成所述焊料槽。
本发明构造凸台结构的焊料槽，不需要如固定槽结构需要调整靶材在Cu背板的居中位置，固定槽结构的焊接结合率在80％左右，ITO靶材的焊接结合率要求在≥95％且边缘无大面积缺陷，但固定槽结构靶材焊接结合率低的原因就是因为边缘区域存在大量缺陷，固定结构焊料槽扣合时边缘区域的氧化铟无法排出去集聚在边缘从容导致边缘缺陷产生；本发明采用放置铜丝的方式构造凸台结构，凸台的直径比靶材大2mm左右，厚度在3mm左右，为靶材的扣合及机加工留有加工余量，通过多次焊接实验发现，这种凸台结构的焊接结合率在≥97％以上，凸台结构的焊料槽是以背板最外面贴一层3-5mm的高温胶带形成的，由于焊接时背板的直径是要比靶材直径大100mm左右，焊料槽面积相比固定槽的要更大，在扣合时，氧化的铟更容易排到靶材与背板贴合的外部区域，即不会积聚在靶材的边缘缺陷，提升了靶材的焊接率。
优选地，所述焊料槽的高度为3-5mm，例如可以是3mm、3.5mm、4mm、4.5mm或5mm，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)中所述铜丝的直径为0.5-0.6mm，例如可以是0.5mm、0.52mm、0.55mm、0.58mm或0.6mm，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)中所述ITO靶材与Cu背板水平面之间的距离与凸台的高度相等。
优选地，步骤(3)中所述对ITO靶材的非焊接面施加压力包括在ITO靶材的非焊接面上放置防护垫，再在防护垫上放置金属压块。
优选地，所述防护垫的材质包括硅胶。
优选地，所述防护垫的尺寸与ITO靶材的尺寸相等。
优选地，所述金属压块的重量对ITO靶材产生的压强为3-5MPa，例如可以是3MPa、3.5MPa、4MPa、4.5MPa或5MPa，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。
作为本发明的一种优选的技术方案，所述方法包括以下步骤：
(1)在加热平台上对ITO靶材、Cu背板和铟锭同步进行加热，从20-30℃以2-3℃/min升温至55-65℃并保持4-6min，再从55-65℃以2-3℃/min升温至85-95℃并保持4-6min，再从85-95℃以2-3℃/min升温至115-125℃并保持4-6min，再从115-125℃以1.5-2℃/min升温至145-155℃并保持4-6min，最后从145-155℃以1.5-2℃/min升温至185-195℃并保持在185-195℃，所述铟锭融化为铟焊料；
(2)用超声波刷头对ITO靶材表面进行超声波浸润至表面达到完全浸润，对Cu背板依次用金属刷进行5-10min的物理浸润和用超声波刷头进行5-10min的超声波浸润，使用耐高温胶带沿Cu背板四周缠一圈，且胶带边缘高度大于Cu背板水平面，形成高度为3-5mm的焊料槽，焊料槽中倒入铟焊料，在焊料槽中间均匀放置直径为0.5-0.6mm的铜丝，在Cu背板上形成凸台；
(3)将ITO靶材的焊接面扣合至Cu背板的凸台上，所述ITO靶材与Cu背板水平面之间的距离与凸台的高度相等，确保ITO靶材与Cu背板之间被铟焊料填满，在ITO靶材的非焊接面上放置硅胶防护垫，再在防护垫上放置金属压块以形成3-5MPa的压强，形成焊接整体，焊接整体自终点温度冷却后卸除金属压块和硅胶防护垫，ITO靶材与Cu背板完成绑定。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明提供的一种ITO靶材与Cu背板绑定的方法，以五段升温对靶材、背板和焊料同时加热，减少靶材组件内部开裂的风险；
(2)本发明提供的一种ITO靶材与Cu背板绑定的方法，以平焊构建焊料区，使Cu背板与ITO靶材形成紧密的整体，绑定结合率高达99.1％以上，结合强度达到11.5MPa以上。
附图说明
图1为本发明具体实施方式提供的一种ITO靶材与Cu背板绑定的方法得到的靶材结构示意图。
其中，1、ITO靶材；2、Cu背板；3、Cu背板的凸台。
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。
需要理解的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
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。
在一个具体实施方式中，本发明提供了一种ITO靶材与Cu背板绑定的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)在加热平台上对ITO靶材、Cu背板和铟锭同步进行加热，从20-30℃以2-3℃/min升温至55-65℃并保持4-6min，再从55-65℃以2-3℃/min升温至85-95℃并保持4-6min，再从85-95℃以2-3℃/min升温至115-125℃并保持4-6min，再从115-125℃以1.5-2℃/min升温至145-155℃并保持4-6min，最后从145-155℃以1.5-2℃/min升温至185-195℃并保持在185-195℃，所述铟锭融化为铟焊料；
(2)用超声波刷头对ITO靶材表面进行超声波浸润至表面达到完全浸润，对Cu背板依次用金属刷进行5-10min的物理浸润和用超声波刷头进行5-10min的超声波浸润，如图1所示，在Cu背板焊接面构造焊料槽结构，使用耐高温胶带沿Cu背板2四周缠一圈，且胶带边缘高度大于Cu背板2水平面，形成高度为3-5mm的焊料槽，焊料槽中倒入铟焊料，在焊料槽中间均匀放置直径为0.5-0.6mm的铜丝，在Cu背板上形成Cu背板的凸台3；
(3)将ITO靶材1的焊接面扣合至Cu背板的凸台3上，所述ITO靶材1与Cu背板2水平面之间的距离与凸台的高度相等，确保ITO靶材1与Cu背板2之间被铟焊料填满，在ITO靶材1的非焊接面上放置硅胶防护垫，再在防护垫上放置金属压块以形成3-5MPa的压强，形成焊接整体，焊接整体自终点温度冷却后卸除金属压块和硅胶防护垫，ITO靶材1与Cu背板2完成绑定。
需明确的是，采用了本发明实施例提供的工艺或进行了常规数据的替换或变化均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
实施例1
本实施例提供一种ITO靶材与Cu背板绑定的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)在加热平台上对ITO靶材、Cu背板和铟锭同步进行加热，从25℃以2.5℃/min升温至60℃并保持5min，再从60℃以2.5℃/min升温至90℃并保持5min，再从90℃以2.5℃/min升温至120℃并保持5min，再从120℃以2℃/min升温至150℃并保持5min，最后从150℃以2℃/min升温至190℃并保持在190℃，所述铟锭融化为铟焊料；
(2)用超声波刷头对ITO靶材表面进行超声波浸润至表面达到完全浸润，对Cu背板依次用金属刷进行8min的物理浸润和用超声波刷头进行8min的超声波浸润，使用耐高温胶带沿Cu背板四周缠一圈，且胶带边缘高度大于Cu背板水平面，形成高度为4mm的焊料槽，焊料槽中倒入铟焊料，在焊料槽中间均匀放置直径为0.5mm的铜丝，在Cu背板上形成凸台；
(3)将ITO靶材的焊接面扣合至Cu背板的凸台上，所述ITO靶材与Cu背板水平面之间的距离与凸台的高度相等，确保ITO靶材与Cu背板之间被铟焊料填满，在ITO靶材的非焊接面上放置硅胶防护垫，再在防护垫上放置金属压块以形成4MPa的压强，形成焊接整体，焊接整体自终点温度冷却后卸除金属压块和硅胶防护垫，ITO靶材与Cu背板完成绑定。
实施例2
本实施例提供一种ITO靶材与Cu背板绑定的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)在加热平台上对ITO靶材、Cu背板和铟锭同步进行加热，从20℃以3℃/min升温至55℃并保持6min，再从55℃以3℃/min升温至85℃并保持6min，再从85℃以3℃/min升温至115℃并保持6min，再从115℃以2℃/min升温至145℃并保持6min，最后从145℃以2℃/min升温至185℃并保持在185℃，所述铟锭融化为铟焊料；
(2)用超声波刷头对ITO靶材表面进行超声波浸润至表面达到完全浸润，对Cu背板依次用金属刷进行10min的物理浸润和用超声波刷头进行10min的超声波浸润，使用耐高温胶带沿Cu背板四周缠一圈，且胶带边缘高度大于Cu背板水平面，形成高度为5mm的焊料槽，焊料槽中倒入铟焊料，在焊料槽中间均匀放置直径为0.6mm的铜丝，在Cu背板上形成凸台；
(3)将ITO靶材的焊接面扣合至Cu背板的凸台上，所述ITO靶材与Cu背板水平面之间的距离与凸台的高度相等，确保ITO靶材与Cu背板之间被铟焊料填满，在ITO靶材的非焊接面上放置硅胶防护垫，再在防护垫上放置金属压块以形成5MPa的压强，形成焊接整体，焊接整体自终点温度冷却后卸除金属压块和硅胶防护垫，ITO靶材与Cu背板完成绑定。
实施例3
本实施例提供一种ITO靶材与Cu背板绑定的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)在加热平台上对ITO靶材、Cu背板和铟锭同步进行加热，从25℃以3℃/min升温至65℃并保持4min，再从65℃以3℃/min升温至95℃并保持4min，再从95℃以3℃/min升温至125℃并保持4min，再从125℃以1.5℃/min升温至155℃并保持6min，最后从155℃以1.5℃/min升温至195℃并保持在195℃，所述铟锭融化为铟焊料；
(2)用超声波刷头对ITO靶材表面进行超声波浸润至表面达到完全浸润，对Cu背板依次用金属刷进行5min的物理浸润和用超声波刷头进行5min的超声波浸润，使用耐高温胶带沿Cu背板四周缠一圈，且胶带边缘高度大于Cu背板水平面，形成高度为3mm的焊料槽，焊料槽中倒入铟焊料，在焊料槽中间均匀放置直径为0.5mm的铜丝，在Cu背板上形成凸台；
(3)将ITO靶材的焊接面扣合至Cu背板的凸台上，所述ITO靶材与Cu背板水平面之间的距离与凸台的高度相等，确保ITO靶材与Cu背板之间被铟焊料填满，在ITO靶材的非焊接面上放置硅胶防护垫，再在防护垫上放置金属压块以形成3MPa的压强，形成焊接整体，焊接整体自终点温度冷却后卸除金属压块和硅胶防护垫，ITO靶材与Cu背板完成绑定。
实施例4
本实施例提供一种ITO靶材与Cu背板绑定的方法，所述方法与实施例1的区别仅在于，步骤(1)中进行五段加热时不对ITO靶材进行保温，直接暴露在空气中。
实施例5
本实施例提供一种ITO靶材与Cu背板绑定的方法，所述方法与实施例1的区别仅在于，步骤(1)中进行五段加热时，终点温度为210℃。
对比例1
本对比例提供一种ITO靶材与Cu背板绑定的方法，所述方法与实施例1的区别仅在于，步骤(1)中进行四段加热，具体为实施例1的四段升温和五段升温之间不进行保温，四段加热和五段加热合并作为四段加热，升温速率2.5℃/min。
对比例2
本对比例提供一种ITO靶材与Cu背板绑定的方法，所述方法与实施例1的区别仅在于，步骤(1)中进行六段加热，具体为实施例1的五段升温从150℃以2℃/min升温至170℃后，进行5min的保温，随后进行从170℃以2℃/min升温至190℃的六段升温。
对比例3
本对比例提供一种ITO靶材与Cu背板绑定的方法，所述方法与实施例1的区别仅在于，步骤(2)中在Cu背板的焊接面，铣出一个凹陷的槽型结构作为焊料槽。
对比例4
本对比例提供一种ITO靶材与Cu背板绑定的方法，所述方法与实施例1的区别仅在于，步骤(1)中进行五段加热时，所述四段升温速率为2.5℃/min。
对比例5
本对比例提供一种ITO靶材与Cu背板绑定的方法，所述方法与实施例1的区别仅在于，步骤(1)中进行五段加热时，所述四段升温速率和五段升温速率均为2.5℃/min。
对比例6
本对比例提供一种ITO靶材与Cu背板绑定的方法，所述方法与实施例1的区别仅在于，步骤(1)中进行五段加热时，所述一段升温速率、二段升温速率和三段升温速率均为2℃/min。
对比例7
本对比例提供一种ITO靶材与Cu背板绑定的方法，所述方法与实施例1的区别仅在于，步骤(1)中进行五段加热时，所述一至五段升温速率均为1℃/min。
将实施例1-5和对比例1-7得到的绑定的ITO靶材与Cu背板，采用万能材料拉伸机测试ITO靶材与Cu背板的结合强度来判定产品钎焊焊接后的性能是否满足要求，得到的性质如表1所示。
表1
表1中“—”表示采用该工艺的靶材发生肉眼可见的开裂，不宜再测试结合强度，也未进一步统计焊接结合率。
从表1中可以看出：
(1)由实施例1-3可以看出，本发明提供的一种ITO靶材与Cu背板绑定的方法，以平焊构建焊料区使得靶材和背板之间结合更为紧密，得到的焊接整体的焊接结合率≥99.1％，结合强度≥11.5MPa，还通过五段升温、各段升温速度逐渐减缓以及保温措施，确保绑定后的靶材不发生开裂；
(2)由实施例1和实施例4可以看出，实施例1采用保温棉对加热平台上同步加热的组件进行同步加热，实施例4未对靶材组件进行保温；实施例1的靶材组件不发生开裂，焊接结合率为99.3％，结合强度为11.8MPa，而实施例4的靶材组件受热不均发生开裂；由此表明本申请对于焊接组件同步加热且构建保温空间可以降低ITO靶材开裂风险；
(3)由实施例1和实施例5可以看出，实施例1五段加热时终点温度为190℃，实施例5的终点温度为210℃；实施例1的靶材组件焊接结合率为99.3％，结合强度为11.8MPa，而实施例5的靶材组件焊接结合率为95.0％，结合强度为10.0MPa；由此表明采用本申请优选的焊接温度，可以提升焊接质量；
(4)由实施例1和对比例1-2可以看出，实施例1中进行五段加热，对比例1进行四段加热，对比例2进行六段加热；实施例1的靶材组件不发生开裂，焊接结合率为99.3％，结合强度为11.8MPa，而对比例1和对比例2的靶材组件由于加热段数设置不合理发生开裂；由此表明本申请控制升温的段数以及控制升温速率，可以降低ITO靶材开裂风险；
(5)由实施例1和对比例3可以看出，实施例1采用平焊结构，对比例3采用铣槽结构；实施例1的靶材组件焊接结合率为99.3％，结合强度为11.8MPa，而对比例3的靶材组件焊接结合率为94.5％，结合强度为10.0MPa，；由此表明采用本申请的平焊构建焊料区提升焊接性质；
(6)由实施例1和对比例4-5可以看出，实施例1中进行五段加热时，四段升温速率和五段升温速率均为2℃/min，对比例4的四段升温速率为2.5℃/min，对比例5的四段升温速率和五段升温速率均为2.5℃/min；实施例1的靶材组件不发生开裂，焊接结合率为99.3％，结合强度为11.8MPa，而对比例4和对比例5的靶材组件由于加热过程中未进行受热不均发生开裂；由此表明本申请控制升温速率先快后慢可以降低ITO靶材开裂风险；
(7)由实施例1和对比例6-7可以看出，实施例1中进行五段加热时，一至三段升温速率均为2.5℃/min，四至五段升温速率均为2℃/min，对比例6的一至三段升温速率均为2℃/min，对比例7的一至三段升温速率均为1℃/min；实施例1的靶材组件焊接结合率为99.3％，结合强度为11.8MPa，而对比例6和对比例7的靶材组件焊接结合率分别为99.2％和99.5％，结合强度分别为11.6MPa和12.0MPa，但是对比例7加热速率过慢，相比实施例1已经无法再显著提升焊接效果，还使得生产效率降低；由此表明本申请控制采用优选范围内的升温速率，可以在保证效率的同时取得较好的焊接效果。
综上所述，本发明提供的一种ITO靶材与Cu背板绑定的方法，所述方法以铟钎焊并在Cu背板上构造凸台结构的焊料槽、多段升温及全程保温的措施，使Cu背板与ITO靶材形成紧密的整体，绑定结合率和结合强度均较高，适合工业生产使用。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种ITO靶材与Cu背板绑定的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)ITO靶材、Cu背板和铟锭同步进行五段加热并保持终点温度，所述铟锭融化为铟焊料，所述五段加热中的一段、二段和三段升温速率高于四段和五段升温速率；
(2)对ITO靶材进行超声波浸润，对Cu背板依次进行物理浸润和超声波浸润，在Cu背板的焊接面构建焊料槽，焊料槽中倒入铟焊料，在焊料槽中间均匀放置铜丝，在Cu背板上形成凸台；
(3)将ITO靶材的焊接面扣合至Cu背板的凸台上，确保ITO靶材与Cu背板之间被铟焊料填满，对ITO靶材的非焊接面施加压力，形成焊接整体，焊接整体自终点温度冷却后卸除压力，完成绑定。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述五段加热并保持终点温度的装置包括加热平台。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中进行五段加热时，对ITO靶材进行保温；
优选地，所述保温的方式包括用保温棉盖住ITO靶材，使其形成一个保温空间；
优选地，进行五段加热时，所述铟锭置于容器中。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述五段加热包括以下步骤：
从初始温度以一段升温速率升温至第一温度并保持第一保温时间，再从第一温度以二段升温速率升温至第二温度并保持第二保温时间，再从第二温度以三段升温速率升温至第三温度并保持第三保温时间，再从第三温度以第四升温速率升温至第四温度并保持第四保温时间，最后从第四温度以第五升温速率升温至终点温度并维持，直到冷却。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述初始温度为20-30℃；
优选地，所述一段升温速率为2-3℃/min；
优选地，所述第一温度为55-65℃；
优选地，所述第一保温时间为4-6min；
优选地，所述二段升温速率为2-3℃/min；
优选地，所述第二温度为85-95℃；
优选地，所述第二保温时间为4-6min；
优选地，所述三段升温速率为2-3℃/min；
优选地，所述第三温度为115-125℃；
优选地，所述第三保温时间为4-6min；
优选地，所述四段升温速率为1.5-2℃/min；
优选地，所述第四温度为145-155℃；
优选地，所述第四保温时间为4-6min；
优选地，所述五段升温速率为1.5-2℃/min；
优选地，所述终点温度为185-195℃。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述超声波浸润包括用超声波刷头对材料表面进行浸润；
优选地，所述物理浸润包括用金属刷对材料表面进行浸润；
优选地，所述金属刷包括木质钢刷；
优选地，对ITO靶材进行超声波浸润的程度为ITO靶材表面达到完全浸润；
优选地，对Cu背板进行物理浸润的时间为5-10min；
优选地，对Cu背板进行超声波浸润的时间为5-10min。
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述构建焊料槽包括使用耐高温胶带沿Cu背板四周缠一圈，且胶带边缘高度大于Cu背板水平面，形成所述焊料槽；
优选地，所述焊料槽的高度为3-5mm。
8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述铜丝的直径为0.5-0.6mm；
优选地，步骤(3)中所述ITO靶材与Cu背板水平面之间的距离与凸台的高度相等。
9.根据权利要求1-8任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述对ITO靶材的非焊接面施加压力包括在ITO靶材的非焊接面上放置防护垫，再在防护垫上放置金属压块；
优选地，所述防护垫的材质包括硅胶；
优选地，所述防护垫的尺寸与ITO靶材的尺寸相等。
优选地，所述金属压块的重量对ITO靶材产生的压强为3-5MPa。
10.根据权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)在加热平台上对ITO靶材、Cu背板和铟锭同步进行加热，从20-30℃以2-3℃/min升温至55-65℃并保持4-6min，再从55-65℃以2-3℃/min升温至85-95℃并保持4-6min，再从85-95℃以2-3℃/min升温至115-125℃并保持4-6min，再从115-125℃以1.5-2℃/min升温至145-155℃并保持4-6min，最后从145-155℃以1.5-2℃/min升温至185-195℃并保持在185-195℃，所述铟锭融化为铟焊料；
(2)用超声波刷头对ITO靶材表面进行超声波浸润至表面达到完全浸润，对Cu背板依次用金属刷进行5-10min的物理浸润和用超声波刷头进行5-10min的超声波浸润，使用耐高温胶带沿Cu背板四周缠一圈，且胶带边缘高度大于Cu背板水平面，形成高度为3-5mm的焊料槽，焊料槽中倒入铟焊料，在焊料槽中间均匀放置直径为0.5-0.6mm的铜丝，在Cu背板上形成凸台；
(3)将ITO靶材的焊接面扣合至Cu背板的凸台上，所述ITO靶材与Cu背板水平面之间的距离与凸台的高度相等，确保ITO靶材与Cu背板之间被铟焊料填满，在ITO靶材的非焊接面上放置硅胶防护垫，再在防护垫上放置金属压块以形成3-5MPa的压强，形成焊接整体，焊接整体自终点温度冷却后卸除金属压块和硅胶防护垫，ITO靶材与Cu背板完成绑定。
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