CN117444661A - 一种异形靶材加工的辅助夹具及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种异形靶材加工的辅助夹具及其制备方法，所述辅助夹具包括基板，所述基板的顶面两端分别焊接有第一立板与第二立板，所述第一立板与第二立板的中轴线分别垂直于基板的顶面；所述第一立板与第二立板的顶面分别开设有定位孔，所述定位孔内焊接有定位销；所述第一立板与第二立板的顶面高低差＜0.05mm，顶面平面度＜0.1mm。本发明将基板与第一立板、第二立板集成于一体，避免出现剐蹭异形靶材底部的问题；通过控制第一立板与第二立板的顶面高低差与顶面平面度，使得辅助夹具固定异形靶材时能够保证产品的平面度与同心度满足要求。
Description
技术领域
本发明涉及靶材加工技术领域，具体涉及一种异形靶材加工的辅助夹具及其制备方法。
背景技术
靶材是一种重要的镀膜材料，在集成电路、信息存储、液晶显示屏、激光存储器、电子控制器件等领域具有广泛的应用。靶材按形状分类可分为平面靶材和异形靶材，目前通常使用的是平面靶材，平面靶材的加工工艺相对成熟，而异形靶材由于结构特殊，加工工艺相对复杂，加工难度较大。
HCM机台用溅射靶材属于异形靶材的一种，整体呈锅状，其成型过程需要采用车削或冲压工艺。由于初步加工后的锅状异形靶材形状较为特殊，椭圆状的底部无法在工作台上平放，因此存在定位困难、加工时变形扭曲等问题，产品的平面度、同心度无法得到保证。
CN 1308146A公开了一种包层的中空阴极磁控管溅射靶的制造方法，先将溅射靶材料板连接在比溅射靶材料更轻和/或更廉价的包层材料片上。然后将这种包层靶组件成型为中空阴极磁控管溅射靶，例如通过深拉成型。但该发明并未涉及如何对异形靶材形进行固定与夹持。
CN 113319417A公开了一种HCM机台用靶材电子束焊接成型的方法，所述方法包括：将原材料机加工形成锅型的靶材主体，所述靶材主体开口处的端面加工成斜面，并将法兰的一个端面也加工成斜面；将靶材主体和法兰的斜面接触装配后固定到工装夹具内；启动电子束焊接设备，抽真空后进行电子束焊接，电子束的方向与装配面平行，焊接后得到所述靶材。
CN 114131380A公开了一种异形靶材的定位夹具及其加工方法，所述定位夹具包括设有凹槽的结构件，所述凹槽的形状与异形靶材的外壁相匹配，所述凹槽的尺寸不小于异型靶材的外壁尺寸；所述凹槽的整体形状呈锅形，其纵向截面自上而下包括侧面直线段、弧形连接段和底面弧形段；所述定位夹具的侧面，对应凹槽侧面直线段的位置设有贯穿孔，所述贯穿孔沿定位夹具的侧面圆周均匀布置。
上述发明均公开了对异形靶材进行固定的夹具，但夹具的整体结构容易对异形靶材的外壁产生刮擦，进而造成品质问题，同时夹具的设计相对复杂，无法轻易制备得到。
针对现有技术的不足，亟需提供一种构造简单且能够保证异形靶材加工平面度与同心度的辅助夹具。
发明内容
本发明的目的在于提供一种异形靶材加工的辅助夹具及其制备方法，针对异形靶材的结构特点，设计专用的辅助夹具，从而控制产品的平面度以及钻孔时孔位的同心度能够满足目标要求。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种异形靶材加工的辅助夹具，所述辅助夹具包括基板，所述基板的顶面两端分别焊接有第一立板与第二立板，所述第一立板与第二立板的中轴线分别垂直于基板的顶面；所述第一立板与第二立板的顶面分别开设有定位孔，所述定位孔内焊接有定位销；
所述第一立板与第二立板的顶面高低差＜0.05mm，顶面平面度＜0.1mm。
本发明提供的异形靶材加工的辅助夹具，相较于设计成与异形靶材形状相似的托底槽体，可以将基板与第一立板、第二立板集成于一体，避免出现剐蹭异形靶材底部的问题从而降低产品良率；通过控制第一立板与第二立板的顶面高低差与顶面平面度，使得辅助夹具固定异形靶材时能够保证产品的平面度与同心度满足要求。
所述第一立板与第二立板的顶面高低差＜0.05mm，例如可以是0.045mm、0.04mm、0.03mm、0.02mm或0.01mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
所述第一立板与第二立板的顶面平面度＜0.1mm，例如可以是0.08mm、0.06mm、0.04mm、0.02mm或0.01mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
所述第一立板与第二立板的顶面高低差与顶面平面度均需控制在合理范围内，才能使得辅助夹具固定异形靶材时能够保证产品的平面度与同心度满足要求，否则会导致产品的加工效果降低，降低良率。
优选地，所述基板的边长为552-556mm，例如可以是552mm、553mm、554mm、555mm或556mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述基板的厚度为24-26mm，例如可以是24mm、24.5mm、25mm、25.5mm或26mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述基板的材质包括铝。
优选地，所述第一立板与第二立板的高度分别为295-305mm，例如可以是295mm、298mm、300mm、302mm或305mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述第一立板与第二立板的宽度分别为234-238mm，例如可以是234mm、235mm、236mm、237mm或238mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述第一立板与第二立板的厚度分别为69-71mm，例如可以是69mm、69.5mm、70mm、70.5mm或71mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
所述第一立板与第二立板的尺寸根据异形靶材的尺寸进行限定，需要使异形靶材的底部不接触基板，异形靶材的边沿搭在第一立板与第二立板的顶面，从而保证异形靶材有效固定在辅助夹具上。
优选地，所述第一立板与第二立板的材质分别独立地包括铝。
优选地，所述第一立板与第二立板在所述基板的顶面两端对称布置。
优选地，所述第一立板的一侧底面长边与基板的顶面边缘重合。
优选地，所述第一立板上，远离定位孔所在中心线方向的一侧底面短边，与基板的顶面边缘之间的距离为159-161mm，例如可以是159mm、159.5mm、160mm、160.5mm或161mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述定位孔所在中心线与所述一侧底面短边之间的距离为189-191mm，例如可以是189mm、189.5mm、190mm、190.5mm或191mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述定位孔所在中心线与靠近第二立板方向的一侧底面长边之间的距离为9-11mm，例如可以是9mm、9.5mm、10mm、10.5mm或11mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
所述定位孔需要限定在固定位置，其中的定位销可以卡固异形靶材的边沿。
优选地，所述定位孔的直径为7-9mm，例如可以是7mm、7.5mm、8mm、8.5mm或9mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述定位销的形状包括圆柱状。
优选地，所述定位销的材质包括不锈钢。
第二方面，本发明提供了一种如第一方面所述的辅助夹具的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
将基板、第一立板以及第二立板加工至目标尺寸，然后在第一立板与第二立板的顶面进行钻孔处理与定位销固定；将第一立板与第二立板焊接于基板的顶面，得到所述异形靶材加工的辅助夹具。
本发明提供的辅助夹具的制备方法操作简单、制备成本低廉，控制焊接的方式与焊接工艺参数，可以使得所述辅助夹具坚实耐用，使用寿命延长。
优选地，所述焊接包括电弧焊焊接。
优选地，所述电弧焊焊接的电流为100-120A，例如可以是100A、105A、110A、115A或120A，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述电弧焊焊接的速度为395-405mm/min，例如可以是395mm/min、398mm/min、400mm/min、402mm/min或405mm/min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的异形靶材加工的辅助夹具，相较于设计成与异形靶材形状相似的托底槽体，可以将基板与第一立板、第二立板集成于一体，避免出现剐蹭异形靶材底部的问题从而降低产品良率；通过控制第一立板与第二立板的顶面高低差＜0.05mm，顶面平面度＜0.1mm，使得辅助夹具固定异形靶材时能够保证产品的平面度与同心度满足要求。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的异形靶材加工的辅助夹具的结构示意图；
图2是本发明实施例1提供的异形靶材加工的辅助夹具的正视图；
图3是本发明实施例1提供的异形靶材加工的辅助夹具的右视图；
图4是本发明实施例1提供的异形靶材加工的辅助夹具的俯视图；
其中：1，铝基板；2，第一立板；3，第二立板；4，圆柱状不锈钢定位销。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。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
本实施例提供了一种异形靶材加工的辅助夹具，结构示意图如图1所示，正视图如图2所示，右视图如图3所示，俯视图如图4所示，所述辅助夹具包括铝基板1，所述铝基板1的顶面两端分别焊接有第一立板2与第二立板3，所述第一立板2与第二立板3的中轴线分别垂直于铝基板1的顶面；所述第一立板2与第二立板3的顶面分别开设有直径为8mm的定位孔，所述定位孔内焊接有圆柱状不锈钢定位销4；
所述铝基板1的边长为554mm，厚度为25mm；所述第一立板2与第二立板3的高度分别为300mm，宽度分别为236mm，厚度分别为70mm；所述第一立板2与第二立板3的材质均为铝；
所述第一立板2与第二立板3在所述铝基板1的顶面两端对称布置；所述第一立板2的一侧底面长边与铝基板1的顶面边缘重合；所述第一立板2上，远离定位孔所在中心线方向的一侧底面短边，与铝基板1的顶面边缘之间的距离为160mm；所述定位孔所在中心线与所述一侧底面短边之间的距离为190mm；所述定位孔所在中心线与靠近第二立板3方向的一侧底面长边之间的距离为10mm。
所述辅助夹具的制备方法包括如下步骤：
将铝基板1、第一立板2以及第二立板3加工至目标尺寸，然后在第一立板2与第二立板3的顶面进行钻孔处理与圆柱状不锈钢定位销4固定；将第一立板2与第二立板3在电弧焊焊接电流为110A、速度为400mm/min的条件下焊接于铝基板1的顶面，得到所述异形靶材加工的辅助夹具。
所得辅助夹具中，第一立板与第二立板的顶面高低差为0.01mm，顶面平面度为0.05mm，能够使得异形靶材加工后的平面度与同心度满足目标要求。
实施例2
本实施例提供了一种异形靶材加工的辅助夹具，所述辅助夹具包括铝基板1，所述铝基板1的顶面两端分别焊接有第一立板2与第二立板3，所述第一立板2与第二立板3的中轴线分别垂直于铝基板1的顶面；所述第一立板2与第二立板3的顶面分别开设有直径为7mm的定位孔，所述定位孔内焊接有圆柱状不锈钢定位销4；
所述铝基板1的边长为552mm，厚度为24mm；所述第一立板2与第二立板3的高度分别为295mm，宽度分别为234mm，厚度分别为69mm；所述第一立板2与第二立板3的材质均为铝；
所述第一立板2与第二立板3在所述铝基板1的顶面两端对称布置；所述第一立板2的一侧底面长边与铝基板1的顶面边缘重合；所述第一立板2上，远离定位孔所在中心线方向的一侧底面短边，与铝基板1的顶面边缘之间的距离为159mm；所述定位孔所在中心线与所述一侧底面短边之间的距离为189mm；所述定位孔所在中心线与靠近第二立板3方向的一侧底面长边之间的距离为9mm。
所述辅助夹具的制备方法的步骤中，将电弧焊焊接电流调整为100A、速度调整为405mm/min，其余均与实施例1相同。
所得辅助夹具中，第一立板与第二立板的顶面高低差为0.03mm，顶面平面度为0.07mm，能够使得异形靶材加工后的平面度与同心度满足目标要求。
实施例3
本实施例提供了一种异形靶材加工的辅助夹具，所述辅助夹具包括铝基板1，所述铝基板1的顶面两端分别焊接有第一立板2与第二立板3，所述第一立板2与第二立板3的中轴线分别垂直于铝基板1的顶面；所述第一立板2与第二立板3的顶面分别开设有直径为9mm的定位孔，所述定位孔内焊接有圆柱状不锈钢定位销4；
所述铝基板1的边长为556mm，厚度为26mm；所述第一立板2与第二立板3的高度分别为305mm，宽度分别为238mm，厚度分别为71mm；所述第一立板2与第二立板3的材质均为铝；
所述第一立板2与第二立板3在所述铝基板1的顶面两端对称布置；所述第一立板2的一侧底面长边与铝基板1的顶面边缘重合；所述第一立板2上，远离定位孔所在中心线方向的一侧底面短边，与铝基板1的顶面边缘之间的距离为161mm；所述定位孔所在中心线与所述一侧底面短边之间的距离为191mm；所述定位孔所在中心线与靠近第二立板3方向的一侧底面长边之间的距离为11mm。
所述辅助夹具的制备方法的步骤中，将电弧焊焊接电流调整为120A、速度调整为395mm/min，其余均与实施例1相同。
所得辅助夹具中，第一立板与第二立板的顶面高低差为0.04mm，顶面平面度为0.08mm，能够使得异形靶材加工后的平面度与同心度满足目标要求。
实施例4
本实施例提供了一种异形靶材加工的辅助夹具，与实施例1的区别在于，所述第一立板2与第二立板3的高度分别调整为280mm，宽度分别调整为220mm，厚度分别调整为55mm，其余均与实施例1相同。
所得辅助夹具中，第一立板与第二立板的顶面高低差为0.03mm，顶面平面度为0.06mm，但第一立板与第二立板的高度、宽度及厚度均过小，对异形靶材的固定效果有所下降，会使异形靶材加工后的平面度与同心度达不到目标要求。
实施例5
本实施例提供了一种异形靶材加工的辅助夹具，与实施例1的区别在于，所述第一立板2与第二立板3的高度分别调整为320mm，宽度分别调整为250mm，厚度分别调整为80mm，其余均与实施例1相同。
所得辅助夹具中，第一立板与第二立板的顶面高低差为0.04mm，顶面平面度为0.08mm，但第一立板与第二立板的高度、宽度及厚度均过大，会使异形靶材加工时难度增加。
实施例6
本实施例提供了一种异形靶材加工的辅助夹具，与实施例1的区别在于，所述定位孔所在中心线与所述一侧底面短边之间的距离调整为180mm，所述定位孔所在中心线与靠近第二立板3方向的一侧底面长边之间的距离调整为5mm，其余均与实施例1相同。
所得辅助夹具中，第一立板与第二立板的顶面高低差为0.02mm，顶面平面度为0.05mm，但所述定位孔的位置无法卡固异形靶材，会使异形靶材加工后的平面度与同心度达不到目标要求。
实施例7
本实施例提供了一种异形靶材加工的辅助夹具，与实施例1的区别在于，所述定位孔所在中心线与所述一侧底面短边之间的距离调整为200mm，所述定位孔所在中心线与靠近第二立板3方向的一侧底面长边之间的距离调整为15mm，其余均与实施例1相同。
所得辅助夹具中，第一立板与第二立板的顶面高低差为0.03mm，顶面平面度为0.06mm，但所述定位孔的位置无法卡固异形靶材，会使异形靶材加工后的平面度与同心度达不到目标要求。
实施例8
本实施例提供了一种异形靶材加工的辅助夹具，所述辅助夹具的制备方法与实施例1的区别在于，所述电弧焊焊接电流调整为90A，速度调整为390mm/min，其余均与实施例1相同。
所得辅助夹具中，第一立板与第二立板的顶面高低差为0.05mm，顶面平面度为0.1mm，从而使异形靶材加工后的平面度与同心度达不到目标要求。
实施例9
本实施例提供了一种异形靶材加工的辅助夹具，所述辅助夹具的制备方法与实施例1的区别在于，所述电弧焊焊接电流调整为130A，速度调整为410mm/min，其余均与实施例1相同。
所得辅助夹具中，第一立板与第二立板的顶面高低差为0.05mm，顶面平面度为0.1mm，从而使异形靶材加工后的平面度与同心度达不到目标要求。
对比例1
本对比例提供了一种异形靶材加工的辅助夹具，与实施例1的区别在于，所述第一立板2与第二立板3的顶面高低差为0.06mm，顶面平面度为0.12mm，其余均与实施例1相同。
采用本对比例所得辅助夹具对异形靶材进行固定，由于第一立板与第二立板的顶面高低差与顶面平面度超过限定范围，使得异形靶材加工后的平面度与同心度远远达不到目标要求。
对比例2
本对比例提供了一种异形靶材加工的辅助夹具，所述辅助夹具采用CN114131380A公开的定位夹具。
采用本对比例提供的辅助夹具对异形靶材进行固定，容易对异形靶材的底部产生刮擦，导致异形靶材加工后的品质无法达到目标要求。
综上所述，本发明提供的异形靶材加工的辅助夹具，相较于设计成与异形靶材形状相似的托底槽体，可以将基板与第一立板、第二立板集成于一体，避免出现剐蹭异形靶材底部的问题从而降低产品良率；通过控制第一立板与第二立板的顶面高低差＜0.05mm，顶面平面度＜0.1mm，使得辅助夹具固定异形靶材时能够保证产品的平面度与同心度满足要求。
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)
1.一种异形靶材加工的辅助夹具，其特征在于，所述辅助夹具包括基板，所述基板的顶面两端分别焊接有第一立板与第二立板，所述第一立板与第二立板的中轴线分别垂直于基板的顶面；所述第一立板与第二立板的顶面分别开设有定位孔，所述定位孔内焊接有定位销；
所述第一立板与第二立板的顶面高低差＜0.05mm，顶面平面度＜0.1mm。
2.根据权利要求1所述的辅助夹具，其特征在于，所述基板的边长为552-556mm；
优选地，所述基板的厚度为24-26mm；
优选地，所述基板的材质包括铝。
3.根据权利要求1或2所述的辅助夹具，其特征在于，所述第一立板与第二立板的高度分别为295-305mm；
优选地，所述第一立板与第二立板的宽度分别为234-238mm；
优选地，所述第一立板与第二立板的厚度分别为69-71mm；
优选地，所述第一立板与第二立板的材质分别独立地包括铝。
4.根据权利要求1-3任一项所述的辅助夹具，其特征在于，所述第一立板与第二立板在所述基板的顶面两端对称布置。
5.根据权利要求4所述的辅助夹具，其特征在于，所述第一立板的一侧底面长边与基板的顶面边缘重合。
6.根据权利要求5所述的辅助夹具，其特征在于，所述第一立板上，远离定位孔所在中心线方向的一侧底面短边，与基板的顶面边缘之间的距离为159-161mm。
7.根据权利要求6所述的辅助夹具，其特征在于，所述定位孔所在中心线与所述一侧底面短边之间的距离为189-191mm；
优选地，所述定位孔所在中心线与靠近第二立板方向的一侧底面长边之间的距离为9-11mm；
优选地，所述定位孔的直径为7-9mm。
8.根据权利要求1-7任一项所述的辅助夹具，其特征在于，所述定位销的形状包括圆柱状；
优选地，所述定位销的材质包括不锈钢。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的辅助夹具的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
将基板、第一立板以及第二立板加工至目标尺寸，然后在第一立板与第二立板的顶面进行钻孔处理与定位销固定；将第一立板与第二立板焊接于基板的顶面，得到所述异形靶材加工的辅助夹具。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述焊接包括电弧焊焊接；
优选地，所述电弧焊焊接的电流为100-120A；
优选地，所述电弧焊焊接的速度为395-405mm/min。
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