CN117697242A - 一种溅射靶材焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及溅射靶材的焊接加工方法技术领域，具体为一种溅射靶材焊接方法，包括以下步骤：靶材及背板加工、焊接前处理、焊接加工及整形处理，其中，具体的整形过程中包括以下步骤：定心、装载压块组、收缩整形及复位输出，对靶材与背板进行焊接过程中，对完成焊接的溅射靶材，利用溅射靶材的温度变化控制电磁吸附的磁力变化，进而通过电磁吸附改变压块组作用于溅射靶材上的整形压力，随着溅射靶材上应力趋于集中中心的过程中，压块组的压力也随之集中于溅射靶材的中心，形成动态整形的效果，同时整个焊接过程中的整形步骤，无需校正同轴度，操作简单，整形精度高，产品合格率高。

Description

一种溅射靶材焊接方法

技术领域

本发明涉及溅射靶材的焊接加工方法技术领域，具体为一种溅射靶材焊接方法。

背景技术

溅射靶材焊接属于溅射靶材加工工艺中的一个环节，主要指的是在溅射镀膜过程中使用的靶材与背板之间的连接加工。为了在溅射过程中确保靶材和冷却背板之间有效的热导以及电导，常常需要非常牢固和高品质的焊接。

溅射靶材焊接过程大致如下：

靶材和背板的表面需要进行彻底清洁和粗化处理，以保障焊接界面的清洁度和增强焊接强度，将清洁好的靶材和背板在焊接机上进行定位，并用夹具固定好，保证在焊接过程中二者不会移位，之后进行加热焊接，焊接完成后对焊接接头进行无损检测，以确保焊接质量满足要求，最后根据需要，焊接接头可能需要进行一些后处理，如去除焊接产生的飞溅、焊接应力的去除等。

但由于靶材和背板在焊接后因为两种材料膨胀系数存在差异，焊接冷却后容易出现变形。靶材和背板的膨胀系数相差越大，变形也会越大。易脆靶材在与背板(一般为铜或者铝背板)焊接后出现较大变形，如果直接加压整形，靶材容易出现开裂。

宁波江丰电子材料股份有限公司于2020年07月28日申请了申请号为202010736245.6的发明专利，该专利中公开了一种靶材焊接后的加压整形方法，所述的方法包括：在对焊接后的靶材进行加压整形的过程中，随靶材温度的下降，对靶材施加的整形压力逐级递减。采用了压力逐渐递减且截面积同时逐级递减的加压方式，优先确保靶材平面度要求，再针对应力集中的中心区域加压整形，避免中心区域出现裂纹。

但是，现实加工中，运用上述整形方法对焊接完成的溅射靶材进行整形时，存在以下技术问题：

1、在溅射靶材从T1温度下降至T2温度过程中，随着温度的降低，形变应力更趋向于向靶材中心聚集，而此时再对靶材边沿部位持续保持压力，反而导致中心处的应力无法向边沿部位扩散传导；

2、在T2温度时，更换垫块与压块，需要再次校对靶材、垫块及压块之间的同轴度，操作繁琐，且精度无法保证，因此在第二次对靶材中心进行整形时，整形效果大大降低。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种溅射靶材焊接方法，在对靶材与背板进行焊接过程中，对完成焊接的溅射靶材，利用溅射靶材的温度变化控制电磁吸附的磁力变化，进而通过电磁吸附改变压块组作用于溅射靶材上的整形压力，随着溅射靶材上应力趋于集中中心的过程中，压块组的压力也随之集中于溅射靶材的中心，形成动态整形的效果，同时整个焊接过程中的整形步骤，无需校正同轴度，操作简单，整形精度高，产品合格率高。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种溅射靶材焊接方法，包括以下步骤：

步骤a、靶材及背板加工，将靶坯的直径及厚度加工至预设尺寸形成圆盘形的靶材待用，将背板坯的直径及厚度加工至预设尺寸形成圆盘形的背板待用；

步骤b、焊接前处理，将待用的靶材与背板，分别进行清洗去油，酒精脱水，真空烘干，并且靶材与背板烘干后均在真空下，在焊接面超声浸润一层焊料；

步骤c、焊接加工，将靶材与背板同轴对齐后，将焊接面重合，并通过夹板固定后平放，使靶材的靶面向上，在真空条件下进行加热，使靶材与背板通过焊料进行焊接形成溅射靶材；

步骤d、整形处理，将焊接后的溅射靶材保温冷却至200-300℃后，转移到整形设备上后，使溅射靶材的靶面向上，并在靶面上依次同轴堆叠垫块组与压块组，对溅射靶材进行平整处理，且随着溅射靶材温度的逐步降低，垫块组的直径朝向溅射靶材的中心逐步缩小，相应的压块组的直径也朝向溅射靶材的中心逐步缩小，同时溅射靶材中心处承受的的压块组重力受上方电磁吸附单元吸附力的增大同步缩小，直至溅射靶材的温度降低至室温，完成整形工作。

作为改进，具体的整形过程中包括以下步骤：

步骤S1、定心，冷却至200-300℃后的靶材转移至整形设备的整形平台上后，环绕溅射靶材设置的三组定心单元同步收缩对溅射靶材进行定心处理，同步的垫块单元随定心单元合拢在溅射靶材的靶面上方形成垫块组，溅射靶材、垫块组及上方的压块组呈同轴设置；

步骤S2、装载压块组，压块组通过电磁吸附单元的磁性吸附，配合升降器的带动下降，将垫块组压向溅射靶材，溅射靶材、垫块组及压块组自下向上同轴堆叠，电磁吸附单元失电失磁后，升降器将电磁吸附单元提升至位于压块组上方1-10mm处；

步骤S3、收缩整形，通过整形平台上安装的温度传感器监测溅射靶材温度的变化，配合微控制器将温度信号转换为数字信号，数字电位器接收数字信号后控制电磁吸附单元的电磁铁上流通电流，随溅射靶材温度的逐步降低而逐步增大，使得电磁铁将压块组中同心设置的压块由外向中心逐块的被电磁铁吸附脱离垫块组，使得由外向中心逐步进行整形，同步的，垫块组在整形过程中，通过定心单元的扩散移动，带动垫块逐圈的脱离与溅射靶材的接触，其中，温度传感器设置有两组，一组位于溅射靶材的中心处，一组位于溅射靶材的边沿处，两组温度传感器相互配合确定溅射靶材的降温变化；

步骤S4、复位输出，溅射靶材温度降低至室温，电磁铁吸附力恢复至初始状态，将压块组完全吸附脱离垫块组，溅射靶材完成整形工作，垫块组复位，溅射靶材脱离整形平台输出。

此外，本发明还提供一种应用于上述焊接方法的整形步骤中的整形设备，该整形设备包括整形平台、定心单元、垫块单元、压块组、电磁吸附单元及升降器；

所述整形平台呈圆盘状水平设置，所述定心单元沿整形平台的径向移动收缩扩散设置，所述垫块单元与所述定心单元一一对应连接，所述垫块单元合拢拼接形成垫块组，所述压块组位于整形平台的正上方，所述电磁吸附单元吸附所述压块组，所述升降器带动所述电磁吸附单元沿竖向升降设置，升降器采用多段式控制的气缸，具体的，将位置传感器安装在气缸或运动部件上，一旦气缸到达预设位置，传感器就发送信号给控制器，控制器随后操作阀门，调整气缸的运动或停止。这样可以按预定的顺序和位置停止，实现多段动作。

作为改进，所述定心单元包括定心柱、连接柱、导向块、导向轮及弹性件；

所述定心柱呈圆柱设置，该定心柱沿所述整形平台上的滑槽定向移动设置，三组的定心柱合拢将焊接完成的溅射靶材固定于整形平台的中心位置处，相应的垫块单元也随着定心单元的移动，完成合拢形成垫块组，此时垫块组位于溅射靶材的上方，并未接触；

所述连接柱自所述定心柱向下延伸穿过所述滑槽与导向块连接；

所述导向块呈方形柱设置，该导向块位于所述整形平台的下端面，该导向块所述整形平台下端面设置的导向槽移动，对所述定心柱的环向自由度进行限位，保证定心柱只沿导向槽进行移动，不会发生旋转；

所述导向轮与所述导向块连接，该导向轮设置于驱动盘的腰型槽内，该驱动盘由旋转电机驱动进行旋转，旋转电机优选为伺服电机，腰型槽呈弧形设置，且趋于向驱动盘的中心靠拢，使得导向轮在腰型槽内，随驱动盘的旋转，会在驱动盘的径向上发生位移；

所述弹性件设置于所述连接柱与所述导向块之间，该弹性件驱动所述定心柱在竖向上浮动调节，使得后续压块组下降时，能带动垫块组下压于溅射靶材上。

作为改进，所述溅射靶材的直径D为300mm，完成拼接后的所述垫块组的直径D1与所述溅射靶材的直径D之间满足关系：D-30≤D1≤D，即垫块组的直径优选为270mm-300mm，所述垫块组的厚度H1为20-40mm。

作为改进，所述垫块单元与对应的所述定心单元连接设置，该垫块单元呈扇形设置，且该垫块单元沿径向自内向外由若干扇形的垫块组成，垫块的数量依据垫块组直径的大小进行调整，且相邻所述垫块间通过拉杆连接，在压块组下压溅射靶材后，定心单元会在整形过程中，带着外圈的垫块逐步的脱离溅射靶材，缩小垫块组的直径，而拉杆的设置，则是为了使得垫块可以从外向内逐步的背带动脱离溅射靶材，即最外层的垫块脱离溅射靶材后，可以通过拉杆带动次一层的垫块随后进行脱离。

作为改进，位于所述垫块单元扇形尖端处的垫块沿径向向外侧延伸设置有分力臂，分力臂的设置是为了保证压块组的压力会平均的分散在垫块组上，所述垫块的径向宽度R为10-100mm，且相邻的所述垫块之间的径向宽度存在差值△R，△R为10-30mm，△R例如可以是10mm、20mm或30mm，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。

作为改进，所述电磁吸附单元包括同轴设置的电磁铁及软磁铁，电磁铁与数字电位器连接，由数字电位器控制电磁铁线圈上的电阻大小，进而控制线圈上电流大小，达到调节电磁铁的电磁吸附力的目的，所述软磁铁位于所述电磁铁的下方，软磁铁用于对电磁铁的磁场进行集中收束，软磁铁的直径D2大于所述压块组的直径D3,所述压块组的直径D3与所述垫块组的直径D1满足关系：D1-50≤D3≤D1。

作为改进，所述压块组的总质量M为100-200kg，所述压块的质量m为10-100kg，且相邻两块压块间质量差△m为5-30kg，即压块是自外向内同轴套设，且压块的质量从外向内逐步递增，进而使得电磁铁的磁吸力随着溅射靶材温度的降低逐步升高时，可以从外向内逐一吸附起压块，同时又能调节剩余未吸附起压块对溅射靶材的压力逐步减小。

作为改进，所述电磁吸附单元的磁吸吸附力F与所述压块质量m之间的满足关系：F＞m_maxg+100N，其中，m_max为m的最大值，g＝9.8N/kg；

电磁吸附单元要对压块组完成吸附，需要将质量最大的压块进行吸附，因此电磁铁的最大吸附力要大于或等于压块的重力，同时电磁铁是与压块组之间存在1-10mm间隙，因此，电磁铁的最大吸附力是要大于质量最大压块的重力。

作为改进，所述压块组中的所述压块相互套设，相邻所述压块的套合端面呈斜面配合设置，使得在通过电磁铁将压块从外向内逐步进行吸附时，电磁铁吸附的压块仍能保持层层套设，保持良好的同轴性，不需要进行反复的调整校正。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明首先利用焊料对靶材与背板进行焊接加工，焊接处理后，在溅射靶材的温度在200-300℃的情况下，通过垫块组与压块组的配合，对溅射靶材进行整形处理，并且在整个整形处理过程中，通过电磁铁的磁吸力随溅射靶材温度降低进行调控，使得压块组的直径与压力逐步向溅射靶材的中心调节，以配合溅射靶材在整形过程中，形变应力趋于中心化集中的变化过程，使得溅射靶材的整形更为的精准且操作更为的简捷，提升溅射靶材的平面平整度及产品合格率；

(2)本发明通过整形平台上安装的温度传感器监测溅射靶材温度的变化，配合微控制器将温度信号转换为数字信号，数字电位器接收数字信号后控制电磁吸附单元的电磁铁上流通电流，随溅射靶材温度的逐步降低而逐步增大，使得电磁铁将压块组中同心设置的压块由外向中心逐块的被电磁铁吸附脱离垫块组，使得由外向中心逐步逐级进行整形，使得压块组的压力调节与溅射靶材温度降低相互衔接；

(3)本发明通过在压块组下压溅射靶材后，定心单元会在整形过程中，带着外圈的垫块逐步的脱离溅射靶材，缩小垫块组的直径，而拉杆的设置，则是为了使得垫块可以从外向内逐步的背带动脱离溅射靶材，即最外层的垫块脱离溅射靶材后，可以通过拉杆带动次一层的垫块随后进行脱离，进而形成垫块组直径逐步缩小的效果，使得压块组的压力逐级向溅射靶材的中心集中，以应对溅射靶材的应力；

(4)本发明通过压块的套合端面呈斜面配合设置，使得在通过电磁铁将压块从外向内逐步进行吸附时，电磁铁吸附的压块仍能保持层层套设，保持良好的同轴性，不需要进行反复的调整校正，操作更加便捷。

综上所述，本发明具有整形效果好、平面一致性强、产品合格率高、操作便捷等优点，尤其适用于溅射靶材的焊接加工制备技术领域。

附图说明

图1为本发明焊接方法流程示意图；

图2为本发明整形设备模块控制示意图；

图3为本发明整形设备立体结构示意图一；

图4为本发明整形设备立体结构示意图二；

图5为本发明溅射靶材正视结构示意图；

图6为本发明垫块组俯视结构示意图；

图7为本发明垫块单元脱离状态示意图；

图8为本发明垫块单元剖视结构示意图；

图9为本发明驱动盘立体结构示意图；

图10为本发明整形平台立体结构示意图；

图11为本发明整形平台剖视结构示意图；

图12为本发明电磁吸附单元立体结构示意图；

图13为本发明压块组立体结构示意图；

图14为本发明压块组剖视结构示意图。

图中：I、整形设备，10、靶材，20、背板，30、溅射靶材，1、垫块组，11、垫块单元，111、垫块，112、拉杆，113、分力臂，2、压块组，21、压块，3、电磁吸附单元，31、电磁铁，32、软磁铁，4、整形平台，40、温度传感器，41、滑槽，42、导向槽，5、定心单元，51、定心柱，52、连接柱，53、导向块，54、导向轮，55、弹性件，56、驱动盘，561、腰型槽，57、旋转电机，6、升降器，7、微控制器，8、数字电位器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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设备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”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”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，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例：

如图1至图2所示，一种溅射靶材焊接方法，包括以下步骤：

步骤a、靶材及背板加工，将靶坯的直径及厚度加工至预设尺寸形成圆盘形的靶材10待用，将背板坯的直径及厚度加工至预设尺寸形成圆盘形的背板20待用；

步骤b、焊接前处理，将待用的靶材10与背板20，分别进行清洗去油，酒精脱水，真空烘干，并且靶材10与背板20烘干后均在真空下，在焊接面超声浸润一层焊料；

步骤c、焊接加工，将靶材10与背板20同轴对齐后，将焊接面重合，并通过夹板固定后平放，使靶材10的靶面向上，在真空条件下进行加热，使靶材10与背板20通过焊料进行焊接形成溅射靶材30；

步骤d、整形处理，将焊接后的溅射靶材30保温冷却至200-300℃后，转移到整形设备I上后，使溅射靶材30的靶面向上，并在靶面上依次同轴堆叠垫块组1与压块组2，对溅射靶材30进行平整处理，且随着溅射靶材30温度的逐步降低，垫块组1的直径朝向溅射靶材30的中心逐步缩小，相应的压块组2的直径也朝向溅射靶材30的中心逐步缩小，同时溅射靶材30中心处承受的的压块组2重力受上方电磁吸附单元3吸附力的增大同步缩小，直至溅射靶材30的温度降低至室温，完成整形工作。

其中，整形过程中包括以下步骤：

步骤S1、定心，冷却至200-300℃后的靶材转移至整形设备I的整形平台4上后，环绕溅射靶材30设置的三组定心单元5同步收缩对溅射靶材30进行定心处理，同步的垫块单元11随定心单元5合拢在溅射靶材30的靶面上方形成垫块组1，溅射靶材30、垫块组1及上方的压块组2呈同轴设置；

步骤S2、装载压块组，压块组2通过电磁吸附单元3的磁性吸附，配合升降器6的带动下降，将垫块组1压向溅射靶材30，溅射靶材30、垫块组1及压块组2自下向上同轴堆叠，电磁吸附单元3失电失磁后，升降器6将电磁吸附单元3提升至位于压块组2上方1-10mm处；

步骤S3、收缩整形，通过整形平台4上安装的温度传感器40监测溅射靶材30温度的变化，配合微控制器7将温度信号转换为数字信号，数字电位器8接收数字信号后控制电磁吸附单元3的电磁铁31上流通电流，随溅射靶材30温度的逐步降低而逐步增大，使得电磁铁31将压块组2中同心设置的压块21由外向中心逐块的被电磁铁31吸附脱离垫块组1，使得由外向中心进行逐步进行整形，同步的，垫块组1在整形过程中，通过定心单元5的扩散移动，带动垫块111逐圈的脱离与溅射靶材30的接触；

步骤S4、复位输出，溅射靶材30温度降低至室温，电磁铁吸附力恢复至初始状态，将压块组2完全吸附脱离垫块组1，溅射靶材30完成整形工作，垫块组1复位，溅射靶材30脱离整形平台4输出。

详细说明的是，较背景技术中的对比文献技术方案，本申请直接就采用了一组的垫块组与一组的压块组对溅射靶材进行整形处理，无需在整形过程中更换垫块与压块，操作更为便捷，并且整形效果与整形精度都远优于对比文献的技术方案。

在对溅射靶材进行施压整形的过程中，整形平台4上安装的温度传感器40会监测溅射靶材的温度变化，温度传感器40与中控中的微控制器7连接，温度传感器40将溅射靶材温度变化值转换为数字信号由微控制器7进行读取，在将数字电位器8的接口连接到微控制器7上。数字电位器8通常通过SPI或I2C这样的通信协议与微控制器7交流，微控制器7上预设好的程序将控制改变数字电位器8的电阻值，而数字电位器8则串联设置于电磁铁31线圈的电路上，作为电阻器使用，在数字电位器8的电阻值发生变化时，线圈上的电流相应发生变化，例如本申请中溅射靶材的温度会从200-300℃降低至室温，相应的微控制器7就会调节数字电位器8的电阻值由大变小，相应的电磁铁31线圈上的流通的电流就会由小变大，而电磁铁的磁力与通过其线圈的电流成正比，增加流经线圈的电流可以增强磁力，因此就能使得电磁铁31对压块组2的磁吸力逐步增大，当电磁铁31的吸附力大于压块组2中最外侧压块21的重力后，电磁铁就会将最外侧的压块21吸附，使得该压块21失去对溅射靶材的整形压力，进而达到溅射靶材从外向内逐步失去整形压力的目的，并且在电磁铁31的吸附力在逐步增大的过程中，其余未被吸附的压块31的整形压力也会被磁吸力抵消部分，进而达到溅射靶材各部位整形压力处于一个逐步减小的过程，以适配于溅射靶材上随温度降低而逐步减小的热应力，使得溅射靶材整形更为的精确。

在此还需要说明的是，本申请中溅射靶材的热应力来自于靶材与背板受热膨胀系数不一致，导致受热膨胀时焊接面形变不一致形成的应力集中，因此，在溅射靶材温度逐步下降的过程中，溅射靶材表面与内部的热应力也会逐步下降趋于平衡，初始时，由于温度高，溅射靶材因内外收缩量不同，则相互之间发生作用力。表面因受心部抵制收缩力而胀大，故表面产生张应力(也称拉应力)；而心部则相反，产生压应力。随着温度降低，溅射靶材内部的张应力与拉应力趋于平衡，但此时，溅射靶材的温度虽然逐步接近室温，但由于溅射靶材心部冷却慢，其温度反而高于表面，再次产生内应力，心部为拉应力，表面为压应力，这也是为什么直接对溅射靶材进行整形会导致最终靶材表面在整形过程中形成裂纹的主要原因。

而本申请，在电磁铁的吸附力在随溅射靶材温度下降过程中逐步增大，反之压块组对于溅射靶材的整形压力也随溅射靶材蛙温度的下降逐步减小直至消失，因此，本申请的整形压力与溅射靶材表面的拉应力是相对应的，刚好在前期整形压力最大时对溅射靶材表面进行整形，可以更好的保证溅射靶材的平面度，同时又能在后期逐步将整形压力减弱至和溅射靶材内部的拉应力产生对应的抵消状态，保证溅射靶材不变形的同时，不会开裂。

如图3至图14所示，其中，所述步骤S1中，所述定心单元5包括定心柱51、连接柱52、导向块53、导向轮54及弹性件55；

所述定心柱51呈圆柱设置，该定心柱51沿所述整形平台4上的滑槽41定向移动设置；

所述连接柱52自所述定心柱51向下延伸穿过所述滑槽41与导向块53连接；

所述导向块53呈方形柱设置，该导向块53位于所述整形平台4的下端面，该导向块53所述整形平台4下端面设置的导向槽42移动，对所述定心柱51的环向自由度进行限位；

所述导向轮54与所述导向块53连接，该导向轮54设置于驱动盘56的腰型槽561内，该驱动盘56由旋转电机57驱动进行旋转；

所述弹性件55设置于所述连接柱52与所述导向块53之间，该弹性件55驱动所述定心柱51在竖向上浮动调节。

需要说明的是，旋转电机57带动驱动盘56旋转，通过腰型槽561与导向轮54的配合，就能带动定心柱51在滑槽41内进行移动，而初始对溅射靶材进行定心时，与定心柱51连接的垫块单元11是不与溅射靶材的表面进行接触的，并且在整形过程中，定心柱51移动复位，带动垫块111进行逐层的远离溅射靶材时，由于失去了对应压块21的压力，垫块111也可以轻松的脱离溅射靶材，并且垫块111优选为铝或铝合金材质，而压块21优选为带有磁性的钢材，如430和410不锈钢，并且为了便于操作，压块21内部还可以进行配重处理，可以在内部配重设置铅块。

此外，所述步骤S1中，所述溅射靶材30的直径D为300mm，完成拼接后的所述垫块组1的直径D1与所述溅射靶材30的直径D之间满足关系：D-30≤D1≤D，所述垫块组1的厚度H1为20-40mm。

所述垫块单元11与对应的所述定心单元5连接设置，该垫块单元11呈扇形设置，且该垫块单元11沿径向自内向外由若干扇形的垫块111组成，且相邻所述垫块111间通过拉杆112连接。

并且，位于所述垫块单元11扇形尖端处的垫块111沿径向向外侧延伸设置有分力臂113，所述垫块111的径向宽度R为10-100mm，且相邻的所述垫块111之间的径向宽度存在差值△R，△R为10-30mm，因此，沿溅射靶材的径向，垫块111的宽度会逐步增加，相应的垫块组1每次缩小时的直径变化也会逐级变大，但是垫块组1的直径变化是与压块组2的压块吸附是相对应的，即整形过程中，旋转电机57带动驱动盘56的旋转角度也是有微控制器7中预设的程序进行操控的，即电磁铁每吸附一块的压块后，垫块组1会撤离一圈的垫块。

作为一种优选的实施方式，所述步骤S2中，所述电磁吸附单元3包括同轴设置的电磁铁31及软磁铁32，所述软磁铁32位于所述电磁铁31的下方，且该软磁铁32的直径D2大于所述压块组2的直径D3,所述压块组2的直径D3与所述垫块组1的直径D1满足关系：D1-50≤D3≤D1。

并且，所述步骤S2中，所述压块组2的总质量M为100-200kg，所述压块21的质量m为10-100kg，且相邻两块压块21间质量差△m为5-30kg。

进一步的，所述电磁吸附单元3的磁吸吸附力F与所述压块21质量m之间的满足关系：F＞m_maxg+100N，其中，m_max为m的最大值，g＝9.8N/kg。

需要说明的是，在软磁铁在被外部磁场磁化之后可以展现出极强的磁性，并能够吸引其他铁磁性材料，但是当外部磁场消失后，它们的磁化程度很快就会下降。这意味着软磁铁可以在电磁铁的作用下传递磁吸力，但当电流中断，电磁铁的磁场消失时，软磁铁也会失去磁性，并且具有高的磁导率和低的磁滞损耗，能很好的将电磁铁的磁场进行集束，使得对压块21的磁性吸附力分布的更加均匀。

作为优选的，所述步骤S3中，所述压块组2中的所述压块21相互套设，相邻所述压块21的套合端面呈斜面配合设置。

运用本实施例的焊接方法对溅射靶材整形的检测数据，见表一：

综上，通过表1的数据与背景技术对比文献的数据进行对比可知，本申请的焊接方法加工的溅射靶材的合格率及平面度均优于背景技术的对比文献，并且通过表一整形后平面度数据的横向对比，本申请的平面度的一致性也优于对比文献的技术方案。

此外，通过表1中编号1与编号6的数据对比可知，相邻压块之间的质量差越小，压块组质量的缩小，形成的整形压力的减幅越贴近溅射靶材内部热应力的降幅趋势，对溅射靶材的整形效果就越好。

通过表1中编号3与编号7的数据对比可知，采用整形压力越大的压块组对溅射靶材进行整形时，其整形效果越好，并且通过编号6与编号7的数据对比可知，位于中心处的压块最大质量越大，相应的溅射靶材整形后的平面度也更换。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种溅射靶材焊接方法，其特征在于,包括以下步骤：

步骤a、靶材及背板加工，将靶坯的直径及厚度加工至预设尺寸形成圆盘形的靶材(10)待用，将背板坯的直径及厚度加工至预设尺寸形成圆盘形的背板(20)待用；

步骤b、焊接前处理，将待用的靶材(10)与背板(20)，分别进行清洗去油，酒精脱水，真空烘干，并且靶材(10)与背板(20)烘干后均在真空下，在焊接面超声浸润一层焊料；

步骤c、焊接加工，将靶材(10)与背板(20)同轴对齐后，将焊接面重合，并通过夹板固定后平放，使靶材(10)的靶面向上，在真空条件下进行加热，使靶材(10)与背板(20)通过焊料进行焊接形成溅射靶材(30)；

步骤d、整形处理，将焊接后的溅射靶材(30)保温冷却至200-300℃后，转移到整形设备(I)上后，使溅射靶材(30)的靶面向上，并在靶面上依次同轴堆叠垫块组(1)与压块组(2)，对溅射靶材(30)进行平整处理，且随着溅射靶材(30)温度的逐步降低，垫块组(1)的直径朝向溅射靶材(30)的中心逐步缩小，相应的压块组(2)的直径也朝向溅射靶材(30)的中心逐步缩小，同时溅射靶材(30)中心处承受的的压块组(2)重力受上方电磁吸附单元(3)吸附力的增大同步缩小，直至溅射靶材(30)的温度降低至室温，完成整形工作。

2.根据权利要求1所述的一种溅射靶材焊接方法，其特征在于，整形过程中包括以下步骤：

步骤S1、定心，冷却至200-300℃后的靶材转移至整形设备(I)的整形平台(4)上后，环绕溅射靶材(30)设置的三组定心单元(5)同步收缩对溅射靶材(30)进行定心处理，同步的垫块单元(11)随定心单元(5)合拢在溅射靶材(30)的靶面上方形成垫块组(1)，溅射靶材(30)、垫块组(1)及上方的压块组(2)呈同轴设置；

步骤S2、装载压块组，压块组(2)通过电磁吸附单元(3)的磁性吸附，配合升降器(6)的带动下降，将垫块组(1)压向溅射靶材(30)，溅射靶材(30)、垫块组(1)及压块组(2)自下向上同轴堆叠，电磁吸附单元(3)失电失磁后，升降器(6)将电磁吸附单元(3)提升至位于压块组(2)上方1-10mm处；

步骤S3、收缩整形，通过整形平台(4)上安装的温度传感器(40)监测溅射靶材(30)温度的变化，配合微控制器(7)将温度信号转换为数字信号，数字电位器(8)接收数字信号后控制电磁吸附单元(3)的电磁铁(31)上流通电流，随溅射靶材(30)温度的逐步降低而逐步增大，使得电磁铁(31)将压块组(2)中同心设置的压块(21)由外向中心逐块的被电磁铁(31)吸附脱离垫块组(1)，使得由外向中心进行逐步进行整形，同步的，垫块组(1)在整形过程中，通过定心单元(5)的扩散移动，带动垫块(111)逐圈的脱离与溅射靶材(30)的接触；

步骤S4、复位输出，溅射靶材(30)温度降低至室温，电磁铁吸附力恢复至初始状态，将压块组(2)完全吸附脱离垫块组(1)，溅射靶材(30)完成整形工作，垫块组(1)复位，溅射靶材(30)脱离整形平台(4)输出。

3.根据权利要求2所述的一种溅射靶材焊接方法，其特征在于：

所述步骤S1中，所述定心单元(5)包括定心柱(51)、连接柱(52)、导向块(53)、导向轮(54)及弹性件(55)；

所述定心柱(51)呈圆柱设置，该定心柱(51)沿所述整形平台(4)上的滑槽(41)定向移动设置；

所述连接柱(52)自所述定心柱(51)向下延伸穿过所述滑槽(41)与导向块(53)连接；

所述导向块(53)呈方形柱设置，该导向块(53)位于所述整形平台(4)的下端面，该导向块(53)所述整形平台(4)下端面设置的导向槽(42)移动，对所述定心柱(51)的环向自由度进行限位；

所述导向轮(54)与所述导向块(53)连接，该导向轮(54)设置于驱动盘(56)的腰型槽(561)内，该驱动盘(56)由旋转电机(57)驱动进行旋转；

所述弹性件(55)设置于所述连接柱(52)与所述导向块(53)之间，该弹性件(55)驱动所述定心柱(51)在竖向上浮动调节。

4.根据权利要求2所述的一种溅射靶材焊接方法，其特征在于：

所述步骤S1中，所述溅射靶材(30)的直径D为300mm，完成拼接后的所述垫块组(1)的直径D1与所述溅射靶材(30)的直径D之间满足关系：D-30≤D1≤D，所述垫块组(1)的厚度H1为20-40mm。

5.根据权利要求2所述的一种溅射靶材焊接方法，其特征在于：

所述步骤S1中，所述垫块单元(11)与对应的所述定心单元(5)连接设置，该垫块单元(11)呈扇形设置，且该垫块单元(11)沿径向自内向外由若干扇形的垫块(111)组成，且相邻所述垫块(111)间通过拉杆(112)连接。

6.根据权利要求5所述的一种溅射靶材焊接方法，其特征在于：

位于所述垫块单元(11)扇形尖端处的垫块(111)沿径向向外侧延伸设置有分力臂(113)，所述垫块(111)的径向宽度R为10-100mm，且相邻的所述垫块(111)之间的径向宽度存在差值△R，△R为10-30mm。

7.根据权利要求2所述的一种溅射靶材焊接方法，其特征在于：

所述步骤S2中，所述电磁吸附单元(3)包括同轴设置的电磁铁(31)及软磁铁(32)，所述软磁铁(32)位于所述电磁铁(31)的下方，且该软磁铁(32)的直径D2大于所述压块组(2)的直径D3,所述压块组(2)的直径D3与所述垫块组(1)的直径D1满足关系：D1-50≤D3≤D1。

8.根据权利要求2所述的一种溅射靶材焊接方法，其特征在于：

所述步骤S2中，所述压块组(2)的总质量M为100-200kg，所述压块(21)的质量m为10-100kg，且相邻两块压块(21)间质量差△m为5-20kg。

9.根据权利要求8所述的一种溅射靶材焊接方法，其特征在于：

所述电磁吸附单元(3)的磁吸吸附力F与所述压块(21)质量m之间的满足关系：F＞m_maxg+100N，其中，m_max为m的最大值，g＝9.8N/kg。

10.根据权利要求2所述的一种溅射靶材焊接方法，其特征在于：

所述步骤S3中，所述压块组(2)中的所述压块(21)相互套设，相邻所述压块(21)的套合端面呈斜面配合设置。