CN202825019U - 一种高强度钴靶 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高强度钴靶。该钴靶通过在靶材与背板间加入中间层，分别进行焊接而成，靶材与背板焊接面上分别设置一系列凹槽。本实用新型与现有钴靶相比，增加了焊接面的接触面积，降低了焊接时所需要的温度和压力，所得靶材组件强度高，稳定性好。本实用新型所提供的一种高强度钴靶能够降低焊接所需的压力，增加靶材及背板与中间层的接触面积，有效缓解靶材与背板之间由于线膨胀系数不同而产生的应力，可以获得焊接强度较高的钴靶。
Description
技术领域
本实用新型属于靶材制造领域，特别涉及一种高强度钴靶。
背景技术
高纯钴靶及钴合金靶在半导体集成电路和磁记录领域有着广泛的应用。钴靶作为溅射阴极，由于其具有较强的磁性，其厚度必须控制在一定范围内，钴靶过厚会导致溅射区磁场强度极大降低，造成氩气的电离效率降低，进而在很大程度上降低溅射效率并影响沉积薄膜的质量。高强度的钴靶通常与铜或铜合金背板焊接，在减小钴靶厚度的同时提高靶材组件强度。
通常，钴靶与背板由金属铟通过钎焊的方式进行连接。但是受铟的熔点（156 ℃）的限制，这种连接方式仅适合于尺寸较小、溅射功率较低的钴靶材组件。当溅射功率增大到一定程度后，这种靶材组件将会因为铟的熔化而失效。用于大功率溅射的钴靶通常与背板进行扩散焊接，以期获得较高的焊接强度，防止靶材组件在受热条件下变形、开裂。由于钴靶与背板材料性能差别较大，将二者直接进行焊接难度很大，需要很高的温度和压力，对设备要求较高。同时，当温度高过钴的相变温度后会降低钴靶的透磁性能，影响钴靶的溅射。因此，需要开发在低温条件下与背板能实现高强度结合的钴靶。
实用新型内容
本实用新型针对上述问题提供一种高强度钴靶，既能保证钴靶的使用性能，又能获得较高的强度。
一种高强度钴靶，其特征在于：所述高强度钴靶通过在靶材与背板间加入中间层，分别进行焊接而成，靶材与背板焊接面上分别设置一系列凹槽。
所述靶材的材质为钴金属或钴基合金材料。
所述凹槽呈同心环状或螺旋状排列。
所述凹槽的截面为V形、倒梯形、圆弧形或矩形。
所述中间层的硬度分别低于靶材和背板的硬度。
所述中间层的材质为银金属材料、铝金属或其合金材料和锌金属或其合金材料。
所述凹槽的深度为0.01 mm~5 mm。
所述中间层厚度大于靶材和背板焊接面上的凹槽深度之和。
本实用新型提供的一种高强度钴靶，可采用如下方法制作：在待焊接靶材与背板焊接面上加工一系列具有一定深度和角度的环形凹槽，然后在靶材与背板间加入硬度比二者都低的金属材料作为中间层进行焊接。
所述环形凹槽可以为具有一定深度和角度的V形、倒梯形、圆弧形或矩形等形状。
所述中间层的金属硬度要低于靶材及背板硬度，厚度要大于靶材与背板凹槽深度之和。
本实用新型与现有钴靶相比，增加了焊接面的接触面积，降低了焊接时所需要的温度和压力，所得靶材组件强度高，稳定性好。
本实用新型所提供的一种高强度钴靶能够降低焊接所需的压力，增加靶材及背板与中间层的接触面积，有效缓解靶材与背板之间由于线膨胀系数不同而产生的应力，可以获得焊接强度较高的钴靶。
附图说明
图1是本实用新型的靶材组件纵截面示意图；
图2是本实用新型所述靶材与背板焊接面机加工凹槽常见形状示意图；
其中：图2a为V形槽示意图，角度为大于0°小于180°；图2b为V形槽示意图，底部为圆弧状，角度为大于0°小于180°；图2c为圆弧形槽示意图，半径为0.1 mm~5 mm；图2d为倒梯形槽示意图，斜边与底边角度为大于等于90°小于180°；图2e为矩形槽示意图；图2f为一边为直角另一边为斜边的倒梯形槽示意图，斜边角度为大于等于90°小于180°；
图3是本实用新型所述靶材与背板焊接面上凹槽排列示意图；
其中：图3a为凹槽呈同心圆状排列示意图；图3b为凹槽呈螺旋状排列示意图；
图中标号：
1-靶材；2-中间层；3-背板。
具体实施方式
下面的实施例可以使本专业技术人员更全面的理解本实用新型，但不以任何方式限制本实用新型。
本实用新型扩散焊接靶材组件结构示意如图1所示，包括靶材1，中间层2，背板3。其中靶材与背板焊接面设有一系列环形凹槽，常见形状如图2所示，所述一系列环形凹槽为同心环。将靶材1、中间层2和背板3配合完成后进行焊接，即可得到高焊接强度的钴靶材组件。
实施例1
直径为300 mm，厚度为3 mm的高纯钴靶与直径为340 mm的无氧铜背板进行焊接。将钴靶焊接面加工出图2a所示的V形凹槽，槽深0.3 mm，角度为30°，间距为1 mm，凹槽呈同心圆状排列；铜背板焊接面加工出图2c所示底部为圆弧形的凹槽，凹槽底部圆弧半径为0.3 mm，槽深0.3 mm，间距为1 mm，凹槽呈同心圆状排列。选择厚度为1 mm的镁铝合金箔作为中间层。将加工好的钴靶、镁铝合金箔和铜背板组装好进行扩散焊接，焊接温度为410 ℃，压力为90 MPa，保温3小时，随炉冷却至室温后进行后续加工，得到高纯钴靶组件。
对钴靶材组件进行超声C-scan检查焊接结合率可达到99.5%，测试靶材焊接强度平均值为80 MPa，焊接前后靶材组件的透磁率无明显变化。
实施例2
直径为440 mm，厚度为3.5 mm的高纯钴靶与直径为530 mm的铜合金背板进行焊接。将钴靶与铜背板焊接面均加工出图2f所示形状的凹槽，槽深0.5 mm，间距为1 mm，凹槽均呈螺旋状排列。选择厚度为2mm的纯铝作为中间层。将加工好的钴靶、纯铝和铜背板封入真空包套中后进行热等静压扩散焊接，焊接温度为390 ℃，压力为70 MPa，保温5小时，随炉冷却至室温后进行后续加工，得到高纯钴靶组件。
对钴靶材组件进行超声C-scan检查焊接结合率可达到99.1 %，测试靶材焊接强度平均值为70 MPa，焊接前后靶材组件的透磁率无明显变化。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种高强度钴靶，其特征在于：所述高强度钴靶通过在靶材（1）与背板（3）间加入中间层（2），分别进行焊接而成，靶材（1）与背板（3）焊接面上分别设置一系列凹槽。
2.根据权利要求1所述的一种高强度钴靶，其特征在于：所述靶材（1）的材质为钴金属或钴基合金材料。
3.根据权利要求1所述的一种高强度钴靶，其特征在于：所述凹槽呈同心环状或螺旋状排列。
4.根据权利要求1所述的一种高强度钴靶，其特征在于：所述凹槽的截面为V形、倒梯形、圆弧形或矩形。
5.根据权利要求1所述的一种高强度钴靶，其特征在于：所述凹槽的深度为0.01 mm~5 mm。
6.根据权利要求1所述的一种高强度钴靶，其特征在于：所述中间层（2）的硬度分别低于靶材（1）和背板（3）的硬度。
7.根据权利要求1所述的一种高强度钴靶，其特征在于：所述中间层（2）的材质为银金属材料、锌金属材料、铝金属材料或镁铝合金材料。
8.根据权利要求1所述的一种高强度钴靶，其特征在于：所述中间层（2）厚度大于靶材（1）和背板（3）焊接面上的凹槽深度之和。
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