CN209503217U - 一种使用电子束焊接的溅射环组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了属于磁控溅射靶材领域的一种使用电子束焊接的溅射环组件；其中圆板通过螺栓组安装于工装卡具的圆柱安装面一侧外，圆柱安装面和圆板分别套装于溅射环体的两端内；圆柱状的固定组件焊接于溅射环体外侧的凹槽内；固定组件与凹槽的轴线共线，固定组件下方设有扁圆柱形的安装底座。工装卡具中的圆柱安装面和圆台依次位于基板的一侧外，基板、圆柱安装面和圆台轴线共线且一体构成；基板和圆台上相同的位置开有防溅槽；圆台的截面为等腰梯形。本实用新型防止了溅射环的焊接位置背面在焊接过程中因升温膨胀而与工装卡具紧紧卡在一起，拆卸困难而且损坏溅射环表面花纹；在不降低焊接效率的前提下，降低焊接风险，提高焊接质量。

Description

一种使用电子束焊接的溅射环组件

技术领域

本实用新型属于磁控溅射靶材技术领域，具体涉及一种使用电子束焊接的溅射环组件。

背景技术

磁控溅射是利用高能粒子轰击高纯靶材靶面，使靶材原子获得能量克服表面逸出功而从表面逸出沉积到基板上形成薄膜层。利用磁控溅射工艺可以在晶圆表面镀上金属、合金或电介质薄膜。但是高能粒子从各个方向轰击靶材导致逸出的靶材原子方向性差。不同方向的靶材原子沿直线到达基板表面会降低基板各部分沉积的薄膜层的均匀性，尤其当基板特征尺寸小，填孔深宽比大的情况下，靶材原子仅有一部分能垂直沉积到基底上，而大深宽比的台阶孔容易被堵住形成孔洞。

采用准直溅射可以在接触孔的底部、通孔的侧壁和台阶的侧壁获得良好的覆盖效果。准直溅射的方法是在靶材和和基板之间设置一个与靶材相同材质的溅射环。在溅射环上施加射频电源后形成高密度等离子区，从靶材逸出的原子在等离子区被电离成带电粒子，不同方向运动的带电粒子在靶材和基板之间的电场作用下都垂直方向沉积于基板上，对深孔沉积效果良好。溅射环还可以吸附溅射过程中产生的颗粒物，防止基板被污染破坏。

溅射环的结构包括环体和固定组件，环体与固定组件采用焊接的方法连接为一体形成溅射环组件，从而在使用时固定在溅射腔室中。为充分发挥溅射环组件的准直溅射和吸附颗粒作用，避免焊接处产生放电和脱落，对焊接质量要求较高。

因此急需一种能够防止了溅射环的焊接位置背面在焊接过程中因升温膨胀而与工装卡具紧紧卡在一起，拆卸困难而且损坏溅射环表面花纹的新组建；可以通过调整组件的位置状态保证焊接轨迹与组件底座同心，同时保证焊接程序中开焊和停焊期间焊件均在运动之中防止电子束起弧和收弧而产生凹坑。

实用新型内容

为实现上述目的，本实用新型提供一种使用电子束焊接的溅射环组件，其特征在于，包括：溅射环体、工装卡具、固定组件、圆板和螺栓组，其中圆板通过螺栓组安装于工装卡具的圆柱安装面一侧外，圆柱安装面和圆板分别套装于溅射环体的两端内；圆柱状的固定组件焊接于溅射环体外侧的凹槽内；固定组件与凹槽的轴线共线，固定组件下方设有扁圆柱形的安装底座。

所述溅射环体由卷圆后的溅射环首尾端对齐闭合后焊接而成；溅射环体上铣有凹槽，凹槽的直径比固定组件安装底座的直径大0.2～0.4mm；凹槽的深度比固定组件安装底座的高度高0.3～0.5mm。

所述工装卡具包括：圆柱安装面、防溅槽、基板、螺栓固定孔和圆台，其中圆柱安装面和圆台依次位于基板的一侧外，基板、圆柱安装面和圆台轴线共线且一体构成；基板和圆台上相同的位置开有防溅槽；圆台的截面为等腰梯形；

螺栓固定孔为贯穿基板、圆柱安装面和圆台的通孔，螺栓固定孔均匀分布于基板上。

所述圆柱安装面的高度为1.5～2mm。

所述圆台的角度为15°～20°。

所述防溅槽的宽度为固定组件安装底座直径的2.5倍，防溅槽的两个底角处倒有圆角。

本实用新型的有益效果为：

(1)防止了溅射环的焊接位置背面在焊接过程中因升温膨胀而与工装卡具紧紧卡在一起，拆卸困难而且损坏溅射环表面花纹；

(2)保证了焊接轨迹与组件底座同心；

(3)开焊和停焊期间焊件均在运动之中，防止了电子束起弧和收弧而产生凹坑；

(4)在不降低焊接效率的前提下，降低焊接风险，提高焊接质量。

附图说明

图1为本实用新型一种使用电子束焊接的溅射环组件实施例的侧视图；

图2为本实用新型实施例中溅射环体的斜视图；

图3a为本实用新型实施例中工装卡具的后视图；

图3b为本实用新型实施例中工装卡具的侧视图；

图3c为本实用新型实施例中工装卡具的正视图；

图中：

100-溅射环体，101-凹槽，200-工装卡具，201-圆柱安装面，202-防溅槽，203-基板，204-螺栓固定孔，205-圆台，300-固定组件，400-圆板，500-螺栓组。

具体实施例

下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细说明：

如图1所示的本实用新型实施例，包括：溅射环体100、工装卡具200、固定组件300、圆板400和螺栓组500，其中圆板400通过螺栓组500安装于工装卡具200的圆柱安装面201一侧外，圆板400的外径略小于工装卡具200中圆柱安装面201的外径，圆柱安装面201和圆板400分别套装于溅射环体100的两端内；圆柱状的固定组件300焊接于溅射环体100外侧的凹槽101内；固定组件300与凹槽101的轴线共线；固定组件300下方设有扁圆柱形的安装底座。

如图1和图2所示的溅射环体100由卷圆后的溅射环首尾端对齐闭合后焊接而成，此处的焊接根据溅射环的不同材料选择不同的焊接方法，比如钛环用氩弧焊，钽环用电子束焊；溅射环体100上铣有用于安装固定组件300的凹槽101，凹槽101的数量和凹槽间的角度由产品设计时对固定组件300所规定的数量和角度为准；

凹槽101的直径比固定组件300安装底座的直径大0.2～0.4mm；如果直径过小，固定组件300无法安装进去；如果直径过大，溅射环体100与固定组件300之间的环状待焊空间会过大，从而导致焊接质量差；

凹槽101的深度比固定组件300安装底座的高度高0.3～0.5mm，过深和过浅都会使焊接后的焊缝不处于同一水平面，从而影响焊接质量。

如图1、图3a、图3b和图3c所示的工装卡具200包括：圆柱安装面201、防溅槽202、基板203、螺栓固定孔204和圆台205，其中圆柱安装面201和圆台205依次位于基板203的一侧外，基板203、圆柱安装面201和圆台205轴线共线且一体构成；基板203和圆台205上相同的位置开有防溅槽202，防溅槽202的数量和位置与产品设计时对固定组件300所规定的数量和角度相对应，防溅槽202的两个底角处倒有圆角；圆台205的截面为等腰梯形，此结构既能将待焊的溅射环体100进行定位又能尽量减少工装卡具200与溅射环体100接触面积，降低焊接过程温度上升而导致溅射环体100与工装卡具200卡住无法拆卸而导致对溅射环体100表面的损伤；

螺栓固定孔204为贯穿基板203、圆柱安装面201和圆台205的通孔，螺栓固定孔204均匀分布于基板203上；安装后的螺栓组500相对于工装卡具200和圆板400固定不可晃动；从而控制圆板400与工装卡具200间的间距，以保证柔软的溅射环体100在焊接时保持形状的稳定；

在本实施例中，圆柱安装面201的高度为1.5～2mm；

在本实施例中，圆台205的角度为15°～20°；

在本实施例中，防溅槽202的宽度约为固定组件300安装底座直径的2.5倍，由于溅射环体100在焊接时焊接部位的温度较溅射环体100其它部位的温度高很多，焊接部位对应的溅射环体100背面亦是如此，开设防溅槽202可以避免焊接部位背面与工装卡具200接触而粘在一起。

本实用新型的使用过程如下：

1、用酒精擦拭干净凹槽101和固定组件300安装底座防止杂质污物在电子束焊接过程中产生飞溅，随后将固定组件300放入溅射环体100的凹槽101中，并用C钳夹住以放入凹槽101内的固定组件300以保证固定组件300不松动脱落。

2、采用氩弧焊在固定组件300的底座圆周上点焊，生成点焊缝401的数量为4～6个，点焊缝401之间的角度尽量相同，若点焊缝401之间的角度相差太大有可能使固定组件300的底座翘起而影响后续电子束焊接，具体实施过程用目测保持相邻点焊缝401之间的角度即可；点焊缝401直径保持在1.5～2mm，过小可能会无法覆盖凹槽101侧壁与固定组件300安装底座圆周之间的缝隙，过大则电子束焊接熔池不能完全覆盖住氩弧焊点；点焊后的溅射环体100和固定组件300组成聚焦环组件套装。

3、聚焦环组件套装在电子束焊接的工装卡具200的圆柱安装面201外，且凹槽101与防溅槽202的位置相对应；随后将螺栓组500穿过工装卡具200中的各螺栓固定孔204并拧紧；然后再通过两侧的两个螺母将圆板400安装于溅射环体100的外端，以保证溅射环体100的形状。

4、聚焦环组件套装进入焊接腔室之前需周向调节溅射环体100的位置使第一个固定组件300竖直；调节方法是采用悬挂重物的细线为标准，固定组件300与细线平行时则为竖直；随后对焊接腔室进行抽真空和聚焦的连续焊接准备工作，聚焦电流是400～420mA。

5、启动连续程序焊接，焊接速度2.5～3r/min，焊接焊接时间2r，程序运行时间3～4r；且为了对进行修饰以保证焊缝均匀，在第一圈焊缝的基础上额外进行了第二圈焊接；程序运行时间比焊接时间长是为了保证开焊和停焊期间焊件均在运动之中，防止了电子束起弧和收弧而产生凹坑。

6、焊接完该固定组件300后，根据固定组件200之间的夹角转动转轴至下一个固定组件300到焊接口，并再次进行步骤5。

按步骤6依次焊接所有剩余固定组件300，在进行后续几个固定组件200的焊接时，只需根据设计时固定组件200之间的夹角转动相应的角度即可保证在焊接时固定组件200保持竖直状态而无需重复步骤4。

Claims (6)

1.一种使用电子束焊接的溅射环组件，其特征在于，包括：溅射环体(100)、工装卡具(200)、固定组件(300)、圆板(400)和螺栓组(500)，其中圆板(400)通过螺栓组(500)安装于工装卡具(200)的圆柱安装面(201)一侧外，圆柱安装面(201)和圆板(400)分别套装于溅射环体(100)的两端内；圆柱状的固定组件(300)焊接于溅射环体(100)外侧的凹槽(101)内；固定组件(300)与凹槽(101)的轴线共线，固定组件(300)下方设有扁圆柱形的安装底座。

2.根据权利要求1所述的一种使用电子束焊接的溅射环组件，其特征在于，所述溅射环体(100)由卷圆后的溅射环首尾端对齐闭合后焊接而成；溅射环体(100)上铣有凹槽(101)，凹槽(101)的直径比固定组件(300)安装底座的直径大0.2～0.4mm；凹槽(101)的深度比固定组件(300)安装底座的高度高0.3～0.5mm。

3.根据权利要求1所述的一种使用电子束焊接的溅射环组件，其特征在于，所述工装卡具(200)包括：圆柱安装面(201)、防溅槽(202)、基板(203)、螺栓固定孔(204)和圆台(205)，其中圆柱安装面(201)和圆台(205)依次位于基板(203)的一侧外，基板(203)、圆柱安装面(201)和圆台(205)轴线共线且一体构成；基板(203)和圆台(205)上相同的位置开有防溅槽(202)；圆台(205)的截面为等腰梯形；

螺栓固定孔(204)为贯穿基板(203)、圆柱安装面(201)和圆台(205)的通孔，螺栓固定孔(204)均匀分布于基板(203)上。

4.根据权利要求3所述的一种使用电子束焊接的溅射环组件，其特征在于，所述圆柱安装面(201)的高度为1.5～2mm。

5.根据权利要求3所述的一种使用电子束焊接的溅射环组件，其特征在于，所述圆台(205)的角度为15°～20°。

6.根据权利要求3所述的一种使用电子束焊接的溅射环组件，其特征在于，所述防溅槽(202)的宽度为固定组件(300)安装底座直径的2.5倍，防溅槽(202)的两个底角处倒有圆角。