CN213235677U - 一种铜靶材组件焊接结构及包含其的铜靶材组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种铜靶材组件焊接结构及包含其的铜靶材组件，所述结构包括背板以及铜靶材，通过在背板和铜靶材上分别设置相适配的凹槽和凸台，并在凹槽面上设置端面螺纹，控制凸台与凹槽的配合间隙，能够进一步增加焊接面积，提高焊接结合率，针对焊接困难的铜靶材也能达到焊接率高的效果，最终提高铜靶材的合格率；利用所述焊接结构焊接得到的铜靶材组件在靶材溅射过程中铜靶材不易脱落，不会对芯片造成影响，具有较高的工业应用价值。

Description

一种铜靶材组件焊接结构及包含其的铜靶材组件

技术领域

本实用新型涉及溅射靶材技术领域，尤其涉及一种铜靶材组件焊接结构及包含其的铜靶材组件。

背景技术

溅射靶材是制造半导体芯片所必须的一种极其重要的关键材料，利用其制作器件的原理是采用物理气相沉积技术，用高压加速气态离子轰击靶材，使靶材的原子被溅射出来，以薄膜的形式沉积到硅片上，最终形成半导体芯片中复杂的配线结构。

溅射靶材具有金属镀膜的均匀性、可控性等诸多优势，被广泛应用于半导体领域。由于铜具有更高的电导率和更好的抗电迁移特性，目前铜靶材是真空镀膜行业溅射靶材中的一种，是高纯铜材料经过系列加工后的产品，具有特定的尺寸和形状高纯铜材料。由于高纯铜特别是超高纯铜具有许多优良的特性，已广泛应用于电子、通信、超导、航天等尖端领域。随着电子行业的飞速发展，对铜靶材的要求也在一步步增加。

但铜材料由于自身特性的原因，在铜靶材主体与背板焊接的过程中经常出现焊接结合率低的问题，现有技术对铜靶材的焊接温度以及热处理过程等进行了改进。

CN104694888A公开了一种高纯铜靶材的制备方法，所述方法主要包括：高纯铜靶材坯料在高温下进行塑性形变，冷却后进行压延变形制备得到高纯铜靶坯，最后对靶坯进行热处理，得到组织细小均匀的高纯铜靶材，所述方法制备得到的高纯铜靶材的晶粒细小，分布均匀，满足溅射的需要。

CN103510055A公开了一种高纯铜靶材的制备方法，所述方法包括：对纯铜锭进行预热，然后对预热过程中的高纯铜锭进行锻打并进行第一次热处理，然后对经第一次热处理后的高纯铜锭进行压延，形成铜板料并进行第二次热处理，形成铜靶材坯料，最后对铜靶材坯料进行机械加工，形成高纯铜靶材。

综上，现有针对铜靶材焊接的改进主要集中在焊接方法以及温度上，但针对靶材组件的焊接结构进行改进的研究较少。

因此，需要开发一种铜靶材与背板的焊接结构，从而提高最终焊接的结合率。

实用新型内容

鉴于现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种铜靶材组件焊接结构，所述焊接结构通过通过在背板和铜靶材上分别设置相适配的凹槽和凸台，并在凹槽面上设置端面螺纹，控制凸台与凹槽的配合间隙，使凹槽与凸台对接，提高了焊接面积，并最终提高了铜靶材的合格率。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

第一方面，本实用新型提供一种铜靶材组件焊接结构，所述结构包括背板以及铜靶材；所述背板上设置与铜靶材焊接的第一焊接面，所述第一焊接面上设置有凹槽；所述铜靶材上设置有与背板焊接的第二焊接面，所述第二焊接面上设置有与所述凹槽相适配的凸台；所述凹槽底面上设置有端面螺纹；所述凹槽与凸台的焊接面间隙为0～0.1mm。

本实用新型提供的铜靶材组件焊接结构通过将凹槽设置在背板上，凸台设置在铜靶材上，二者相互适配，并严格控制凹槽与凸台的焊接面间隙，提高了焊接的强度以及焊接结合率，并进一步在凹槽底面上设置有端面螺纹，从而增加了焊接面积，更进一步优化了焊接效果。

本实用新型中凹槽与凸台的焊接面间隙为0～0.1mm，例如可以是0mm、 0.02mm、0.05mm、0.06mm、0.07mm、0.08mm、0.09mm或0.1mm等。

本实用新型对凸台和凹槽的深度没有特殊限制，可采用适合于不同尺寸铜靶材的凸台和凹槽的焊接尺寸，例如针对300mm铜靶材，凹槽的深度为2～5mm，例如可以是2mm、2.1mm、2.3mm、2.5mm、2.8mm、3mm、3.2mm、3.5mm、 3.8mm、4mm、4.2mm、4.5mm、4.8mm或5mm。

优选地，所述螺纹的螺距为0.4～0.5mm，例如可以是0.4mm、0.41mm、 0.42mm、0.43mm、0.44mm、0.45mm、0.46mm、0.47mm、0.48mm、0.49mm或 0.5mm。

优选地，所述螺纹的切深为0.12～0.18mm，例如可以是0.12mm、0.13mm、 0.14mm、0.15mm、0.16mm、0.17mm或0.18mm。

本实用新型中的端面螺纹优选上述尺寸，在焊接过程中有利于螺纹切入铜靶材中，增强焊接结合力，提高焊接结合率。

优选地，所述凹槽和凸台的形状包括长方形、燕尾形或楔形。

优选地，所述第一焊接面的粗糙度≤0.4μm，例如可以是0.4μm、0.38μm、 0.35μm、0.32μm、0.3μm、0.28μm或0.25μm。

优选地，所述第二焊接面的粗糙度≤0.4μm，例如可以是0.4μm、0.38μm、 0.35μm、0.32μm、0.3μm、0.28μm或0.25μm。

本实用新型中需要将第一焊接面和第二焊接面的粗糙度控制在0.4μm以下，使两个焊接面焊接的更牢固。

优选地，所述凸台与凹槽径向面的间隙为0.3～0.5mm，例如可以是0.3mm、0.31mm、0.32mm、0.33mm、0.34mm、0.35mm、0.36mm、0.37mm、0.38mm、0.39mm、0.4mm、0.41mm、0.42mm、0.43mm、0.44mm、0.45mm、0.46mm、0.47mm、0.48mm或0.5mm，优选为0.35～0.45mm。

优选地，所述凸台与凹槽台阶面的间隙为0～0.1mm，例如可以是0mm、 0.01mm、0.02mm、0.03mm、0.04mm、0.05mm、0.06mm、0.07mm、0.08mm、 0.09mm或0.1mm。

本实用新型中凸台与凹槽台阶面之间的间隙需≤0.1mm，否则很容易出现焊接不牢固的情况。

第二方面，本实用新型提供一种铜靶材组件，所述组件包括第一方面所述的铜靶材组件焊接结构。

本实用新型提供的铜靶材组件通过采用第一方面所述的铜靶材组件焊接结构，由于焊接牢固，在后续溅射过程中不发生靶材脱落等现象，具有良好的工业应用前景。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：

(1)本实用新型提供的铜靶材组件焊接结构通过在凹槽底面上设置有端面螺纹，增加了焊接面积，最终提高了焊接结合率，针对焊接困难的铜靶材也能达到99.2％以上的焊接结合率；

(2)本实用新型提供的铜靶材组件焊接结构通过凸台与凹槽相适配，能够使难以焊接的铜材料与背板较好结合；

(3)本实用新型提供的铜靶材组件在溅射过程中不易脱落，工业应用前景高。

附图说明

图1是本实用新型实施例1提供的铜靶材组件焊接结构中背板结构示意图。

图2是本实用新型实施例1提供的铜靶材组件焊接结构适配后示意图。

图3是图1中a部的放大示意图。

图中：1-背板；101-第一焊接面；102-凹槽；1021-凹槽底面；1022-凹槽径向面；1023-凹槽台阶面；2-铜靶材；201-第二焊接面；202-凸台；3-凸台与凹槽径向面的间隙；4-凸台与凹槽台阶面的间隙。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

下面对本实用新型进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本实用新型的简易例子，并不代表或限制本实用新型的权利保护范围，本实用新型的保护范围以权利要求书为准。

一、实施例

以下实施例以300mm铜靶材组件为例进行说明，靶材背板的材料为 C18200，靶材的材料为铜4N5Cu。

实施例1

本实施例提供一种铜靶材组件焊接结构，如图1～3所示，所述结构包括背板1以及铜靶材2；

所述背板1上设置与铜靶材2焊接的第一焊接面101，所述第一焊接面101 上设置有长方形凹槽102；所述铜靶材2上设置有与背板1焊接的第二焊接面 201，所述第二焊接面201上设置有与所述凹槽102相适配的长方形凸台202。

所述凹槽底面1021上设置有端面螺纹，所述端面螺纹的尺寸为0.45× 0.15mm；所述第一焊接面101的粗糙度为0.4μm；所述第二焊接面201的粗糙度为0.4μm，所述凹槽102与凸台202的焊接面间隙为0.02mm，所述凸台202 与凹槽径向面1022的间隙(凸台与凹槽台阶面的间隙3)为0.4mm；所述凸台 202与凹槽台阶面1023的间隙(凸台与凹槽台阶面的间隙4)为0.1mm。

实施例2

本实施例提供一种铜靶材组件焊接结构，所述结构包括背板以及铜靶材；

所述背板上设置与铜靶材焊接的第一焊接面，所述第一焊接面上设置有楔形凹槽；所述铜靶材上设置有与背板焊接的第二焊接面，所述第二焊接面上设置有与所述凹槽相适配的楔形凸台。

所述凹槽的底面上设置有端面螺纹，所述端面螺纹的尺寸为0.4×0.1mm；所述第一焊接面的粗糙度为0.3μm；所述第二焊接面的粗糙度为0.3μm，所述凹槽102与凸台202的焊接面间隙为0.1mm，所述凸台与凹槽径向面的间隙为 0.3mm；所述凸台与凹槽台阶面的间隙为0.05mm。

以上实施例提供的铜靶材组件焊接结构的焊接方法如下：将背板上的第一焊接面与铜靶材的第二焊接面相对，并使第一焊接面上的长方形凹槽与第二焊接面上的长方形凸台对接，然后进行加热焊接，得到焊接后的铜靶材组件。

实施例3

本实施例提供一种铜靶材组件焊接结构，所述结构包括背板以及铜靶材；

所述背板上设置与铜靶材焊接的第一焊接面，所述第一焊接面上设置有楔形凹槽；所述铜靶材上设置有与背板焊接的第二焊接面，所述第二焊接面上设置有与所述凹槽相适配的楔形凸台。

所述凹槽的底面上设置有端面螺纹，所述端面螺纹的尺寸为0.5×0.2mm；所述第一焊接面的粗糙度为0.32μm；所述第二焊接面的粗糙度为0.35μm，所述凹槽102与凸台202的焊接面无间隙对接，所述凸台与凹槽径向面的间隙为 0.3mm；所述凸台与凹槽的台阶面无间隙对接。

以上实施例提供的铜靶材组件焊接结构的焊接方法如下：将背板上的第一焊接面与铜靶材的第二焊接面相对，并使第一焊接面上的长方形凹槽与第二焊接面上的长方形凸台对接后放置在包套中，然后进行扩散焊接，得到焊接后的铜靶材组件。

二、对比例

对比例1

本对比例提供一种铜靶材组件焊接结构，所述结构除不在焊接面上设置相应的凹槽和凸台外，其余均与实施例1相同，具体包括背板以及铜靶材；所述背板上设置与铜靶材焊接的第一焊接面，所述铜靶材上设置有与背板焊接的第二焊接面。

对比例2

本对比例提供一种铜靶材组件焊接结构，所述结构除所述第一焊接面的凹槽面上不设置端面螺纹外，其余均与实施例1相同。

对比例3

本对比例提供一种铜靶材组件焊接结构，所述结构除所述凹槽与凸台的焊接面间隙为0.2mm外，其余均与实施例1相同。

三、焊接结果

利用实施例1～3和对比例1～3所述的铜靶材组件焊接结构进行焊接，采用靶材超声C-SCAN自动检测系统对焊接后的铜靶材组件进行检测。

实施例1～3和对比例1～3检测的焊接结合率如表1所示。

表1

从表1可以看出以下几点：

(1)综合实施例1～3可以看出，实施例1～3通过采用凹槽与凸台相适配的背板与铜靶材，并在凹槽面上设置端面螺纹以及严格控制凸台与凹槽之间的配合间隙，能够使焊接结合率达到99.2％以上，提高了焊接效果；

(2)综合实施例1和对比例1～2可以看出，实施例1通过设置凸台和凹槽并在凹槽面上设置端面螺纹，较对比例1不设置凹槽和凸台以及对比例2虽然设置凹槽和凸台，但不在凹槽面设置端面螺纹而言，实施例1中焊接结合率高达99.5％，而对比例1和对比例2中的焊接结合率仅分别为75.4％和60.8％，由此表明，本实用新型通过相适配的凹槽和凸台，提高了焊接结合率；

(3)综合实施例1和对比例3可以看出，实施例1通过将凹槽与凸台的焊接面间隙控制在0.02mm，较对比例3控制在0.2mm而言，实施例1中焊接结合率高达99.5％，而对比例3中焊接结合率仅为13.8％，由此表明，本实用新型通过严格控制凸台与凹槽之间焊接面的配合间隙，大大提高了焊接效果。

综上所述，本实用新型提供的铜靶材组件焊接结构通过在背板和铜靶材上分别设置相适配的凹槽和凸台，并在凹槽面上设置端面螺纹，控制凸台与凹槽的配合间隙，能够进一步增加焊接面积，提高焊接结合率，针对焊接困难的铜靶材也能达到焊接率高的效果，其焊接结合率在99.2％以上，利用所述焊接结构焊接得到的铜靶材组件在靶材溅射过程中铜靶材不易脱落，具有较高的工业应用价值。

申请人声明，本实用新型通过上述实施例来说明本实用新型的详细结构特征，但本实用新型并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本实用新型必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本实用新型的任何改进，对本实用新型所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。

Claims (7)

1.一种铜靶材组件焊接结构，其特征在于，所述结构包括背板以及铜靶材；

所述背板上设置与铜靶材焊接的第一焊接面，所述第一焊接面上设置有凹槽；

所述铜靶材上设置有与背板焊接的第二焊接面，所述第二焊接面上设置有与所述凹槽相适配的凸台；

所述凹槽底面上设置有端面螺纹；

所述凹槽与凸台的焊接面间隙为0～0.1mm；

所述端面螺纹的螺距为0.4～0.5mm；

所述端面螺纹的切深为0.12～0.18mm。

2.根据权利要求1所述的铜靶材组件焊接结构，其特征在于，所述凹槽和凸台的形状包括长方形、燕尾形或楔形。

3.根据权利要求1或2所述的铜靶材组件焊接结构，其特征在于，所述第一焊接面的粗糙度≤0.4μm。

4.根据权利要求1或2所述的铜靶材组件焊接结构，其特征在于，所述第二焊接面的粗糙度≤0.4μm。

5.根据权利要求1或2所述的铜靶材组件焊接结构，其特征在于，所述凸台与凹槽径向面的间隙为0.3～0.5mm。

6.根据权利要求1或2所述的铜靶材组件焊接结构，其特征在于，所述凸台与凹槽台阶面的间隙为0～0.1mm。

7.一种铜靶材组件，其特征在于，所述组件包括如权利要求1～6任一项所述的铜靶材组件焊接结构。

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