KR100875125B1 - Solder alloy for sputtering target manufacturing and sputtering target using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명의 땜납합금은 스퍼터링 타겟의 제조 시에 타겟재와 배킹 플레이트의 접합에 이용되는 땜납합금이며, Sn을 주성분으로 하고, In을 10~25중량%, Ag을 2,000ppm 이하의 양으로 함유하며, 또한, 160~200℃의 고상선 온도(solidus temperature)를 유지하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명의 땜납합금은 In을 10~25중량%, Cu, Al, Ti, Mo, W, Te, Pb, Ag으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속을 합계로 180~5,000ppm의 양(단, Ag은 2,000ppm 이하, Pb은 1,000ppm 미만)으로 함유하고, Sn을 나머지 양으로 함유하는 것이어도 좋다. The solder alloy of the present invention is a solder alloy used for joining the target material and the backing plate during the production of the sputtering target, and contains Sn as a main component, 10-25 wt% of In, and 2,000 ppm or less of Ag. In addition, it is characterized by maintaining a solidus temperature (solidus temperature) of 160 ~ 200 ℃. In addition, the solder alloy of the present invention is 10 to 25% by weight of In, at least one metal selected from the group consisting of Cu, Al, Ti, Mo, W, Te, Pb, Ag in total 180 ~ 5,000ppm It may contain an amount (but Ag is 2,000 ppm or less, Pb is less than 1,000 ppm), and Sn may be contained in the remaining amount.

본 발명의 땜납합금에 의하면, 내열성 및 접합 강도가 향상된 접합재층을 형성할 수 있다. 또한, 본 발명의 스퍼터링 타겟에 의하면, 유리원판(mother glass)의 대형화의 요구에 따른 큰 면적의 박막을 안정하고 효율적으로 형성할 수 있다. According to the solder alloy of the present invention, it is possible to form a bonding material layer having improved heat resistance and bonding strength. Moreover, according to the sputtering target of this invention, the thin film of a large area according to the request of enlargement of the mother glass can be formed stably and efficiently.

Description

스퍼터링 타겟 제조용 땜납합금 및 이를 이용한 스퍼터링 타겟{Solder Alloy for Manufacturing Sputtering Target and Sputtering Target Using the Same}Solder alloy for sputtering target manufacturing and sputtering target using the same {Solder Alloy for Manufacturing Sputtering Target and Sputtering Target Using the Same}

본 발명은 스퍼터링 타겟 제조용 땜납합금 및 이를 이용한 스퍼터링 타겟에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 타겟재와 배킹 플레이트를 접합하여 스퍼터링 타겟을 제조할 때의 접합재로 이용되는, 타겟재와 배킹 플레이트의 접합 강도 및 내열성이 우수한 접합재층을 형성할 수 있는 땜납합금 및 이를 이용하여 제조된 스퍼터링 타겟에 관한 것이다. The present invention relates to a solder alloy for producing a sputtering target and a sputtering target using the same. More specifically, the present invention provides a solder alloy capable of forming a bonding material layer having excellent bonding strength and heat resistance between the target material and the backing plate, which is used as a bonding material when bonding the target material and the backing plate to produce a sputtering target, and the same. It relates to a sputtering target produced using.

종래, 박막 형성법의 하나로 스퍼터링법이 알려져 있다. Conventionally, the sputtering method is known as one of the thin film formation methods.

상기 스퍼터링법에 이용되는 타겟재는 스퍼터링 시에 플라즈마 상태의 불활성 가스 등에 의한 충격을 계속해서 받기 때문에, 그 내부에 열량이 축적되어 고온으로 된다. 이로 인해, 열전도성이 우수한 재료로 이루어진 배킹 플레이트(backing plate)라고 불리는 냉각판을 타겟재에 접합하여, 상기 배킹 플레이트를 냉각함으로써 타겟재의 열을 방출하도록 하고 있다. Since the target material used for the sputtering method is continuously subjected to an impact by an inert gas or the like in a plasma state during sputtering, heat is accumulated in the interior thereof and becomes high temperature. For this reason, a cooling plate called a backing plate made of a material having excellent thermal conductivity is bonded to the target material, and the heat of the target material is released by cooling the backing plate.

타겟재와 배킹 플레이트의 접합은 땜납합금 등의 접합재를 매개로 하여 접합되거나, 확산 접합에 의해 접합되지만, 전자의 접합재를 사용하는 방법이 보다 일반적이다. 접합재로서는 종래, 저융점 금속인 In이나 In을 주성분으로 하는 In 땜납합금(예를 들어, In-Sn 땜납합금 등)이 널리 사용되어 왔다(참조: 특허문헌 1). Although the joining of a target material and a backing plate is joined via bonding materials, such as a solder alloy, or it is joined by diffusion bonding, the method of using the former bonding material is more common. As a bonding material, In solder alloys (for example, In-Sn solder alloys etc.) which have a low melting point metal, In and In as a main component, are widely used (refer patent document 1).

그러나, 상기와 같은 In이나 In 땜납합금으로 이루어진 접합재로는 최근의 평면패널 디스플레이 업계에서의 유리원판(mother glass)의 대형화의 요구에 수반하는 타겟재의 대 면적화 및 후형화(厚型化)에 대응할 수 없다는 문제점이 있었다. 구체적으로는 타겟재의 대 면적화에 기인하는 타겟재 자체의 휘어짐이나 스퍼터링 시의 투입전력밀도 증가에 의한 타겟재의 온도 상승, 타겟재의 후형화에 기인하는 접합 시 또는 스퍼터링 시의 냉각효율의 악화 등으로부터, 접합재층을 구성하는 In이나 In 땜납합금이 용융하거나 접합강도 부족으로 타겟재가 배킹 플레이트로부터 박리하거나 하는 문제점이 발생하고 있다. 또한, In은 가격이 높기 때문에 비용측면에서 불리한 문제점도 있다. However, as the bonding material made of In or In solder alloy as described above, the large-area and thickening of the target material accompanied with the demand for the enlargement of the glass of the mother glass in the flat panel display industry in recent years. There was a problem that it could not respond. Specifically, the temperature of the target material due to the warpage of the target material itself due to the large area of the target material or the increase of the input power density during sputtering, and the deterioration of the cooling efficiency at the time of joining or sputtering due to the thickening of the target material, etc. A problem arises in that the target material peels from the backing plate due to melting of In or In solder alloy constituting the bonding material layer or insufficient bonding strength. In addition, In has a disadvantage in terms of cost because of its high price.

이러한 문제점에 대하여, Sn-Zn 합금으로 이루어진 고융점 땜납합금을 접합재로 사용하는 것이 일반적으로 행해지고 있다. In response to this problem, it is generally practiced to use a high melting point solder alloy made of a Sn—Zn alloy as a bonding material.

그러나, Sn-Zn 합금의 용융물은 드로스(dross)가 발생하기 쉬워, 타겟재와 배킹 플레이트의 접합을 곤란하게 할 뿐만 아니라, 접합부로 드로스를 끌어들임으로써 접합강도의 저하를 가져와, 스퍼터링 타겟 제품의 수율을 저하시키는 문제점이 있다. However, the melt of the Sn-Zn alloy tends to cause dross, making it difficult to join the target material and the backing plate, and bringing the dross into the joining portion, resulting in a decrease in the bonding strength, thereby sputtering targets. There is a problem of lowering the yield of the product.

이에 대하여, 특허문헌 2에는 In(30~60중량%)-Sn(30~60중량%)-Zn(0.1~10중량 %) 땜납합금, 상기 땜납합금을 이용하여 접합된 스퍼터링 타겟이 기재되어 있다. 그러나, 상기 땜납합금에서는 드로스 발생의 억제와 젖음성의 개선을 위하여 저융점화가 꾀해지고 있어, 상술한 접합재층의 용융이나 타겟재의 박리라는 문제점을 해결할 수는 없다. In contrast, Patent Document 2 discloses an In (30 to 60 wt%)-Sn (30 to 60 wt%)-Zn (0.1 to 10 wt%) solder alloy and a sputtering target joined using the solder alloy. . However, in the solder alloy, low melting point is devised for suppressing dross generation and improving wettability, and thus the problems of melting of the bonding material layer and peeling of the target material cannot be solved.

그 외에, 특허문헌 3에서는 고상선 온도 167~212℃, 액상선 온도 179~213℃의 Sn(85~92중량%)-Ag(1~6중량%)-In(4~10중량%) 땜납합금이 기재되어 있지만, 상기 땜납합금은 회로기판 등의 전자부품의 납땜에 이용되는 것을 상정하고 있으며, 이러한 양으로 Ag을 포함하는 땜납합금을 타겟재와 배킹 플레이트의 접합에 이용할 시에는 배킹 플레이트의 주원료인 Cu와 땜납합금에 포함되어 있는 Ag이 반응하여 합금을 만들어 타겟재와 배킹 플레이트의 접합강도가 저하되는 문제점이 있다. In addition, in patent document 3, Sn (85-92 weight%)-Ag (1-6 weight%)-In (4-10 weight%) solder of solidus temperature 167-212 degreeC, and liquidus temperature 179-213 degreeC Although an alloy is described, it is assumed that the solder alloy is used for soldering electronic components such as a circuit board. When such a solder alloy containing Ag is used to join the target material and the backing plate, There is a problem that the bonding strength between the target material and the backing plate is reduced by forming an alloy by reacting Cu, which is a main raw material, and Ag contained in the solder alloy.

또한, 특허문헌 4에는 In-Au(0.8~3.5중량%)-Sn(30중량% 이하), 또는 In-Au-Sn-Pb 땜납합금으로 이루어진 접합재층을 갖는 스퍼터링 타겟이 기재되어 있고, 특허문헌 5에는 타겟재 접합용의 Sn(50~75중량%)-Pb(25~50중량%)-Ag(0.1~10중량%) 땜납합금이 기재되어 있다. 이들은 스퍼터링 시에 대전력을 투입하여도 타겟재의 박리가 발생하기 어려운, 접합강도가 높은 접합재층을 갖는 스퍼터링 타겟의 제공을 그 목적으로 하지만, 이들의 땜납합금은 Pb을 1,000ppm 이상 포함하므로, 환경에 미치는 영향이 크고, RoHS 지령 등의 법규제에도 반하기 때문에 실제로는 사용이 불가능하다. In addition, Patent Document 4 discloses a sputtering target having a bonding material layer made of In-Au (0.8-3.5 wt%)-Sn (30 wt% or less) or In-Au-Sn-Pb solder alloy. 5 describes Sn (50 to 75% by weight) -Pb (25 to 50% by weight) -Ag (0.1 to 10% by weight) solder alloy for joining the target material. They aim to provide a sputtering target having a bonding material layer having a high bonding strength, which is unlikely to occur even when a large power is applied during sputtering. However, since these solder alloys contain Pb of 1,000 ppm or more, It has a great impact on the product and is incompatible with legal regulations such as the RoHS Directive.

[특허문헌 1] 특개평 제 7-48667호 공보[Patent Document 1] Japanese Patent Laid-Open No. 7-48667

[특허문헌 2] 특개평 제 7-227690호 공보[Patent Document 2] Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-227690

[특허문헌 3] 특개평 제 8-187591호 공보[Patent Document 3] Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-187591

[특허문헌 4] 특개평 제 8-269704호 공보[Patent Document 4] Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-269704

[특허문헌 5] 특개평 제 10-46327호 공보[Patent Document 5] Japanese Patent Laid-Open No. 10-46327

본 발명은 타겟재와 배킹 플레이트의 접합강도 및 내열성이 우수한 접합재층을 형성할 수 있는 스퍼터링 타겟 제조용 땜납합금 및 이를 이용하여 제조된 스퍼터링 타겟의 제공을 목적으로 한다. An object of the present invention is to provide a solder alloy for producing a sputtering target that can form a bonding material layer having excellent bonding strength and heat resistance of the target material and the backing plate, and a sputtering target manufactured using the same.

본 발명자들은 상기 실정에 비추어 예의 검토한 결과, Sn을 주성분으로 하고, 특정량의 In을 포함하며, 필요에 따라서 특정량의 Ag을 포함하는 땜납합금, 좀 더 구체적으로는 특정의 미량 금속원소를 특정량으로 포함하는 땜납합금을 접합재로 이용함으로써, 과혹한 조건 하에서의 스퍼터링 시에도, 접합재층의 용융을 방지할 뿐만 아니라, 접합강도를 향상시키고, 타겟재가 배킹 플레이트로부터 박리하는 것을 방지할 수 있음을 확인하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다. The present inventors have diligently studied in view of the above circumstances, and as a result, the solder alloy containing Sn as a main component, a specific amount of In, and a specific amount of Ag as needed, and more specifically, a specific trace metal element By using a solder alloy containing a specific amount as a bonding material, it is possible not only to prevent melting of the bonding material layer, but also to improve bonding strength, and to prevent the target material from peeling from the backing plate, even in sputtering under extreme conditions. It confirmed and completed this invention.

즉, 본 발명은 예를 들어, 하기의 사항에 관한 것이다. That is, this invention relates to the following matters, for example.

본 발명에 관한 땜납합금은 스퍼터링 타겟의 제조 시에 타겟재와 배킹 플레이트의 접합에 이용되는 땜납합금이며, Sn을 75~90중량%, In을 10~25중량%로 하고, 추가로 Ag을 2,000ppm 이하의 양으로 함유하며, 또한, 160~200℃의 고상선 온도를 갖는 것을 특징으로 한다. The solder alloy according to the present invention is a solder alloy used for joining the target material and the backing plate at the time of manufacturing the sputtering target, 75 to 90% by weight of Sn, 10 to 25% by weight of In, and further Ag is 2,000. It is contained in the amount of ppm or less, and it has a solidus line temperature of 160-200 degreeC, It is characterized by the above-mentioned.

상기 땜납합금은 Sn을 75~90중량%의 양으로 함유하는 것이 바람직하다. The solder alloy preferably contains Sn in an amount of 75 to 90% by weight.

또한, 본 발명의 땜납합금은 In을 10~25중량%, Cu, Al, Ti, Mo, W, Te, Pb, Ag으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속을 합계로 180~5,000ppm의 양(단, Ag은 2,000ppm 이하, Pb은 1,000ppm 미만)으로 함유하고, Sn을 나머지 양으로 함유하는 것이어도 좋다. In addition, the solder alloy of the present invention is 10 to 25% by weight of In, at least one metal selected from the group consisting of Cu, Al, Ti, Mo, W, Te, Pb, Ag in total 180 ~ 5,000ppm It may contain an amount (but Ag is 2,000 ppm or less, Pb is less than 1,000 ppm), and Sn may be contained in the remaining amount.

또한, 본 발명에 관한 스퍼터링 타겟은 상기 어느 하나의 땜납합금을 이용하여 타겟재와 배킹 플레이트가 접합되어 제조된 것을 특징으로 한다. In addition, the sputtering target according to the present invention is characterized in that the target material and the backing plate are bonded by using any one of the above solder alloys.

발명을 실시하기Implement the invention 위한  for 최량의Best 형태 shape

이하, 본 발명에 대하여 구체적으로 설명한다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated concretely.

본 발명의 땜납합금은 스퍼터링 타겟의 제조 시에 타겟재와 배킹 플레이트의 접합에 이용되는 땜납합금이며, Sn을 75~90중량%, In을 10~25중량%, Ag을 2,000ppm 이하의 양으로 함유하며, 또한, 160~200℃의 고상선 온도를 갖는 것을 특징으로 한다. 여기에서, 「Sn을 주성분으로 하고」란 말은 상기 땜납합금의 전체양 100중량% 중에 포함되어 있는 금속 중, Sn이 가장 많은 것을 의미한다. 또한, 본 발명의 땜납합금에 있어서는, Ag은 포함되어 있지 않아도 좋지만, Ag을 포함하는 경우에는 0 초과 2,000ppm 이하의 양으로 포함되어 있는 것이 바람직하다. The solder alloy of the present invention is a solder alloy used for joining the target material and the backing plate in the manufacture of the sputtering target, and has an amount of 75 to 90% by weight of Sn, 10 to 25% by weight of In and 2,000 ppm or less of Ag. It also contains, and it has a solidus line temperature of 160-200 degreeC. The term " Sn as the main component " herein means the largest amount of Sn among the metals contained in 100% by weight of the total amount of the solder alloy. In the solder alloy of the present invention, Ag does not have to be included. However, Ag is preferably contained in an amount of more than 0 and 2,000 ppm or less.

즉, 본 발명의 땜납합금에는 Sn을 75~90중량%, In을 10~25중량%, Ag을 2,000ppm 이하의 양으로 함유하는 땜납합금이며, 통상 160~200℃, 바람직하게는 170~200℃의 고상선 온도를 갖는 다양하고 바람직한 실시예가 포함된다. That is, the solder alloy of the present invention is a solder alloy containing 75 to 90% by weight of Sn, 10 to 25% by weight of In and 2,000 ppm or less of Ag, and usually 160 to 200 ° C, preferably 170 to 200 Various preferred embodiments are included having a solidus temperature of < RTI ID = 0.0 >

고상선 온도가 상기 범위 내에 있으면, 타겟재 상이나 배킹 플레이트 상에 접합재층을 설치할 때에 적절한 작업성을 확보할 수 있음과 동시에, 스퍼터링 시에 접합재층의 내열성을 향상시키는 것이 가능하다. 결국, 고상선 온도 미만의 온도에서는 접합재층의 용융이 일어나지 않으므로 접합재인 땜납합금의 고상선 온도를 상기의 범위로 함으로써 타겟재의 온도상승이나 온도분포의 치우침이 현저한 과혹한 스퍼터링 조건 하에서도 접합재층의 용융을 방지할 수 있다. If the solidus line temperature is within the above range, appropriate workability can be ensured when the bonding material layer is provided on the target material or the backing plate, and the heat resistance of the bonding material layer can be improved during sputtering. As a result, the melting of the bonding material layer does not occur at a temperature below the solidus temperature, so that the solidus temperature of the solder alloy as the bonding material is within the above range, so that the temperature of the target material and the deviation of the temperature distribution are significant even under excessive sputtering conditions. Melting can be prevented.

상기와 같은 땜납합금의 실시예로서, 구체적으로는 예를 들어, Sn-In의 2원계 합금(이 경우에는 Ag은 실질적으로 포함되지 않음)이나 기타의 금속 원소를 포함하는 다원계 합금을 바람직한 예로 들 수 있다. As an example of such a solder alloy, specifically, for example, a binary alloy of Sn-In (in this case, Ag is substantially not included) or a multicomponent alloy containing other metal elements is a preferred example. Can be mentioned.

상기 땜납합금이 Sn-In의 2원계 합금인 경우에는 상기 온도범위의 고상선 온도를 실현한다는 점에서, Sn을 통상 75~90중량%, 바람직하게는 80~90중량%의 양으로 함유하고, 또한, In을 통상 10~25중량%, 바람직하게는 10~20중량%의 양으로 함유하는 것이 바람직하다. 또한, 일반적으로, 합금에는 불가피하게 극미량의 다른 원소가 불순물로써 포함되어 있지만, 상기 Sn-In 2원계 합금의 양의 규정에서는, 그러한 불가피하게 포함되는 불순물의 양은 고려하지 않고, Sn과 In의 합계를 100중량%로 간주하기로 한다. In the case where the solder alloy is a binary alloy of Sn-In, since the solidus temperature in the above temperature range is realized, Sn is usually contained in an amount of 75 to 90% by weight, preferably 80 to 90% by weight, In addition, it is preferable to contain In normally 10 to 25 weight%, Preferably it is 10 to 20 weight%. In general, although alloys inevitably contain trace amounts of other elements as impurities, the sum of Sn and In is not considered in the definition of the amount of the Sn-In binary alloy without considering the amount of such inevitable impurities. Is assumed to be 100% by weight.

Sn과 In의 함유량이 각각 상기 범위 내라면, 상기 고상선 온도 범위를 달성할 수 있기 때문에, 양호한 작업성을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 접합재층의 내열성이 향상된다. 또한, Sn과 In의 함유량이 각각 상기 범위 내라면, 타겟재와 배킹 플레이트의 접합 강도도 적당한 값이 되어, 내열성과 접합강도의 밸런스가 좋다. If the content of Sn and In is in the above-mentioned range, respectively, the solidus temperature range can be achieved, and therefore not only good workability can be obtained but also the heat resistance of the bonding material layer is improved. If the content of Sn and In is within the above ranges, the bonding strength between the target material and the backing plate is also a suitable value, and the balance between heat resistance and bonding strength is good.

또한, 상기 땜납합금이 Sn, In 외에 추가로 다른 금속을 포함하는 다원계 합금인 경우에는 그 예로서, 예를 들어, Cu, Al, Ti, Mo, W, Te, Pb, Ag으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속을 합계로 180~5,000ppm의 양(단, Ag은 2,000ppm 이하, Pb은 1,000ppm 미만)으로 함유하고, In을 10~25중량%, Sn을 나머지 양으로 함유하는 땜납합금을 바람직한 예로 들 수 있다.In addition, in the case where the solder alloy is a multi-element alloy containing another metal in addition to Sn and In, for example, from the group consisting of Cu, Al, Ti, Mo, W, Te, Pb, Ag A total amount of at least one metal selected is 180 to 5,000 ppm (but Ag is 2,000 ppm or less, Pb is less than 1,000 ppm), and In is 10 to 25% by weight and Sn is contained in the remaining amount. Solder alloys are preferable examples.

상술한 바와 같이, 일반적으로 합금에는 불가피하게 다른 원소가 불순물로 극미량 포함되어 있다. 본 발명에서는 그러한 불가피하게 포함되는 불순물에 추가로 적극적으로 특정의 금속 원소를 첨가하고, 최종적으로 수득되는 합금 중의 특정 금속원소의 함유량을 제어함으로써 타겟재와 배킹 플레이트를 접합한 시점에서의 접착강도를 보다 향상시키는 것을 가능하도록 하였다. As described above, in general, the alloy inevitably contains extremely small amounts of other elements as impurities. In the present invention, the adhesion strength at the time of joining the target material and the backing plate is further increased by actively adding a specific metal element to such inevitable impurities and controlling the content of the specific metal element in the alloy finally obtained. It was made possible to improve more.

상기와 같은 특정의 금속 원소로는 예를 들어, Cu, Al, Ti, Mo, W, Te, Pb, Ag을 들 수 있다. 이들 금속원소는 2종 단독으로 포함되어도 좋고, 2종 이상 조합하여 포함되어도 좋지만, Ag은 2,000ppm 이하, Pb은 1,000ppm 미만의 양으로 포함되는 것이 바람직하다. As a specific metal element as mentioned above, Cu, Al, Ti, Mo, W, Te, Pb, Ag is mentioned, for example. These metal elements may be contained alone or in combination of two or more thereof, but Ag is preferably contained in an amount of 2,000 ppm or less and Pb in an amount of less than 1,000 ppm.

구체적으로, In을 10~25중량% 포함하는 땜납합금의 경우에는, Cu, Al, Ti, Mo, W, Te, Pb, Ag으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속을 합계로 180~5,000ppm의 양으로 포함하고 있는 것이 접착강도 향상의 관점에서 바람직하다. 이 경우, 나머지는 Sn인 것이 바람직하지만, 다른 불순물 원소를 불가피하게 포함하고 있어도 무방하다. Specifically, in the case of a solder alloy containing 10 to 25% by weight of In, 180 to 5,000 in total of at least one metal selected from the group consisting of Cu, Al, Ti, Mo, W, Te, Pb, Ag It is preferable to contain it in the quantity of ppm from a viewpoint of adhesive strength improvement. In this case, the remainder is preferably Sn, but may inevitably contain other impurity elements.

다른 바람직한 실시예로서, In을 10~20중량% 포함하는 땜납합금의 경우에는, Cu, Al, Ti, Mo, W, Te, Pb, Ag으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속을 합계로 600~5,000ppm의 양으로 포함하고 있는 것이 접착강도 향상의 관점에서 보다 바람직하다. 이 경우에도, 나머지는 Sn인 것이 바람직하지만, 다른 불순물 원소를 불가피하게 포함하고 있어도 무방하다. In another preferred embodiment, in the case of a solder alloy containing 10 to 20% by weight of In, at least one metal selected from the group consisting of Cu, Al, Ti, Mo, W, Te, Pb, and Ag is added in total. It is more preferable to contain in the quantity of 600-5,000 ppm from a viewpoint of adhesive strength improvement. In this case as well, the remainder is preferably Sn, but may inevitably include other impurity elements.

단, 이들의 경우에서도, Ag은 2,000ppm 이하, Pb은 1,000ppm 미만의 양으로 포함되어 있는 것이 바람직하다. 즉, 상기 땜납합금에 있어서, Ag이나 Pb은 포함되어 있지 않아도 좋지만, Ag을 포함하는 경우에는 0 초과 2,000ppm 이하의 양으로, 또한, Pb을 포함하는 경우에는 0 초과 1,000ppm 미만의 양으로 포함되어 있으면, 땜납합금의 접착강도 향상에 기여할 수 있다. 한편으로, Ag을 2,000ppm 넘는 양으로 포함하는 경우에는 상기 땜납합금을 타겟재와 Cu계 배킹 플레이트의 접합에 이용할 때에, 배킹 플레이트의 주성분인 Cu와 땜납합금에 포함되어 있는 Ag이 반응하여 합금을 만들어, 타겟재와 배킹 플레이트의 접합강도가 저하할 우려가 있다. 또한, Pb을 1,000ppm 이상의 양으로 포함하면, 환경문제나 법규제의 문제가 있어 실용적이지 않다. However, even in these cases, Ag is preferably contained in an amount of 2,000 ppm or less and Pb in an amount of less than 1,000 ppm. That is, in the solder alloy, Ag or Pb does not need to be included, but in the case of containing Ag, the amount is more than 0 and 2,000 ppm or less, and in the case of Pb, the solder alloy is more than 0 and less than 1,000 ppm. If so, it can contribute to the improvement of the adhesive strength of the solder alloy. On the other hand, when Ag is contained in an amount of more than 2,000 ppm, when the solder alloy is used to join the target material and the Cu-based backing plate, Cu, the main component of the backing plate, and Ag contained in the solder alloy react to form an alloy. The bonding strength between the target material and the backing plate may be lowered. In addition, when Pb is contained in an amount of 1,000 ppm or more, there is a problem of environmental problems or laws and regulations, which is not practical.

상기 다원계 합금의 실시예에 있어서, 특정의 금속원소를 특정 범위 내의 양으로 포함함으로써, 땜납합금의 접착강도가 향상하는 이유는 확실하지 않지만, 이들 금속원소의 고용(固溶)효과에 의한 것이 아닐까 추측된다. 한편으로, 상기의 특정 금속원소가 특정 범위를 넘어선 양으로 포함되는 경우에는 금속간 화합물이 생성되고, 땜납합금의 접착강도가 저하될 우려가 있다. In the above embodiment of the multi-component alloy, the reason why the adhesive strength of the solder alloy is improved by including a specific metal element in an amount within a specific range is not certain, but it is due to the solid solution effect of these metal elements. I guess. On the other hand, when the specific metal element is contained in an amount exceeding a specific range, there is a fear that the intermetallic compound is generated and the adhesive strength of the solder alloy is lowered.

본 발명의 스퍼터링 타겟 제조용 땜납합금은 상술한 각 성분을 공지의 방법으로 첨가, 교반, 혼합, 가열, 용융, 냉각 등을 함으로써 수득할 수 있으며, 그 제조방법은 특별히 한정되지 않는다. The solder alloy for producing a sputtering target of the present invention can be obtained by adding, stirring, mixing, heating, melting, cooling, and the like to the components described above by a known method, and the production method is not particularly limited.

본 발명의 땜납합금을 접합재로 적용할 수 있는 타겟재의 재질은 특별히 한정되지 않지만, 구체적으로는 Al, Ti, Mo, W, Ta 중 어느 1종의 금속, 또는 이들의 적어도 1종을 주성분으로 함유하는 금속을 들 수 있다. 이들 중, 스퍼터링 시, 대전력이 투입되는 경우에 온도가 상승하기 쉽다는 점에서는, Al 타겟재가 본 발명의 효과를 유효하게 발휘할 수 있기 때문에 바람직하다. Although the material of the target material which can apply the solder alloy of this invention as a joining material is not specifically limited, Specifically, Al, Ti, Mo, W, and any 1 type of metal, or at least 1 type of these are contained as a main component. A metal to mention is mentioned. Among them, the Al target material is preferable because the temperature tends to rise when large power is applied during sputtering, so that the effect of the present invention can be effectively exhibited.

또한, 이들 타겟재의 접합면에서는, 접합재인 땜납합금과의 젖음성을 보다 향상시킨다는 점에서, 필요에 따라 공지의 방법에 의해 조면화(粗面化) 처리를 실시하여도 좋다.Moreover, in the joining surface of these target materials, since the wettability with the solder alloy which is a joining material is improved more, you may perform a roughening process by a well-known method as needed.

본 발명의 땜납합금을 접촉재로 적용할 수 있는 배킹 플레이트의 재질로는 특별히 한정되지 않지만, Cu, Al, Ti, Mo, 이들 중 적어도 1종을 주성분으로 함유하는 합금, 스테인레스 스틸 등을 들 수 있지만, 이들 중에서는 본 발명의 땜납합금과의 젖음성이 좋고, 접합강도가 특히 높게 된다는 점에서 Cu, Cu계 합금이 바람직하며, Cu가 보다 바람직하다. Although the material of the backing plate which can apply the solder alloy of this invention as a contact material is not specifically limited, Cu, Al, Ti, Mo, the alloy which contains at least 1 of these as a main component, stainless steel, etc. are mentioned. However, among these, Cu and a Cu-based alloy are preferable, and Cu is more preferable at the point that wettability with the solder alloy of this invention is good and joining strength becomes especially high.

또한, 이들 타겟재 및 배킹 플레이트의 형상은 이들의 접합면이 실질적으로 평행이면 좋고, 그 자체의 형상은 특별히 한정되지 않는다. In addition, as for the shape of these target materials and a backing plate, these joining surfaces should just be substantially parallel, and the shape of itself is not specifically limited.

이러한 타겟재와 배킹 플레이트를 통상의 방법으로 본 발명의 땜납합금으로부터 형성되는 접합재층을 매개로 접합함으로써 본 발명의 스퍼터링 타겟을 제조할 수 있다. The sputtering target of this invention can be manufactured by joining such a target material and a backing plate through the bonding material layer formed from the solder alloy of this invention by a conventional method.

구체적으로는 예를 들어, 타겟재의 접합면을 프레이즈반이나 선반, 평면 연삭반 등에서 가공하고, 필요에 따라 조면화 처리를 실시한 후, 유기 용제 등을 이용한 세정에 의하여 탈지하고, 상기 타겟재를 땜납합금의 융점 이상으로 가열한 상태로 땜납합금을 타겟재의 접합면에 딥핑에 의하여 도포하여 접합재층을 형성함과 동시에, 배킹 플레이트를 동일하게 탈지하고, 땜납합금의 융점 이상으로 가열하여, 이들의 접합면 한쌍을 접합재층을 매개로 한 상태로 붙이고 적절히 가압하면 좋다. 가압시의 압력은 특별히 한정되지 않지만, 타겟 면적에 대하여 통상 0.0001~0.1MPa이면 좋다. Specifically, for example, the joining surface of the target material is processed in a phraseboard, a lathe, a planar grinding mill, or the like, and subjected to a roughening treatment if necessary, followed by degreasing by washing with an organic solvent or the like, and soldering the target material. The solder alloy is applied to the joining surface of the target material by dipping in the state of heating above the melting point of the alloy to form a joining layer, and the backing plate is degreased in the same manner, and heated above the melting point of the solder alloy to join them. It is good to apply a pair of cotton in the state through the bonding material layer, and to pressurize suitably. Although the pressure at the time of pressurization is not specifically limited, What is necessary is just 0.0001-0.1 Mpa normally with respect to a target area.

또한, 필요한 경우에는 동일하게 타겟재의 접합면에 접합재층을 형성함과 동시에, 동일하게 탈지하고 가열한 배킹 플레이트의 접합면에도 땜납합금을 도포하고, 접합재층을 형성한 후, 땜납합금의 융점 이상으로 가열한 상태로 이들 접합면 한쌍을 접합재층을 매개로 한 상태로 붙이고 가압하여도 좋다. In addition, if necessary, the bonding material layer is formed on the bonding surface of the target material in the same manner, and the solder alloy is also applied to the bonding surface of the backing plate which has been degreased and heated in the same manner, and after forming the bonding material layer, the solder alloy has a melting point or more. You may apply and press a pair of these bonding surfaces in the state heated through the bonding material layer in the state heated.

상기와 같은 방법으로 수득되는 스퍼터링 타겟의 접합재층은 접합재의 저항을 고려하면, 통상 2mm 이하, 바람직하게는 0.1~1mm의 두께를 가진다. The bonding material layer of the sputtering target obtained by the above method has a thickness of usually 2 mm or less, preferably 0.1 to 1 mm, in consideration of the resistance of the bonding material.

또한, 수득된 스퍼터링 타겟은 실온까지 냉각한 후에 교정 손질을 행하여도 좋다. The sputtering target thus obtained may be calibrated after cooling to room temperature.

이하, 실시예를 기초로 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명이 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, although an Example demonstrates this invention more concretely, this invention is not limited to these Examples.

실시예Example 1 One

Sn(순도 4N), In(순도 4N)을 원료로 하여 이들을 Sn/In(중량%)=90/10, 85/15, 80/20, 75/25의 비율로 포함하는 Sn-In 땜납합금(각 순서대로 No. 2~5로 명명)을 제조하였다. Sn-In solder alloy containing Sn (purity 4N) and In (purity 4N) as raw materials and containing them in the ratio of Sn / In (wt%) = 90/10, 85/15, 80/20, 75/25 ( In each order was named No. 2 to 5).

또한, 비교대조로 동 원료를 Sn/In(중량%)=95/5의 비율로 포함하는 땜납합금(샘플 No. 1), Sn/In(중량%)=70/30의 비율로 포함하는 땜납합금(샘플 No. 6), Sn/In(중량%)=0/100의 비율로 포함하는 In 땜납합금(샘플 No. 7로 명명)을 제조하였다. In comparison, a solder alloy (Sample No. 1) containing Sn / In (% by weight) = 95/5, and a solder containing Sn / In (% by weight) = 70/30 in comparison. An In solder alloy (named Sample No. 7) containing an alloy (sample No. 6) and Sn / In (weight%) = 0/100 was prepared.

수득된 샘플 No. 1~7을 이용하여 하기의 방법으로 고상선 온도, 액상선 온도, 접합강도를 측정하고, 추가로 스퍼터링의 평가시험을 수행하였다. Sample No. obtained. Solidus temperature, liquidus temperature, bonding strength were measured by the following method using 1 to 7, and the evaluation test of sputtering was further performed.

결과를 표 1에 나타내었다. The results are shown in Table 1.

<고상선 온도 및 액상선 온도의 측정방법><Measuring method of solidus temperature and liquidus temperature>

핫 플레이트 위에, 상기 샘플 No. 1~7을 각각 가열하고, 열전대로 온도를 계측하면서, 눈으로 용융금속을 확인할 수 있는 온도를 고상선 온도로 하고, 눈으로 관찰하여 샘플이 완전히 용융한 온도를 액상선 온도로 하였다. On the hot plate, the sample No. While heating 1-7, respectively, and measuring the temperature with a thermocouple, the temperature which can confirm a molten metal with eyes was made into solidus temperature, and the temperature which the sample melt | dissolved completely by eye was made into liquidus temperature.

<접합강도의 측정방법><Measuring method of bonding strength>

상기 샘플 No. 1~7을 사용하여, 각각 20mm×20mm×5mm의 Al 타겟재와 φ10mm×50mm의 원주상의 Cu 봉을 접합하고, 오토그래프 AGS-500B(시마츠사 제품)을 이용 하여 인장시험을 실시하였다. 인장시험에 의하여 Al 타겟재와 Cu 봉의 접합이 떨어질 때의 가압값과 접합면적에 의하여 접합 강도를 계산하였다. Sample No. Using 1-7, the 20 mm x 20 mm x 5 mm Al target material and the circumferential Cu rod of 10 mm x 50 mm were bonded together, and the tension test was done using Autograph AGS-500B (made by Shimadzu). By the tensile test, the joint strength was calculated from the pressure value and the joint area when the Al target material and the Cu rod fell.

<스퍼터링 평가시험>Sputtering Evaluation Test

상기 샘플 No. 1~7을 사용하여, 각각 125mm×450mm×16mm의 Al 타겟재를 Cu제 배킹 플레이트에 접합하고, 스퍼터링 타겟을 제조하였다. Sample No. Using 1-7, the Al target material of 125 mm x 450 mm x 16 mm was respectively bonded to the Cu backing plate, and the sputtering target was produced.

수득된 스퍼터링 타겟을 스퍼터링 장치에 부착하고, 인가직류전력을 20kW(전력밀도 35.6W/cm2)로 하여, 연속 1시간 스퍼터링을 수행하고, 타겟재와 배킹 플레이트와의 박리부분의 유무, 땜납의 용출 유무를 판정하였다. The obtained sputtering target was attached to the sputtering apparatus, sputtering was performed for 1 hour continuously with an applied direct current power of 20 kW (power density 35.6 W / cm 2), and the presence or absence of a peeling part between the target material and the backing plate and the elution of the solder. It was judged the presence or absence.

타겟재와 배킹 플레이트의 박리부분의 유무는 스퍼터링 후의 스퍼터링 타겟의 X선 사진을 공업용 X선 장치 RADIO FLEX-250EG-S2(리가꾸덴끼사 제품)를 사용하여 촬영하고, 수득된 X선 사진으로부터 눈으로 판정하였다. The presence or absence of the peeling part of the target material and the backing plate was taken by using an industrial X-ray apparatus RADIO FLEX-250EG-S2 (manufactured by Rigakudenki Co., Ltd.) after sputtering. Determined.

또한, 땜납의 용출 유무는 스퍼터링 후의 스퍼터링 타겟을 눈으로 관찰함으로써 판정하였다. In addition, the presence or absence of the elution of the solder was determined by visually observing the sputtering target after sputtering.

이들의 결과를 표 1에 나타내었다. The results are shown in Table 1.

표 1: Table 1 :

샘플 No.Sample No. Sn (중량%)Sn (% by weight) In (중량%)In (% by weight) 고상 선온도 (℃)Solid line temperature (℃) 액상 선온도 (℃)Liquid line temperature (℃) 접합강도 (kgf/cm2) Bond strength (kgf / cm 2 ) 박리부분의 유무Exfoliation part 땜납용출의 유무Solder Elution 1One 9595 55 216216 222222 384384 radish radish 22 9090 1010 198198 218218 399399 radish radish 33 8585 1515 189189 208208 403403 radish radish 44 8080 2020 172172 199199 344344 radish radish 55 7575 2525 160160 185185 321321 radish 소량있음Small quantity 66 7070 3030 143143 177177 226226 U 소량있음Small quantity 77 00 100100 157157 162162 114114 U 소량있음Small quantity

표 1에 의하면, 샘플 No. 2~5에서는 종래의 In 땜납합금(샘플 No. 7)과 비교하여 접합강도가 높고, 스퍼터링 시에도 박리가 발생하지 않으며, 땜납합금으로서의 성능이 현격하게 향상하고 있음을 알 수 있다. 한편, In의 함유량이 본 발명의 범위 밖인 샘플 No. 1 및 샘플 No. 6에서는 종래품(샘플 No. 7)과 비교하여 접합강도는 향상하고 있으나, 샘플 No. 1에서는 고상선 온도가 너무 높기 때문에 작업성이 떨어지고, 샘플 No. 6에서는 박리가 발생하고 있어, 땜납합금으로서의 성능은 충분하다고 말하기 어렵다. According to Table 1, the sample No. It can be seen from 2 to 5 that the bonding strength is higher than that of the conventional In solder alloy (Sample No. 7), peeling does not occur even when sputtering, and the performance as a solder alloy is significantly improved. On the other hand, sample No. whose content of In is outside the scope of the present invention. 1 and sample No. In 6, the bonding strength is improved compared to the conventional product (sample No. 7). In 1, workability is inferior because solidus temperature is too high, and sample no. Peeling generate | occur | produces in 6, and it is hard to say that the performance as a solder alloy is enough.

실시예Example 2 2

실시예 1에서 제조한 Sn-In 땜납합금(샘플 No. 3: Sn/In(중량%)=85/15)에, Cu, Al, Ti, Mo, W, Te, Pb, Ag을 첨가하고, 표 2에 기재된 조성의 땜납합금(샘플 No. 8~10)을 제조하였다. 또한, 비교대조로서, 표 2에 기재된 조성의 땜납합금(샘플 No. 11)을 제조하였다. Cu, Al, Ti, Mo, W, Te, Pb, Ag were added to the Sn-In solder alloy prepared in Example 1 (Sample No. 3: Sn / In (% by weight) = 85/15), Solder alloys (Samples No. 8 to 10) having the compositions shown in Table 2 were prepared. Moreover, as a comparative control, the solder alloy (sample No. 11) of the composition of Table 2 was manufactured.

또한, 각 땜납합금 중의 각 미량금속 원소는 ICP(플라즈마 발광 분광 분석장치, SPS5100; SII 나노테크놀로지사 제품)를 이용하여 분석하였다(표 2 중, 「-」 는 분석결과가 검출한계값 미만이었음을 의미한다). In addition, each trace metal element in each solder alloy was analyzed using ICP (Plasma Emission Spectroscopy, SPS5100; manufactured by SII Nanotechnology Co., Ltd.) (in Table 2, "-" indicates that the analysis result was less than the detection limit value). it means).

표 2: Table 2 :

샘플 No.Sample No. 미량원소 함유량(ppm)Trace element content (ppm) TOTAL양 (ppm)TOTAL amount (ppm) CuCu AlAl TiTi MoMo WW TeTe PbPb AgAg 33 -- -- -- -- -- -- -- -- -- 88 6060 -- -- -- -- 7070 5050 -- 180180 99 200200 -- -- -- -- 220220 120120 6060 600600 1010 18001800 800800 100100 5050 5050 200200 -- 20002000 50005000 1111 18001800 800800 100100 5050 5050 200200 -- 50005000 80008000

수득된 샘플 No. 8~11을 이용하여 실시예 1과 동일한 방법으로, 고상선 온도, 액상선 온도, 접합강도를 측정하였다. Sample No. obtained. Solidus temperature, liquidus temperature, and bonding strength were measured in the same manner as in Example 1 using 8 to 11.

결과를 표 3에 나타내었다. 또한, 비교대조로서 실시예 1의 샘플 No. 3의 결과도 합쳐서 표 3에 나타내었다. The results are shown in Table 3. In addition, as a comparative control, the sample No. The results of 3 are also shown in Table 3.

표 3: Table 3 :

샘플 No.Sample No. 고상선 온도 (℃)Solidus temperature (℃) 액상선 온도 (℃)Liquidus temperature (℃) 접합강도 (kgf/cm2)Bond strength (kgf / cm 2 ) 33 189189 208208 403403 88 189189 209209 420420 99 190190 209209 451451 1010 192192 210210 434434 1111 193193 210210 401401

표 3에 의하여, 특정의 금속원소를 특정량 첨가함으로써, 고상선 온도나 액상선 온도에 거의 영향을 주지 않고, 땜납합금의 접합강도를 보다 향상시킬 수 있음을 알 수 있다(샘플 No. 8~10). 또한, 특정의 금속원소를 첨가하여도 합계한 함유량이 특정의 범위를 벗어나면(샘플 No. 11), 이유는 확실하지 않지만 첨가효과가 작게 되며, 땜납합금의 접합강도가 저하됨을 알 수 있다. From Table 3, it can be seen that by adding a specific amount of a specific metal element, the bonding strength of the solder alloy can be further improved without affecting the solidus temperature or the liquidus temperature (sample Nos. 8 to 8). 10). Moreover, even if a specific metal element is added, if the total content is out of a specific range (Sample No. 11), it is not clear why, but the addition effect is small, and it can be seen that the bonding strength of the solder alloy is lowered.

본 발명의 땜납합금에 의하면, 내열성 및 접합강도가 향상된 접합재층을 형성할 수 있다. 따라서, 본 발명의 땜납합금에 의하면, 타겟재의 대형화나 후형화에 대응한 과혹한 조건 하에서의 스퍼터링 시에도 접합재층의 용융을 방지할 뿐만 아니라, 타겟재의 배킹 플레이트로부터의 박리도 방지한 스퍼터링 타겟을 제공할 수 있다. According to the solder alloy of the present invention, it is possible to form a bonding material layer having improved heat resistance and bonding strength. Therefore, the solder alloy of the present invention provides a sputtering target which not only prevents melting of the bonding material layer but also prevents peeling from the backing plate of the target material even in sputtering under excessive conditions corresponding to the enlargement or thickening of the target material. can do.

또한, 본 발명의 스퍼터링 타겟에 의하면, 유리원판의 대형화의 요구에 따른 대 면적의 박막을 안정적으로, 또한 효율적으로 형성할 수 있다. Moreover, according to the sputtering target of this invention, the large area thin film according to the request of enlargement of a glass disc can be formed stably and efficiently.

Claims (4)

스퍼터링 타겟의 제조 시에 타겟재와 배킹 플레이트의 접합에 이용되는 땜납합금에 있어서, 상기 땜납합금은 Sn을 75~90중량%, In을 10~25중량% 포함하여 이루어지되, 상기 Sn과 In의 합금에 추가적으로 Ag을 2,000ppm 이하의 양으로 더 포함하며, 160~200℃의 고상선 온도를 갖는 것을 특징으로 하는 땜납합금. In the solder alloy used for joining the target material and the backing plate in the manufacture of the sputtering target, the solder alloy comprises 75 to 90% by weight of Sn, 10 to 25% by weight of In, Solder alloy, characterized in that it further comprises Ag in an amount of 2,000 ppm or less, and has a solidus temperature of 160 ~ 200 ℃. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, In을 10~25중량%,10-25 wt% of In, Cu, Al, Ti, Mo, W, Te, Pb, Ag로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속을 합계로 180~5,000ppm의 양(단, Ag은 2,000ppm 이하, Pb은 1,000ppm 미만)으로 포함하고, 나머지 양을 Sn으로 함유하는 것을 특징으로 하는 땜납합금.180 to 5,000 ppm in total (at least 2,000 ppm in Ag and less than 1,000 ppm in Ag) of at least one metal selected from the group consisting of Cu, Al, Ti, Mo, W, Te, Pb and Ag Solder alloy comprising a, and containing the remaining amount in Sn. 타겟재 및 배킹 플레이트가 제1항 또는 제2항에 기재된 땜납합금을 이용하여 접합되어 제조된 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟.A target material and a backing plate were joined and manufactured using the solder alloy of Claim 1 or 2, The sputtering target characterized by the above-mentioned. 삭제delete
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