TW201036741A - Ceramic sputtering target material assembly and soldering method - Google Patents

Description

201036741 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係為-種韻乾材之鋒合方法，尤其是 瓷滅鍍乾材之軟銲接合製作方法。 【先前技術】 ❹ 石炭、石夕或陶餘材多用於形成液晶顯示器或觸控面板 内之透明導電薄膜（transparent c_uct|ve 〇xide)，如氧化 姻錫（丨TO)乾材或硬碟内之DLC石墨塗層（加_丨如 ca「b〇n coati♦目前此㈣材之銲合多採用軟銲接合的 方法》 〇 一般工業界在進行碳1或陶Μ躲材之銲合工蓺 時，最常使用的方法為與銅背板進行軟輝接合⑽^ bondmg) ’使用的銲料為低熔點之銦（|η)或錫（如)材料。軟 銲接合方法的優點為處理溫度低（通常小於25〇。〇,不會造 絲材後續不正常晶粒之成長，但其缺點為接合度能力弱， 且不同性質的乾材適用的軟銲接合方法皆有些許不同，通 常，為了改善其接合度，常會於與背板之軟焊料層接合之 2材表面進行預處理（pre_treatment)，使得㈣表面與鋼 或錫之低熔點銲料具有極佳的接合附著能力。 曰本發明專利公開案第Jp2〇_1i7427號揭露早期進行 =或陶絲材之軟銲接合時，由於碳（〇'石夕㈣或陶兗 歡材與銦或錫銲料之濕濁性⑽啊）不好，會先於乾材表 =鑛層棒i)或銅（Cu)，以改善濕潤性，但仍無法改善 :附者性(adhesion) ’故會於鍍上鎳或鋼之前，在靶材上 鑛上數微米U m)至數十微米之峰〇)、鶴（w)、鈦⑼或 3 201036741 鉻()4材料，然而，s亥專利公開案僅揭示以鈦（丁丨）材料為 主並开/成1乙稀0比嘻烧酮（PolyvinylpyrroHdone，pvp ) 漿料塗佈於乾材上，其缺點為漿料的製作與使用量提高其 銲合過程的成本。 日本發明專利公開案第JP-55_97472揭示以鈦金（丁卜 Au)、鉻_金（〇_八4或是鉛-錫（pb_Sn)等合金作為陶瓷靶材 之金屬層（metallization |ayer)以與濺鍍機台上之熔融銦銲

料層（Indium laye「）進行接合、冷卻而固絲材，但所揭露 之方法僅適用所述金屬層之材料種類。 美國發明專利公開第US 2003/0129407號則揭露將鈦 (Τι)或鉻（C⑽鍍於基板上，可提高基板表面之石墨薄膜與 基板間之附著性’然而’此專利僅揭示薄膜材料的特性/、 於美國㈣第咖，555,25G射曾詳_示於金屬乾 材表面進行錄_)钱後，w真空退火的方式使鎳與㈣ 内成份產生擴散（diffusion)，再與合金背板進行後段擴散接 合（diffusion bonding)製程，該方法接合度強然而該方 法整套製程是在高溫下進行，於後段擴散銲合製程中尚需 使用高壓處理’以上皆極容易引起材晶粒之不正常成長。 於美國專利公開案第US2009/0045051號中曾揭示於 金屬靶材表面具有一耦合層（coupHng surface)，該耦合層 係採用鋁（AI)、銅（Cu)、鉻（Cr)、鈦（Ti)等材料，並以^處 理等方式進行後續銲合處理，然*1方法為了降低熱處 理所造成的晶粒粗A，此麵合層存在於乾材表面之局部區 域，以降低整片靶材所受到熱處理之影響。 【發明内容】 201036741 本發明人有鑑於上述先前技術之缺點以及不足，故經 過不斷的研究以及試驗後，遂發明出此應用於陶瓷濺鍍靶 材之軟銲接合製作方法。 本發明之目的係在於提供一種經表面金屬化前處理之 陶兗濺鑛勒4材的軟鮮接合（solder bonding)方法。 本發明係一種陶瓷濺鍍靶材之銲合方法，其係包括： 提供一背板，其在一表面形成具有低熔點銲料的一軟 銲料層（solder layer); 〇 提供一陶瓷濺鍍靶材，其在一表面進行純鉻或鉻合金 鑛膜處理而形成一介面層（jnterface |ayer); 令該具有介面層之陶瓷濺鍍靶材進行退火處理 (annealing) ; * 令該背板之銲料層與該靶材之介面層進行軟銲接合。 其中’該陶瓷濺鍍靶材係選自於由包含石墨的靶材以 及含金屬氧化物的靶材所組成的群組。較佳的是，該陶瓷 減鑛靶材之組成成分係由石墨或氧化銦錫（丨TO)所組成。 〇 較佳的是’該含有介面層之靶材係於真空或保護氣氛 (inert atmosphere)下，溫度在 9〇〇°c 〜150CTC ’ 且處理時 間係不大於3小時的條件下進行退火處理。 其中’所述的鉻合金係富含鉻成分（Chromjurn-rich)之 鉻合金材料’其鉻成分之含量大於整體鉻合金的5〇wt〇/o。 其中’該乾材表面係利用蒸鍍進行純鉻或鉻合金鍍膜 處理而形成介面層’且該介面層之厚度不小於1微米（# m)。 其中，該背板之材料係選自於由銅（Cu)、鉬（M〇)、鈦（丁丨) 201036741 以及鋁（AI)所組成之群組。 其中，a亥低熔點銲料為銦（In)或錫（Sn)。 +發明又關於m㈣㈣組件，其係包括： 月板，其一表面具有一軟焊料層，該軟焊料層係由 低熔點銲料所組成； 一陶瓷濺鍍靶材，其一表面具有一經退火處理之鉻或 鉻合金介面層，且該介面層係軟銲接合於該背板之銲料層。 其中，該陶瓷濺鍍靶材係選自於由包含石墨的靶材以 〇 及含金屬氧化物的乾材所組成的群組。較佳的是，該陶竟 濺鍍靶材之組成成分係由石墨或氧化銦錫（丨τ〇)所組成。 其中，所述的鉻合金係富含鉻成分之鉻合金材料，其 鉻成分之含量大於整體鉻合金的50wt〇/〇。 較佳的是，該介面層之厚度不小於1微米。 其中’該背板之材料係選自於由銅、鉬、鈦以及链所 組成之群組。 其中，該低熔點銲料為銦或錫。 © 本發明藉由讓陶瓷濺鍍靶材上形成鉻或鉻合金介面 層’並將該介面層經過退火處理後，使得該介面層與軟焊 料層之間具有極佳的接合附著能力，讓該陶瓷濺鑛乾材與 背板接合得更為緊密。 【實施方式】 請參看第一及二圖所示，本發明的陶瓷濺鍍靶材之銲 合方法，其係包括： 提供一背板（i〇)(a)，其在一表面形成具有低熔點辉料 的一軟銲料層（11 >，所述背板（10)之材料係選自於由銅、翻、 201036741 鈥以及鋁所組成之群組，而所述的低熔點銲料為銦或錫； 冑供-陶瓷濺鍍靶材(20)⑻’其在一表面利用蒸鍍進 行純鉻或鉻合金鍍膜處理而形成厚度為不小於彳微米的一 介面層（21)，該陶瓷濺鍍靶材（2〇)之組成成分係包含石墨、 含金屬氧化物或係由石墨或氧化銦錫（丨τ〇)所組成，而鉻合 金中的鉻成分含量係大於整體鉻合金的5〇wt% ; 退火處理步驟（c)’其係令該具有介面層（21)之陶瓷濺 鍍粗材（20)於真空或保護氣氛下，溫度在9〇〇 t〜15〇〇， 0 進行不超過於3小時的退火處理； 軟焊接合步驟（d)，其係令該背板（1〇)之銲料層（彳彳）與 該陶瓷濺鍍靶材（20)之介面層（21)進行軟銲接合。 請參看第二圖所示，本發明之陶瓷濺鍍靶材組件，其 係包括： 一背板（10)，其一表面具有一軟焊料層（11)，該軟焊料 層（1 1)係由低熔點銲料所組成，所述背板（1 〇)之材料係選自 於由銅、鉬、鈦以及鋁所組成之群組，而所述的低熔點銲 ◎ 料為姻或錫； 一陶瓷濺鍍靶材（20)，其一表面具有一經退火處理之 鉻或鉻合金介面層（21)，其厚度不小於1微米，且該介面 層（21)係軟銲接合於該背板（1〇)之軟銲料層（11)，該陶究濺 鍍靶材（20)之組成成分係包含石墨選自於由包含石墨、含 金屬氧化物或係由石墨或氧化钢錫（丨T 0)所組成，而絡合金 中的鉻成分含量係大於整體鉻合金的50wt%。 實施例 201036741

— 將銅背板之一表面塗，低熔點之銦銲料以形成一軟銲 料層，並加熱使其成為溶融狀態（銦溶點為]% ）；將石 墨乾材-表面蒸鑛純鉻材料，顏厚度為^m;將整個乾 材置入真空加熱爐進行溫度為120(rc〜15〇(rca壓力在 1〇-5至1〇-1托耳⑼⑺之退火處理，處理時間係不大於3小 時；靶材經退火後，以賽路凡膠帶進行剝離測試（pee丨丨叫 test)，確定無鉻鍍層剝離，再於具有鍍鉻之靶材表面進行 〇 ϋ銲料之超音波濕潤塗佈處理，最後將此表面與㈣板之 熔融態銲料層進行接合、降溫冷卻而完絲材與背板之辉 合。後續並針對其銲合強度進行剪力拉料驗（sheaMest)， 其剪力拉伸值30~45kg/cm2。 例2. 將銅背板一表面塗佈低溶點之姻銲料以形成一軟鲜料 層，並加熱使其成為熔融狀態（銦熔點為156·61厂將 ❾ITO(lndium Tin Oxide)^材一表面蒸錢純鉻材料鍵膜厚 度為1/zm’將整個靶材置入真空加熱爐進行溫度為麵。。 11〇〇c且壓力在10-5至1(r1 t〇rr之退火處理處理時間 材經退火後’以赛路凡膠帶進行剝離 Η式（peeling test)，確定無鉻錢層剝離，再於具有鑛絡之 靶材表面進行鋼銲料之超音波濕潤塗佈處理，最後將此表 面與銅背板之炼融態鮮料層進行接合、降溫冷卻而完成乾 材與背板之銲合。後續並針對其鲜合強度進行煎力拉伸試 驗（#的「比幻），其剪力拉伸值3〇〜45|<9化巾2。 201036741 例3. ‘ 將銅背板一备面塗佈低熔點之銦銲料以形成一軟銲料 層，並加熱使其成為熔融狀態（銦熔點為156.6°C );將 1丁Ήη 〇Xide)乾材一表面蒸鍍95wt%鉻摘％金 材料，鍍膜厚度為5請；將整㈣材置人真空加熱爐進行 溫度為90CTC〜11〇〇。(：且壓力在1〇·5至价，咖之退火處 理，處理時間係不大於v q | 士 、3小時，乾材經退火後，以賽路凡 膠帶進订剝離測试（pee|mg test)，確定無絡-金錢層剝離， ¢)再於具有鑛鉻之乾材表面進行銦銲料之超音波濕潤塗佈處 理’取後將此表面與銅背板之熔融態銲料層進行接合、降 溫冷卻而完成乾材與背板之銲合。後續並針對其辉合強度 進行剪力& #言式驗（shear㈣），纟剪力拉伸值 30〜45kg/cm2。 例4. 將銅背板-表面塗佈低熔點之錫銲料以形成一軟鲜料 © 層，並加熱使其成為熔融狀態（錫熔點為231.93t);將石 墨靶材一表面蒸鍍75wt%鉻_25wt%金材 ，：將整個乾材置入真空加熱爐進行溫度為綱二為細5 C且麼力在10·5至…torr之退火處理處理時間係不大 於3小時；把材經退火處理後，以赛路凡膠帶進行剝離測 試（peelmg test)，確定無鉻金鐘層剝離，再於具有_之 靶材表面進行銦銲料之超音波濕潤塗佈處理，最後將此表 面與銅背板之炼融態鮮料層進行接合、降溫冷卻而完絲 材與背板之銲合。後續並針對其銲合強度進行煎力拉伸試 201036741 驗（3卜的「4以），其剪力拉伸值3〇〜45叻/(^2。 ' ... 例5 · 將銅者板表面塗佈低炼點之錫鮮料以形成—軟鲜料 層，並加熱使其成為熔融狀態（錫熔點為231.93。〇;將石

墨把材-表面蒸^51wt%路_49wt%金材料，鍍膜厚度為1〇 "m，將整個靶材置入真空加熱爐進行溫度為9⑽。〇~ 12〇〇 1且壓力在1〇.5至10-·! t〇rr之退火處理，處理時間係不大 於3小時；㈣經退火處理後，以賽路凡膠帶進行剝離測 試（peeling test)，確定無鉻-金鍍層剝離，再於具有鍍鉻之 靶材表面進行銦銲料之超音波濕潤塗佈處理，最後將此表 面與銅背板之熔融態銲料層進行接合、降温冷卻而完成靶 材與背板之銲合。後續並針對其銲合強度進行剪力拉伸試 驗（shear test)，其剪力拉伸值30〜45kg/cm2。 【圖式簡單說明】 第一圖係本發明焊合方法的流程圖。 第二圖係本發明陶瓷濺鍵把材組件之側面剖視圖。 【主要元件符號說明】 (a)提供一背板 (c)退火處理步驟 (1〇)背板 (20)陶瓷濺鍍靶材 (b)提供一陶瓷濺鍍靶材 (d)軟焊接合步驟 (11)軟焊料層 (21)介面層 10

Claims (1)

1. 201036741 七、申請專利範圍： 1. 一種陶瓷濺鍍靶材之銲合方法，其係包括： 提供一背板，其在一表面形成具有低熔點銲料的一軟 銲料層； 提供一陶究濺鍍靶材，其在一表面進行純鉻或鉻合金 鑛膜處理而形成一介面層； 令該具有介面層之陶瓷濺鍍靶材進行退火處理； 令該背板之銲料層與該靶材之介面層進行軟銲接合。 〇 2.如申請專利範圍第1項所述之陶瓷濺鍍靶材°之銲 合方法，其中該陶瓷濺鍍靶材係選自於由包含石墨的靶材 以及含金屬氧化物的靶材所組成的群組。 3.如申請專利範圍第彳項所述之陶瓷濺鍍靶材之銲 合方法，其中該陶瓷濺鍍靶材之組成成分係由石墨或氧化 銦錫（ITO)所組成。 4_如申請專利範圍第彳項所述之陶瓷濺鍍靶材之銲 合方法，其中該含有介面層之靶材係於真空或保護氣氛 〇 (inert atmosphere)下，溫度在 90(rc~15〇(rc，且處理時 間係不大於3小時的條件下進行退火處理。 5.如申請專利範圍第2項所述之陶瓷濺鍍靶材之銲 合方法，其中該含有介面層之靶材係於真空或保護氣氛 (inert atmosphere)下，溫度在 90(rc〜15〇(rc，且處理時 間係不大於3小時的條件下進行退火處理。 6_如申請專利範圍第3項所述之陶瓷濺鍍靶材之銲 合方法，其中該含有介面層之靶材係於真空或保護氣氛 (inert atmosphere)下，溫度在 90(rc〜15〇(rc，且處理時 11 201036741 間係不大於3小時的條件下進行退火處理。 7.如中請專利範圍第彳m中任—項所述 :乾材之辉合方法，其中所述的鉻合金係富含鉻成ί (hr〇mUmwi叫之鉻合金材料，其絡成分之含量大於整體 鉻合金的50wt%。 8. 如申請專利範圍第…項中任一項所述之陶竟 ㈣材之銲合方法’纟中該把材表面係利用蒸鍍進行純 ❹ Ο 鉻或鉻合金《處理而形成介面I，且該介面層之厚度不 小於1微米（以m)。 9. 如申請專利範圍第7項所述之陶竟濺鍍靶材之銲 合方法’纟中該靶材表面係利用蒸鍍進行純鉻或鉻合金鍍 膜處理而形成介面層，且該介面層之厚度不小於]微米（“ m)。 10·如申請專利範圍第彳至6項中任一項所述之陶瓷 濺鍍靶材之銲合方法，其中該背板之材料係選自於由銅 (Cu)、鉬（Mo)、鈦（Ti)以及鋁（AI)所組成之群組。 11. 如申請專利範圍第7項所述之陶瓷濺鍍靶材之銲 5方法’其中該背板之材料係選自於由銅（cu)、翻（M〇)、 鈦（Ti)以及鋁（AI)所組成之群組。 12. 如申請專利範圍第8項所述之陶瓷濺鍍乾材之銲 合方法，其中該背板之材料係選自於由銅（Cu)、鉬（M〇)、 鈦（Ti)以及鋁（AI)所組成之群組。 13. 如申請專利範圍第9項所述之陶瓷濺鍍靶材之銲 合方法’其中該背板之材料係選自於由銅（Cu)、銷（|\4〇)、 鈦（Ti)以及鋁（AI)所組成之群組。 12 201036741 1(如申請專利範圍第，i •，濺鍍靶材之銲合方 τ仕項所述之陶瓷 (Sn)。 ’其中該低熔·點銲料為銦{丨η)或錫 合方法’Π:::範圍第7項所述之陶竟崎材之銲 ^氐熔點銲料為銦（丨η)或錫（sn^ 合：二==第8項所述，濺餘材之銲 、^氐熔點銲料為銦（丨n)或錫（Sn)。 ❹ 〇 、=.，如中請專利範圍第9項所述之陶£錢肋材之辉 '其中该低熔點銲料為銦（丨η)或錫（Sn)。 ^㈠請專利範㈣iQ項所述之陶錢鑛乾材之 方法’其中該低炫點銲料為銦（丨η)或錫（Sn)。 以㈠請專㈣圍第n項所述之陶錢錄乾材之 〇方法，其中该低熔點銲料為銦（丨η)或錫（^η)。 β人20.如申凊專利範圍第12項所述之陶瓷濺鍍靶材之 銲。方法，其中該低熔點銲料為銦（丨…或錫（3门）。 田入21·如申請專利範圍第13項所述之陶瓷濺鍍靶材之 _方去，其中s亥低炼點銲料為銦（丨n )或錫（S n )。 22· —種陶瓷濺鍍靶材組件，其係包括： 背板，其一表面具有一軟焊料層，該軟焊料層係由 低炼點銲料所組成； —陶瓷濺鍍靶材’其一表面具有一經退火處理之鉻或 鉻合金介面層，且該介面層係軟銲接合於該背板之銲料 層。 23.如申請專利範圍第22項所述之陶竟滅錢乾材組 件’其中該陶瓷濺鍍靶材之組成成分係選自於由包含石墨 13 201036741 的材以及含金屬氧化物的靶材所組成的群組。 24.如申瘠專利範圍第22項所述之陶瓷濺鍍靶材組 件’其中該陶瓷濺鍍靶材之組成成分係由石墨或氧化銦錫 (ITO)所組成。 25.如申請專利範圍第22至24項中任一項所述之陶 瓷濺鍍靶材組件，其中所述的鉻合金係富含鉻成分之鉻合 金材料’其鉻成分之含量大於整體鉻合金的50wt%。

   26_如申請專利範圍第22至24項中任一項所述之陶 瓷濺鍍靶材組件’其中該介面層之厚度不小於1微米。 27·如申請專利範圍第25項所述之陶瓷濺鍍靶材組 件，其中該介面層之厚度不小於彳微米。 28.如申請專利範圍第22至24項中任一項所述之陶 竟濺鍍乾材組件，丨中該f板之材料係選自於由銅、翻、 鈦以及鋁所組成之群組。 9·如申吻專利範圍第25項所述之陶瓷濺鍍靶材組 件，其中該背板之材料係選自於由銅、翻、欽以及紹所組 成之群組。 述之陶瓷濺鍍靶材組 、鉬、鈦以及鋁所組 30·如申請專利範圍第26項所 件，其中該背板之材料係選自於由銅 成之群組。 31_如申請專利範圍第 件，其中S亥背板之材料係選 成之群組。 27項所述之陶瓷濺鍍靶材組 自於由銅、鉬、鈦以及鋁所組 * 一一 工工貝〒任_ 瓷濺鍍乾材組件，並φ兮你 中該低熔點銲料為銦或錫。 14 201036741 Ο 掉ΓΦ如申請專利範圍第25項所述之陶 件ΓΦ如申請專利範圍第26項所述之陶 件、、中該低熔點銲料為銦或錫。 杜Γ击如申請專利範圍第27項所述之陶 、、中該低熔點銲料為銦或錫。 36·如申請專利範圍第28項所述之陶 件’其中該低熔點銲料為銦或錫。 37.如申凊專利範圍第29項所述之陶 件’其中該低熔點銲料為銦或錫。 38·如申請專利範圍第3〇項所述之陶 件，其中該低熔點銲料為銦或錫。 39如申凊專利範圍第31項所述之陶 件，、中該低熔點銲料為銦或錫。 究賤錢乾材組 兗賤鑛乾材組 竟濺鍛乾材組 竟滅鑛托材組 瓷錢鍵把材組 瓷濺鍍靶材組 瓷濺鍍靶材組 ❹ 八、圖式.（如次頁) 15