TW201339345A - ＳｎＮｂ濺鍍靶 - Google Patents

Abstract

本發明之課題係提高SnNb靶材與背襯板之接合強度。於SnNb靶材(2)之表面上依序層合5μm~30μm厚之Ni層(3)及5μm~30μm厚之Cu層(4)，同時該Cu層(4)與背襯板(5)之間介隔由In或In合金所成之焊料(6)進行接合。SnNb靶材(2)之表面之Ni層(3)及Cu層(4)係藉由離子鍍敷形成。

Description

SnNb濺鍍靶

本發明係關於以焊料接合SnNb靶材與背襯板之濺鍍靶。

一般，濺鍍靶係利用焊料將用以形成薄膜之材料的靶材與導電性及導熱性優異之材質的背襯板接合之構成。此種濺鍍靶中，為了形成光記錄媒體中之紀錄層等而使用以SnNb為靶材之SnNb濺鍍靶。至於背襯板通常使用Cu或Cu合金，至於焊料材通常使用In或In-Sn合金，但於SnNb靶材之情況會，接合強度弱的問題。

至於提高靶材與背襯板之接合強度之方法，關於非金屬靶材，係於靶材上形成金屬層，且接合其金屬層與背襯板而進行。

例如，專利文獻1中揭示在高純度Si靶材之接合面與焊料之間，介隔利用離子鍍敷或濺鍍形成之由Cu、Ni及Cu-Ni合金之至少任一種所成之平均層厚2~8μm之薄層。

又，專利文獻2中記載之濺鍍靶係在Si等靶材之接合面上分別成膜Cr膜作為基底金屬層，成膜Cu膜作為層合於該基底金屬層上之上層金屬層，且於該Cu膜與背襯板間介隔焊接材進行接合。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]特開平7-48667號公報

[專利文獻2]特開2001-226763號公報

SnNb靶材由於為金屬靶材，故相較於非金屬靶材，焊料潤濕性不良，與非金屬靶材之情況相同僅形成金屬層時難以提高接合強度。

本發明係鑑於上述情況而完成者，其目的係提高SnNb靶材與背襯板之接合強度。

本發明人針對提高SnNb靶材之接合強度而積極研究之結果，了解到SnNb靶材並非Sn與Nb之合金，而係將該等之粉末燒成並結合者，其表面粗糙，組成不均，進而，對於焊料中所含之In之性質於各金屬為特有。亦即，Sn與Nb中，焊料之In對於Nb之潤濕性差， 相反地，與Sn則容易反應，而產生In擴散於Sn中之現象。該Sn與Nb之性質為兩種極端，亦與前述之表面粗糙、組成不均相結合，並無法判定係該等之哪一種導致接合強度降低。

因此，思考形成能夠阻斷該等Sn與Nb對於In之作用的障壁層。形成Ni層作為該障壁層時，在焊料塗佈作業中會產生破裂，而無法發揮作為障壁層之功能。

經過該等研究之見解下，本發明提出以下之解決手段。

本發明之SnNb濺鍍靶之特徵為於SnNb靶材之表面上依序層合5μm~30μm厚之Ni層及5μm~30μm厚之Cu層，同時該Cu層與背襯板之間介隔由In或In合金所成之焊料進行接合。

於SnNb靶材之表面形成Ni層時，由於使SnNb靶材之粗糙表面狀態變平滑，同時防止焊料中所含In與SnNb靶材接觸，故可防止焊料之In與Nb之前述潤濕性之問題或因In朝Sn擴散所致之接合不良產生。但，為Ni層單體時，基於SnNb靶材之熱膨脹大等之理由，在高溫下進行之焊料塗佈作業中等容易出現破裂，因此，藉由以具有延展性之Cu層被覆於其上，而抑制破裂之發生。

該Cu層未達5μm時，會有焊料塗佈作業中Cu與焊料的In反應而使下層之Ni露出之情況，超過30μm時會有剝離之虞。且，Ni層未達5μm時，缺乏作為障壁層之 效果，超過30μm時會有剝離之虞。

本發明之SnNb濺鍍靶中，前述Ni層及前述Cu層宜藉由離子鍍敷形成。

藉由離子鍍敷形成該等Ni層及Cu層，可進一步提高密著性。

依據本發明之SnNb濺鍍靶，藉由於SnNb靶材之表面上形成的Ni層與Cu層之相乘效果，可提高藉由焊料獲得之與背襯板之接合強度，可長期進行安定的濺鍍。

1‧‧‧SnNb濺鍍靶

2‧‧‧SnNb靶材

3‧‧‧Ni層

4‧‧‧Cu層

5‧‧‧背襯板

6‧‧‧焊料

10‧‧‧加熱器

A‧‧‧擴散區域

B‧‧‧破裂

圖1為顯示本發明之SnNb濺鍍靶之一實施形態的縱剖面圖。

圖2為顯示製造圖1之SnNb濺鍍靶之中途狀態的正面圖。

圖3為實施例及比較例之EPMA像之模式圖。

以下，邊參照圖式邊說明本發明之實施形態。

本實施形態之SnNb濺鍍靶1係在SnNb靶材2之表 面依序層合5μm~30μm厚之Ni層3與5μm~30μm厚之Cu層4，同時在該Cu層4與背襯板5之間介隔由In或In合金所成之焊料6進行接合。

SnNb靶材2係使Sn粉末與Nb粉末之混合粉末經燒成並結合而成者，與熔製材相比，表面較粗糙，且組成不均。

Ni層3及Cu層4係利用離子鍍敷形成。且，焊料6較好為熔點低的InSn合金焊料。

背襯板5為例如由Cu或Cu合金構成。

又，SnNb靶材2與背襯板5之間係介隔例如直徑0.4mm之Cu製之金屬線(圖示略)作為隔離材，焊料6係設置成埋入因該金屬線形成之間隙間之程度的厚度。

如此構成之SnNb濺鍍靶1係藉由離子鍍敷在SnNb靶材2上依序形成Ni層3及Cu層4後，將焊料塗佈於Cu層4之表面及背襯板5之表面，將該等接合而製造。該焊料塗佈作業係如下述般進行。

首先，如圖2所示，將SnNb靶材2與背襯板5以使該等之接合面朝上並排放置於加熱板等之加熱器10上，使該等加熱至焊料熔點以上的150℃~160℃之狀態。接著，將熔融狀態之焊料分別塗佈於SnNb靶材2的Cu層4上及背襯板5上面，使用搭載加熱器之超音波等邊施加超音波振動邊使焊料塗佈擴散洇滿表面整面。

接著，將金屬線配置於該充分塗佈擴散之焊料塗佈層中之後，如圖2之箭頭所示將靶材2翻面載置於背襯板5 上，將該等貼合，且以自上方施加荷重之狀態下進行冷卻。該冷卻係遮斷加熱器10之電源，同時藉由對靶材2與背襯板5之層合體送風等而緩慢冷卻。

如此製造之SnNb濺鍍靶1利用在SnNb靶材2之表面形成之Ni層3與Cu層4，使SnNb靶材2形成為平滑之表面狀態，同時Ni層3作為障壁層發揮功能，可防止焊料6與SnNb靶材2之直接接觸。且，前述焊料之塗佈作業中，SnNb靶材2係在加熱至150℃~160℃之溫度的狀態下塗佈焊料，但由於Ni層3之熱膨脹比SnNb靶材2小，故在焊料之塗佈作業中因與SnNb靶材2之熱膨脹差而產生拉伸應力作用，且亦藉由以超音坡等賦予超音波振動，而有Ni層3產生破裂之虞。本實施形態中，藉由以Cu層4被覆該Ni層3表面，富含延展性之Cu層4可抑制Ni層3之破損。

另一方面，該Cu層4由於在焊料塗佈作業中與焊料中所含之In反應而合金化，故若Cu層4較薄，則有基底的Ni層3會露出之虞，該Ni層3露出時，前述之Ni層3破裂之問題更凸顯，同時Ni層3與焊料6之潤濕性惡化，因此亦損及密著性。因此，Cu層4即使在塗佈作業中與In一部分合金化亦需要足以被覆Ni層3之厚度，因此，將Cu層4設為5μm~30μm之厚度。

Cu層4之厚度未達5μm時，會有在焊料塗佈作業中Cu與焊料之In反應使下層的Ni層3露出之情況，超過30μm時會有剝離之虞。另一方面，將Ni層3 的厚度設為5μm~30μm之理由為，未達5μm時缺乏作為障壁層之效果，超過30μm時會有剝離之虞。

又，障壁層除Ni層以外雖亦考慮Cr層，但Cr層與Ni層相比相對較硬，故對於如例如Si靶材的接合面均勻且熱膨脹小的靶材是否有效並未知，但對於如SnNb靶材的接合面粗糙、組成亦不均，熱膨脹較大的靶材則會以相當頻度發生破裂或剝落，因此即使於其上層合Cu層作為保護膜，亦無法防止Cr層之破裂或剝落。因此，作為對於SnNb靶材之阻隔層，以Ni層較佳，且藉由與Cu層之相乘效果，可確實地防止接合部的剝離。

如此構成之SnNb濺鍍靶1係以使未設置背襯板5之側的SnNb靶材2之濺鍍面與處理基板成對向之狀態，安裝於濺鍍裝置之靶固定器(均省略圖示)上使用。該實施形態之SnNb濺鍍靶1由於SnNb靶材2與背襯板5係堅固地密著，故耐久性優異，可持續安定地濺鍍。

[實施例]

準備SnNb靶材與Cu製之背襯板，使用70質量%In-30質量%Sn合金焊料作為焊料，如表1所示，製作SnNb靶材表面直接使用者、表面僅形成Ni層者、表面僅形成Cu層者、表面依序形成Ni層及Cu層者之複數種且接合於背襯板上，表1中顯示各層厚度。但，Cu層及Ni層均以厚度均超過30μm塗佈時，均發生剝離，故無法製作試料。且，記載成「-」者表示未形成該層。。

又，該等Ni層、Cu層均以離子鍍敷形成。且，在SnNb靶材與背襯板之間均介隔有直徑0.4mm之Cu製金屬線以確保間隙，且將SnNb靶材及背襯板加熱至155℃之溫度後塗佈焊料。

接著，接合背襯板與SnNb靶材後，以EPMA分析觀察其接合剖面，測定自接合界面起In擴散層朝SnNb靶材之距離。且，剝離SnNb靶材與背襯板，並採取殘留在接合部之焊料並分析組成。

由表1可了解，實施例之濺鍍靶中In並未朝SnNb靶材擴散，焊料組成變化亦少。因此，未產生剝離而維持強固的接合狀態，而可長期且安定地進行濺鍍。

另一方面，比較例者，In朝SnNb靶材深度擴散，同時隨著該In之擴散焊料組成之Sn比率亦變高，而有引起作為焊料之功能降低之虞。因此，成為SnNb靶材與背襯板容易剝離者。

又，接合剖面之EPMA像模式性地示於圖3。

(1)以SnNb靶材2之表面直接接合者(比較例1)係如圖3(a)所示，焊料6之In朝靶材2內深入擴散。圖3中以符號A表示之區域為In之擴散區域。

(2)於SnNb靶材2之表面僅形成Cu層4而接合者(比較例2)及僅形成Ni層3而接合者(比較例3)雖不如比較例1般深，但焊料6之In仍擴散到靶材2內。比較例2示於圖3(b)，比較例3示於圖3(c)。僅形成Ni層3之比較例3，於Ni層3中發生破裂B。

(3)在SnNb靶材2之表面依序形成Ni層3及Cu層4並接合者(實施例1)並未見到焊料6之In朝靶材2之擴散。

又，本發明並不受限於上述實施形態，在不脫離本發明主旨之範圍內可施加各種變更。

SnNb靶材表面之Ni層及Cu層較好以離子鍍敷形成，但作為離子鍍敷以外之方法，亦包含利用蒸鍍或熔射等成膜者。

1‧‧‧SnNb濺鍍靶

2‧‧‧SnNb靶材

3‧‧‧Ni層

4‧‧‧Cu層

5‧‧‧背襯板

6‧‧‧焊料

Claims (2)

1. 一種SnNb濺鍍靶，其特徵為於SnNb靶材之表面上依序層合5μm~30μm厚之Ni層及5μm~30μm厚之Cu層，同時該Cu層與背襯板之間介隔由In或In合金所成之焊料進行接合。
2. 如請求項1之SnNb濺鍍靶，其中前述Ni層及前述Cu層係藉由離子鍍敷而形成。