[发明专利]金属靶材与靶托的连接方法无效
申请号: | 200610114350.6 | 申请日: | 2006-11-07 |
公开(公告)号: | CN101177778A | 公开(公告)日: | 2008-05-14 |
发明(设计)人: | 郭力山;何金江;江轩;王彬;杨永刚;廖赞;杨亚卓;王欣平;孙秀霞 | 申请(专利权)人: | 北京有色金属研究总院;有研亿金新材料股份有限公司 |
主分类号: | C23C14/34 | 分类号: | C23C14/34;C23C14/14 |
代理公司: | 北京北新智诚知识产权代理有限公司 | 代理人: | 朱丽华 |
地址: | 10008*** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 金属 连接 方法 | ||
技术领域
本发明涉及金属靶材与靶托的连接技术,应用于微电子集成电路、光(磁)记录介质、平面显示器及其它领域薄膜制备用溅射靶材与靶托的连接。
背景技术
溅射薄膜材料在电子信息、存储记录以及显示器等相关产业中,有着极其广泛的应用。同时,溅射靶材伴随着这些行业的发展需求量也逐年增多。靶材的质量对溅射薄膜的性能有着重要影响,尤其是半导体集成电路芯片的制备向着大尺寸化方向发展(8~12英寸),溅射靶材的尺寸和溅射功率也将随之增大,对溅射靶材纯度、微观组织以及靶材与靶托连接的要求也越来越高。大尺寸靶材与靶托的连接技术已成为靶材组件制备的关键技术。
在溅射过程中,靶材组件作为阴极,首先应具有优良的导电性,同时为了排放高能态离子高速轰击靶材表面产生的热量,靶材组件也要具有优良的导热性。因此,靶与靶托的连接既要有一定的结合强度,以避免溅射靶在工作中的脱落、脆裂等问题,又要有高的热传导率和电传导率。
靶与靶托连接的常用技术包括:机械压紧法、焊接法等。采用机械压紧法,靶材与靶托的对接面很难完全致密,可能存在的缝隙会导致靶材与靶托之间结合强度降低,同时影响溅射过程中的热传导。靶材的焊接包括钎焊、扩散焊等,采用钎焊连接,对于大尺寸靶材组件,靶与靶托的结合强度难以满足要求;采用扩散焊接时,焊接所需的温度较高,对于大尺寸靶材组件,在焊接过程中容易发生变形,而且高温下微观组织将产生变化,影响溅射靶的性能。
发明内容
本发明提供了一种金属靶与靶托的连接方法,它能够在大气环境中实现靶材与靶托之间的紧固致密连接,同时能够防止焊接过程中的污染,避免了必须在真空、高温或高压等环境下的连接成形问题,降低生产成本。
本发明的金属靶材与靶托的连接方法包括如下步骤:(1)对靶材、靶托的结合部位分别加工出对应的凸台和凹槽;(2)清洗干净靶材和靶托表面,并吹干;(3)加热靶托到高于钎焊料的液相线10~50℃;(4)在靶托的凹面内均匀涂敷上钎焊料;(5)靶材从靶托一侧沿着凹槽逐渐挤进靶托内,并在轴向施加压力,使得靶材和靶托紧密配合;(6)在挤压过程中,靶托槽内的钎焊料熔化流动时充填接合面的各部位,将残存的空气排除。
步骤1中的靶材与靶托对应的形状为梯形或燕尾形,其接触侧面与水平面的倾斜角(α)为65°~80°。
步骤1中的靶材与靶托对应的凸台和凹槽的数量为3~6个,等距离分布在靶材和靶托上,凸台和凹槽的高度(H)为2~5mm之间。
上述步骤4中涂敷钎焊料的厚度为0.5mm~1mm。
上述步骤5中所施加的轴向压力为3MPa~100MPa。
本发明中的靶材主要包括Al、Al-Si、Al-Cu、Al-Si-Cu等靶材,所对应的靶托为Al合金和Cu靶托;还包括Ti、Ti-W、Ta、Ta-Si等靶材,对应的靶托为无氧铜、黄铜、Al合金和Ti合金等靶托。
本发明中所用连接钎焊料主要包括纯铟、铟合金、锡铜、锌锡、锡银铜等钎焊料。
本方法的特点是,采用机械压紧和钎焊相结合的连接方法,其中靶材与靶托之间为非平面结合。其优点如下:
1、在大气环境下,靶材与靶托之间通过键槽结构和焊接紧密连接,结合强度高,且靶材的微观结构及组织性能、尺寸等不受影响,避免了靶材与靶托连接制备过程中对环境条件要求高、易脆裂、变形、出现接触间隙等问题。
2、通过导电及导热性良好的钎焊料填充于靶材与靶托之间各结合面,并且采用加热粘结的形式,保证结合面充分接触,有效提高了热传导率和电传导率。
3、连接方法简便,容易实现,降低生产成本。
本发明的连接方法主要适用于金属靶材与靶托的连接,尤其适用于
高纯金属靶材与靶托的连接。
附图说明
图1是本发明中靶材与靶托的连接装配及局部放大图。
图2是图1中靶托的俯视图(图中表示出对称的半部分)。
具体实施方式
下面根据附图和结合具体实施例对本发明的方法作进一步说明。
实施例1
如图1、2所示的靶材及靶托的连接结构,靶材1与靶托3之间由填充的钎焊料2焊接固定。
Al-Si合金靶材与Al合金靶托结合件是目前最常用的互连线制作材料之一,在制作时,首先由铣床分别对靶材1与靶托3进行加工,在Al-Si靶材1的对接面,加工出5个燕尾形凸台。同时对应的Al合金靶托3上铣出5个对应形状凹槽,凸台与凹槽对应高度H为3mm,接触侧面与水平面的倾斜角α为65°。
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