[发明专利]一种绿色高效的靶材与背板钎焊装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种绿色高效的靶材与背板钎焊装置及方法。

背景技术

靶材是集成电路、平面显示、太阳能、光学领域重要的镀膜材料。靶材与背板的钎焊是靶材组件重要的一种连接方式，目前比较成熟的工艺基本上是，首先将靶材、背板材料待焊接面通过物理或者化学的方法进行毛化，如喷砂、研磨、电腐蚀等，对于比较难焊接的材料待焊接面还需要进行电镀、溅射等金属化处理；在大气中，将靶材和背板放置在加热板上加热，加热温度通常高于焊料温度20～50℃，再将焊料铺放在待焊接面，使其充分熔化，对于难浸润材料再对焊料进行超声处理；将铺有焊料的靶材与背板贴合在一起，压合后冷却。

目前焊接常用方法是先对焊接材料采用水或者化学溶液进行清洗，再进行喷砂、溅射或者电镀等表面处理，再进行钎焊。比较存在的突出问题是，焊接加工流程长，需要的配套设施多，存在诸多不环保工艺环节；同时由于材料在表面处理后，焊接时在大气条件下加热，经过较长时间裸露加热到焊料熔点以上，因此新鲜的焊接表面会出现氧化，可能会导致后续焊接不浸润，焊接存在失效风险。

发明内容

本发明的目的是提供一种绿色高效的靶材与背板钎焊装置及方法，其特征在于，利用集成化激光辅助钎焊装置，实现对靶材与背板的在线清洗、织构化处理，完成清洁无污染、快速的高可靠钎焊连接；

所述靶材与背板钎焊装置包括焊接加热台、焊料加热装置、激光扫描加工装置和钎焊加压部件；焊接加热台焊接工作区上方设有激光扫描加工装置，焊接加热台下面连接加热控制器；焊接加热台上面的正对激光扫描头处放置靶材与背板；在焊接加热台的一侧设有焊料加热装置，配套的钎焊加压部件用于靶材与背板贴合冷却时的压合。

所述激光扫描加工装置由激光器分别连接光路传输系统和光路运动控制系统，二者再分别连接激光扫描头的相关接口组成。

所述激光扫描头采用二维振镜扫描系统或者三维动态聚焦振镜扫描系统。

所述焊料加热装置由焊料加热控制器与焊料加热容器连接组成。

所述靶材包括Al、Ti、Mo、Co、W、Ta及合金或其化合物材料。

所述焊料为铟及其合金、锡及其合金。

基于绿色高效的靶材与背板钎焊装置的钎焊方法，包括以下步骤：

1)将待焊接的靶材和背板放置在加热平台上进行加热；同时将焊料放置在容器中在加热器上加热熔化。

2)采用激光对放置在加热台上的待焊接的靶材和背板表面扫描加工，先对焊接区域进行激光扫描清洗去除氧化皮和油脂污染物，再进行表面织构化处理；

3)激光处理完，立刻将液态焊料从盛放的容器中倾倒在激光处理的表面上，焊料在焊接表面铺展覆盖全部激光加工区域；

4)将焊接面铺有焊料的靶材按照焊接位置要求贴合在铺有焊料的背板表面，压合冷却到室温。

本发明的有益效果是与已有技术相比，具有如下特点：

激光是一种非接触式加工工艺，能够完全和焊接加热台实现工艺集成，本发明集成了靶材与背板加热、激光扫描清洗和表面织构化加工、焊料铺展、靶材与背板压合等工艺，提供的装置能够实现短流程的靶材与背板焊接。无需焊接前的化学清洗、喷砂等工艺，也无需增加防护装卡和模具等，甚至可以不用进行金属化处理，焊接流程短、节能环保、成本低、效率高，这是其他常用的表面处理工艺都无法实现的。

附图说明

图1为焊接装置的结构示意图。

图2为激光表面织构图案。

图3为微凹槽结构剖面图。

具体实施方式

本发明提供一种绿色高效的靶材与背板钎焊装置及方法，该装置利用集成化激光辅助钎焊装置，实现对靶材与背板的在线清洗、织构化处理，完成清洁无污染、快速的高可靠钎焊连接；以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述。

如图1所示的焊接装置的结构示意图。该靶材与背板钎焊装置包括焊接加热台、焊料加热装置、激光扫描加工装置和钎焊加压部件；焊接加热台焊接工作区上方设有激光扫描加工装置，焊接加热台下面连接加热控制器；焊接加热台上面的正对激光扫描头处放置靶材与背板；在焊接加热台的一侧设有焊料加热装置，配套的钎焊加压部件用于靶材与背板贴合冷却时的压合。

所述激光扫描加工装置由激光器分别连接光路传输系统和光路运动控制系统，二者再分别连接激光扫描头的相关接口组成。

所述激光扫描头采用二维振镜扫描系统或者三维动态聚焦振镜扫描系统。

所述焊料加热装置由焊料加热控制器与焊料加热容器连接组成。