[发明专利]一种三明治结构Co靶材背板扩散焊组件中间层的选取方法

说明书

本发明公开了一种三明治结构Co靶材背板扩散焊组件中间层的选取方法，属于Co溅射靶材制造领域。通过建立三明治结构Co靶材背板扩散焊组件的受力数学模型，求解出靶材、中间层、背板中的应力与靶材、背板、中间层的热膨胀系数之间的关系。从而为三明治结构Co靶材背板扩散焊中间层的选取提供理论指导，降低Co靶材背板扩散焊组件的焊接残余应力，提高其可靠性。

技术领域

本发明涉及Co溅射靶材制造技术领域，具体涉及一种三明治结构Co靶材背板扩散焊组件中间层的选取方法。

背景技术

钴薄膜作为一种磁性薄膜被广泛的应用于电子设备中。随着电子设备的多功能化、高密度化、轻薄化，薄膜材料的需求量越来越多。溅射镀膜技术因其制备的薄膜具有附着性能好、易于保持化合物、合金的组成比、膜厚均匀、大面积镀膜、基体温升小的优点而被广泛的应用。

靶材是溅射镀膜中的关键耗材，为了提高靶材背板组件的刚度和提供机械支撑，靶材通常和背板通过扩散焊的方式连接在一起。靶材与背板的连接不仅要提供可靠的机械连接，保证它在溅射的过程中不发生脱落，而且要求背板与靶材之间要有良好的导电、导热，从而使靶材溅射的过程中产生的热量能够及时的通过背板散失掉。

然而靶材与背板的热失配，往往引起靶材背板焊接残余应力，导致靶材背板组件出现脱焊、翘曲等问题。为了缓解焊接残余应力、降低扩散焊接温度、压力和保温时间，促进扩散过程的进行，往往会在靶材和背板之间加入一个中间层。但是目前在Co靶材的制造过程中，中间层的选择都是根据实践经验或者不断的试验方法选取，没有定性和定量的理论依据。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三明治结构Co靶材背板扩散焊组件中间层的选取方法，以扩散焊制备的三明治结构Co靶材/中间层/Cu背板组件为研究对象，通过受力数学模型的分析，为Co靶材背板扩散焊组件中间层的选取提供理论指导，对Co靶材背板扩散焊组件的制造具有重要的意义。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种三明治结构Co靶材背板扩散焊组件中间层的选取方法，包括以下步骤：

(A)建立Co靶材背板扩散焊组件几何模型：

将Co靶材背板扩散焊组件结构进行简化处理后，建立组件几何模型，具体按步骤(A1)、(A2)和(A3)处理：

(A1)建立Cu背板模型：以Cu背板的下底面的圆心为坐标原点，靶材背板组件结构的径向为X轴方向，组件厚度方向为Z轴方向建立半径为r1、厚度为t1的Cu背板模型；

(A2)建立中间层模型：建立半径和厚度分别为r1和t2的中间层模型；

(A3)建立靶材模型：建立半径为r1和厚度为t3的靶材结构模型；

(B)建立靶材背板扩散焊组件受力数学模型，按照如下步骤(B1)、(B2)和(B3)进行：

(B1)靶材背板扩散焊组件中的残余应力为二维平面应力，定义背板的厚度、弹性模量、热膨胀系数、平均应力、平均应变分别为t1、E1、ɑ1、σ1、ε1；定义中间层的厚度、弹性模量、热膨胀系数、平均应力、平均应变分别为t2、E2、ɑ2、σ2、ε2；定义靶材的厚度、弹性模量、热膨胀系数、平均应力、平均应变分别为t3、E3、ɑ3、σ3、ε3；

(B2)建立背板、中间层、靶材的应力应变关系，如公式(1)-(3)所示；

背板：σ1＝E1×ε1              (1)；

中间层：σ2＝E2×ε2             (2)；

靶材：σ3＝E3×ε3             (3)；

(B3)建立热膨胀系数与应变的关系：