[发明专利]一种靶材组件的摩擦焊接方法

说明书

本发明涉及焊接技术领域，公开了一种靶材组件的摩擦焊接方法，本摩擦焊接方法利用高速旋转的靶材与背板摩擦产生的热量使第一凸台和第二凸台局部熔化，并在焊具的挤压下形成致密的固相焊缝，相较于钎焊而言，本摩擦焊接方法通过熔化形成焊接结合层，比钎焊的铟结合强度更高，耐高温性能更好，不易脱焊；相较于电子束焊接而言，第一凸台和第二凸台的焊接区域更大，也即，冶金结合的面积更大，整体强度更高；相较于扩散焊接而言，本摩擦焊接方法耗时更短，且无需采用惰性气体或其他工作条件进行保护，成本较低；其次，本摩擦焊接方法摩擦力较小，对设备要求较低，能耗较低，且焊接耗时更短，并且，小面积的接触摩擦不易导致靶材或背板整体变形。

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，特别是涉及一种靶材组件的摩擦焊接方法。

背景技术

在半导体领域中，靶材与背板的焊接主要有三种方式：钎焊、电子束焊接、扩散焊接。其中钎焊是利用铟等低熔点金属作为中间层，连接靶材和背板，其特点是耐高温性能差、结合强度低，焊接不良会导致靶材使用过程中脱焊；电子束焊接是在高能电子束流的作用下熔化靶材，形成冶金结合，但其焊接区域窄，在十几毫米左右，导致靶材整体强度也低，常作为碗状铝靶材的焊接方式；扩散焊接是在惰性气体的保护下，在高温长时间的作用下，通过原子间的扩散实现靶材和背板的冶金结合的一种大面积焊接技术，其结合强度高，耐高温性能好。但扩散焊接耗时长、焊接成本高，因此急需开发一种经济高效的以冶金结合方式连接的焊接方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种耗时较短、靶材和背板不易变形、强度更高的靶材组件的摩擦焊接方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种靶材组件的摩擦焊接方法，靶材组件包括靶材和背板，所述靶材具有第一凸台，所述背板具有第二凸台，所述第二凸台与所述第一凸台的直径相等，且所述摩擦焊接方法包括如下步骤：

S1、对所述第一凸台的表面和所述第二凸台的表面进行喷砂处理，使二者表面的粗糙度不小于预定粗糙度；

S2、夹持所述靶材，使所述第一凸台与所述第二凸台相对设置；

S3、控制所述靶材以第一预定转速旋转并朝向所述背板压入，使所述背板固定或以第二预定转速反向旋转；

S4、冷却至第一预定时间后进行卸料。

在本申请的一些实施例中，所述第一凸台的直径为所述靶材直径的1/4～1/2。

在本申请的一些实施例中，所述背板具有环形凸台，所述环形凸台围成容纳槽，所述第一凸台位于所述容纳槽的范围内。

在本申请的一些实施例中，S3步骤具体包括：

S31、使所述靶材下压直至所述靶材的端面与所述背板的端面之间的距离达到第一预定距离X，其中，X为0.5～2mm。

在本申请的一些实施例中，其中，D为所述第一凸台的直径，M为所述第一凸台的高度，N为所述第二凸台的高度，D₁为所述容纳槽的直径。

在本申请的一些实施例中，第一凸台的高度M为3～7mm，第二凸台的高度N为3～7mm，所述环形凸台的高度P为2～6mm。

在本申请的一些实施例中，所述第一预定转速为1000～2000r/min。

在本申请的一些实施例中，控制所述靶材朝向所述背板压入的速度为5～10mm/min。

在本申请的一些实施例中，所述第一预定时间为0.5～5min。

在本申请的一些实施例中，所述预定粗糙度为25～30um。

本发明提供一种靶材组件的摩擦焊接方法，与现有技术相比，其有益效果在于：