[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

摘要

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。

主权项

1.一种三明治结构Co靶材背板扩散焊组件中间层的选取方法，其特征在于：所述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：靶材背板扩散焊组件中的残余应力是由靶材、背板、焊接层热膨胀系数的不匹配引起的，因此热膨胀系数与应变的关系如公式(4)‑(7)所示，且靶材背板扩散焊组件中的应力满足应力平衡公式(8)；ε12＝ε1‑ε2＝(ɑ1‑ɑ2)×(T_室温‑T_焊接温度)               (4)；ε23＝ε2‑ε3＝(ɑ2‑ɑ3)×(T_室温‑T_焊接温度)               (5)；F1+F2+F3＝0                                      (8)；公式(4)‑(8)中：ε12为无约束时冷却过程中背板热应变和中间层热应变的差值，ε23为无约束时冷却过程中中间层热应变和靶材热应变的差值，T_室温为室温，T_焊接温度为扩散焊温度；F1为组件中背板的应力，F2为组件中中间层的应力，F3为组件中靶材的应力；(C)令T_室温‑T_焊接温度＝ΔT，联立公式(1)‑(8)，求解出F1、F2、F3，如公式(9)‑(11)所示；(D)根据步骤(C)建立的F1、F2、F3的求解公式，得出靶材、中间层、背板中残余应力与各部分热膨胀系数之间的关系，以此为依据进行靶材背板扩散焊组件中间层的选择。