[发明专利]一种作为溅射靶材的铝靶材与铝合金背板的连接方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种溅射靶材的制备方法，具体涉及一种铝靶材与铝合金背板的连接方法。

背景技术

工业应用的多种溅射靶材是由符合溅射要求的靶与背板连接而成的组件，在现有溅射技术下，靶材组件工作条件恶劣，溅射时靶材一侧处于高温真空下，而背板一侧则通以一定压力的冷却水强冷，因此靶材组件两侧形成巨大的温度差和压力差，同时，靶材一侧受到高压电场和强磁场中各种粒子的轰击，有大量热量产生。因此，靶材制造中对焊接质量有着严格要求，焊接必须具有良好的导热性，能够将溅射产生的热量传导至冷却水；焊缝必须具有一定的强度，否则将导致靶材在受热条件下发生变形、开裂，影响成膜质量甚至对对溅射机台造成损伤。

通常，纯铝及其合金靶与铝合金背板的大面积焊接以钎焊和热等静压(HIP)方式进行。钎焊焊料一般为铟和锡，但是受铟和锡的熔点限制，这种连接方式仅适合于尺寸较小、溅射功率较低的铝靶材组件。当溅射功率增大到一定程度后，这种靶材组件将会因为焊料的熔化而失效。HIP焊接可以保证靶材的高强度焊接，并适用于大功率溅射，但针对铝合金靶材，传统HIP焊接温度低时不能实现可靠连接，而HIP温度较高时，HIP过程中易改变靶材内部组织结构，降低靶材性能。为了保证靶材质量，需开发出一种新型靶材与背板的连接方法。

专利CN101564793A公开了一种铝靶才坯料与铝合金背板的焊接方法，其是采取的常规的扩散焊接方法，焊接前在靶坯与背板外添加包套，工艺复杂，焊接周期长。CN102430865A公开了一种替代钎焊的靶材焊接方法及形成的靶材组件，它采用背板上加工燕尾槽连接靶坯和背板并形成组合件。该方法的主要缺陷为靶坯材料并不能完全填充结合缝隙，结合强度偏小，从而影响靶材质量。此外，该组合件的加工量大，容易变形。因此，设计一种保证高质量连接性能与使用性能且方便加工的靶材是十分必要的。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本发明提供一种作为溅射靶材的铝靶材与铝合金背板的连接方法，实现大面积靶材与背板的快速可靠连接，保证产品质量和加工 效率。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种作为溅射靶材的铝靶材与铝合金背板的连接方法，包括如下步骤：

I.在铝靶材连接面上加工出圆形凸台，在铝合金背板连接面上加工出形状、位置与该凸台相对应的圆形嵌槽；

II.将铝靶材的凸台嵌合在铝合金背板的嵌槽中；

III.采用真空电子束焊接将靶材与背板边缘进行封焊形成靶材组件；IV.将靶材组件进行热处理，加热温度为150-450℃，保温时间0.5-2h；

V.将热处理后的靶材组件热压，压强为80～350MPa，保压时间0.2-2h；

如上所述的方法，优选地，所述铝靶材材料为纯铝、铝硅合金、铝铜合金或铝硅铜合金；所述铝合金背板材料为普通硬铝、5系铝合金、6系铝合金或7系铝合金。

如上所述的方法，优选地，所述凸台上加工出多个凸缘，每个凸缘为环型，多个凸缘呈同心环形排布；所述嵌槽上加工出多个凹槽，每个凹槽为环型，多个凹槽呈同心环形排布，且其尺寸和位置分别与该多个凸缘相对应。

如上所述的方法，优选地，所述每个凸缘宽为0.3-4mm，高度为0.2-4mm，排列间距为0.5-8mm。

如上所述的方法，优选地，所述凸缘的轴向横截面为矩形，所述凹槽的轴向横截面为梯形，凸缘的截面面积不大于凹槽的截面面积。

如上所述的方法，优选地，所述铝合金背板相邻两凹槽间的突起齿形部轴向横截面为三角形、M形或其它复合形状。

如上所述的方法，优选地，所述凸台的直径为200～450mm，凸台与嵌槽的尺寸配合公差为0-0.5mm。

如上所述的方法，优选地，所述凸台、嵌槽、凸缘和凹槽采用车床加工形成。

如上所述的方法，优选地，所述方法还包括步骤VI：将热压后组件放入热处理炉中进行扩散处理，扩散处理温度150～450℃，保温时间为1～4h。