[发明专利]高钪含量铝钪合金靶材的扩散焊接方法及制备的焊接组件

说明书

本发明提供了一种高钪含量铝钪合金靶材扩散焊接的方法及制备的焊接组件。所述方法是指在高钪含量(Sc含量≧20at％)铝钪合金靶材表面喷涂Al合金或Cu合金背板，然后在300～400℃的温度下进行热处理，促进AlSc合金靶坯与背板间的扩散，最终获得焊接强度大于70MPa，焊合率大于98％，无裂纹的高Sc含量AlSc合金靶材扩散焊接组件。

技术领域

本发明涉及磁控溅射靶材制造技术领域，具体涉及一种高钪含量铝钪合金靶材的扩散焊接方法。

背景技术

高纯AlSc合金靶材主要用于溅射高纯AlScN薄膜，相比AlN、ZnO、锆钛酸铅(PZT)等现有压电薄膜，其具有更强更优的压电性能，是高频移动通信(5G)射频滤波器芯片、MEMS微型先进传感器等制造核心材料。但由于Al与Sc的熔点差异大，Sc在Al中的固溶度非常低，随着Sc含量的增加，固液凝固区间加大，最终所获得的AlSc合金靶坯重存在大量的金属间化合物相，材料的脆性极大。

目前采用普通热压及热等压的方式进行扩散焊接高Sc含量的AlSc合金靶坯与背板时，为使材料贴合需使用加压及中高温的方式进行，从而导致焊接应力及焊接内应力的存在，极易使AlSc合金靶坯产生开裂的现象。

技术方案

发明所要解决的技术问题是针对扩散焊接中焊接应力导致高Sc含量AlSc合金靶材开裂的问题，本发明提供一种靶材扩散焊接方法，通过使用无焊接压力，低温热处理的方式进行扩散焊接，所产生的焊接内应力更小，从而获得无裂纹的高Sc含量AlSc合金靶材扩散焊接组件。本专利所使用的扩散焊接方法同样可适于其他脆性材料，如W、陶瓷材料等等，替代AlSc合金靶材。

基于此，本发明提供一种高钪含量铝钪合金靶材的扩散焊接方法，其包括：

第一步，超声波清洗，将准备扩散焊接的高钪含量(Sc含量≧20at％)的铝钪合金靶坯进行超声波清洗；

第二步，表面毛化处理，将第一步获得的铝钪合金靶坯的焊接面进行表面毛化处理；

第三步，冷喷涂，将第二步毛化处理后的铝钪合金靶坯焊接面上进行冷喷涂Al合金或Cu合金背板；

第四步，低温热处理，将第三步喷涂后的铝钪合金靶材进行低温热处理，促进AlSc合金靶坯与喷涂背板的扩散，增加AlSc合金靶的焊接强度；

第五步，机械加工，将热处理后的铝钪合金靶材进行车加工获得想要的形状，最终获得焊接强度大于70MPa，焊合率大于98％，无裂纹的高Sc含量AlSc合金靶材扩散焊接组件。

所述第二步中，经过毛化处理后的焊接面的表面粗糙度为2～8μm。

所述第三步中，冷喷涂形成的背板厚度为5-20mm。

所述第四步中，低温加热处理的温度范围为300～400℃。

所述第四步中，低温加热处理的时间为2-6h。

所述第五步中，获得的焊接组件的焊接强度大于70Mpa。

所述第五步中，获得的焊接组件的焊合率大于98％。

有益的效果

与现有技术相比，本技术方案具有以下优点：

(1)焊接内应力小：本专利所涉及的扩散焊接方法使用无焊接压力，低温度热处理的方式进行扩散焊接，所产生的焊接内应力更小，从而可获得无裂纹的高Sc含量AlSc合金靶材扩散焊接组件；

(2)成品率高：本专利所涉及的扩散焊接方法可获得无裂纹的高Sc含量AlSc合金靶材扩散焊接组件，成品率更高；

(3)可与不同材质背板进行扩散焊接：使用冷喷涂的方式可自由喷涂不同成分的背板，从而实现与不同材质背板进行扩散焊接；