靶材组件及其制造方法与流程

本发明涉及溅射靶材制造领域，尤其涉及一种靶材组件及其制造方法。

背景技术：

靶材是指通过溅射镀膜法形成各种功能薄膜的溅射源。简单的说，靶材就是高速荷能粒子轰击的目标材料。为了保证镍铬靶材具有良好的导电和导热性能，镍铬靶材在溅射前需要与背板(铜或铝等材料)焊接到一起，形成靶材组件。

随着镀膜工艺的发展，靶材组件(例如氧化铟锡靶材组件)的应用也越来越广泛。由于氧化铟锡具有良好的电学传导和光学透明性，氧化铟锡靶材组件在制作液晶显示器、电子纸、有机发光二极管及太阳能电池等领域具有重要应用。

同时，随着半导体领域的发展，晶圆尺寸不断扩大，溅射功率逐渐提高。半导体领域对靶材与背板的焊接强度和焊合率要求也不断提高。此外，在现有的溅射技术下，靶材组件的工作环境十分恶劣，在溅射过程中，靶材组件的靶材一侧通常处于高温高压下，而背板一侧则处于一定压力的冷水中，这就对靶材和背板的焊接工艺提出了更高的要求。

然而，现有技术形成的靶材组件具有焊接结合率低，焊接强度小的缺点。

技术实现要素：

本发明解决的问题是提供一种靶材组件及其制造方法，提高氧化铟锡靶材组件的焊接强度。

为解决上述问题，本发明提供一种靶材组件的制造方法，包括：一种靶材组件的制造方法，其特征在于，包括：提供氧化铟锡靶材、背板和焊料，所述氧化铟锡靶材用于焊接的面为第一焊接面，所述背板用于焊接的面为第二焊接面，所述焊料为铟焊料；通过所述铟焊料对所述氧化铟锡靶材的第一焊接面和背板的第二焊接面进行焊接，以形成靶材组件。

可选的，所述铟焊料的纯度大于或等于99.9％。

可选的，所述背板的材料为钼。

可选的，通过所述铟焊料对所述氧化铟锡靶材的第一焊接面和背板的第二焊接面进行焊接的步骤包括：加热所述氧化铟锡靶材和背板；在所述氧化铟锡靶材的第一焊接面和背板的第二焊接面上放置焊料；将所述氧化铟锡靶材的第一焊接面和背板的第二焊接面进行贴合；贴合后进行冷却，形成靶材组件。

可选的，加热所述氧化铟锡靶材和背板的步骤包括：加热所述氧化铟锡靶材和背板，使氧化铟锡靶材的第一焊接面和背板的第二焊接面升温至155～165摄氏度。

可选的，加热所述氧化铟锡靶材和背板的步骤包括：将氧化铟锡靶材放置于第一加热平台上，升温至220～240摄氏度；将背板放置于第二加热平台上，升温至170～190摄氏度。

可选的，所述在所述氧化铟锡靶材的第一焊接面和背板的第二焊接面上放置焊料的步骤包括：对所述氧化铟锡靶材第一焊接面和背板第二焊接面进行浸润处理。

可选的，所述浸润处理的步骤包括：将焊料放置于所述氧化铟锡靶材第一焊接面上，待所述焊料熔化后，通过超声波处理装置或钢刷对所述氧化铟锡靶材第一焊接面进行处理；将焊料放置于所述背板第二焊接面上，待所述焊料熔化后，通过超声波处理装置或钢刷对所述背板第二焊接面进行处理。

可选的，将所述氧化铟锡靶材的第一焊接面和背板的第二焊接面进行贴合的步骤之前，所述制造方法还包括：焊料熔化后，去除焊料表面的氧化层。

可选的，通过所述铟焊料对所述氧化铟锡靶材的第一焊接面和背板的第二焊接面进行焊接的步骤包括：在所述背板的第二焊接面上多根支撑丝，所述多根支撑丝相互平行或者所述多根支撑丝两两垂直设置。

可选的，所述支撑丝的直径为2～3mm。

可选的，加热所述氧化铟锡靶材和背板的步骤之前，所述制造方法还包 括，在所述背板的第二焊接面上形成浸润层。

可选的，所述浸润层的材料为镍。

可选的，所述浸润层的厚度为6～10μm。

相应的，本发明还提供一种靶材组件，包括背板；位于背板上的氧化铟锡靶材；位于背板和氧化铟锡靶材之间的焊料，所述焊料为铟焊料。

可选的，所述铟焊料的纯度大于或等于99.9％。

可选的，所述背板的材料为钼。

可选的，所述焊料的厚度为2～3mm。

可选的，所述靶材组件还包括：位于背板和氧化铟锡靶材之间的多根支撑丝，所述多根支撑丝相互平行或者所述多根支撑丝两两垂直设置。

可选的，所述靶材组件还包括：位于背板和焊料之间的浸润层，所述浸润层的材料为镍。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明的靶材组件的制造方法中，通过铟焊料对氧化铟锡靶材和背板进行焊接，铟焊料能够很好地浸润氧化铟锡靶材。因此能够提高靶材组件的焊接强度。

此外，铟焊料的熔点较低，焊接温度较低，从而焊接过程中氧化铟锡靶材内部组织结构不容易发生变化(例如，不易发生相变)，且氧化铟锡靶材的第一焊接面不容易被氧化，进而能够使氧化铟锡靶材与背板结合更紧密，因此能够提高靶材组件的焊接强度。

附图说明

图1为本发明靶材组件的制造方法一实施例的流程图；

图2至图8是图1所示制造方法各步骤的结构示意图；

图9是本发明靶材组件一实施例的结构示意图。

具体实施方式

现有的靶材组件的制造方法存在靶材组件焊接强度低的问题。

现结合现有技术靶材组件的制造方法，分析靶材组件出现焊接强度低问题的原因：

现有技术靶材组件的制造方法中，所使用的钎焊料对氧化铟锡靶材的浸润性较差，在焊接过程中所述钎焊料很难浸润氧化铟锡靶材。此外，现有技术所使用的焊料熔点较高，焊接温度较高，从而焊接过程中氧化铟锡靶材内部组织容易发生变化(例如，可能发生相变等)，且氧化铟锡靶材焊接面容易被氧化，很难使氧化铟锡靶材和背板紧密结合。因此，焊接后靶材组件的焊接强度低。

为解决所述技术问题，本发明提供了一种靶材组件的制造方法，包括：

提供氧化铟锡靶材、背板和焊料，所述氧化铟锡靶材用于焊接的面为第一焊接面，所述背板用于焊接的面为第二焊接面，所述焊料为铟焊料；通过所述铟焊料对所述氧化铟锡靶材的第一焊接面和背板的第二焊接面进行焊接，以形成靶材组件。其中，通过铟焊料对氧化铟锡靶材和背板进行焊接，铟焊料能够很好地浸润氧化铟锡靶材。因此能够提高靶材组件的焊接强度。此外，铟焊料的熔点较低，焊接温度较低，从而焊接过程中氧化铟锡靶材内部组织不容易发生变化(例如，不易发生相变)，且氧化铟锡靶材的第一焊接面不容易被氧化，进而能够使氧化铟锡靶材与背板结合更紧密，因此能够提高靶材组件的焊接强度。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

图1是本发明靶材组件的制造方法一实施例的流程图。

请参考图1，所述靶材组件的制造方法，包括：

步骤S1，提供氧化铟锡靶材、背板和焊料，所述氧化铟锡靶材用于焊接的面为第一焊接面，所述背板用于焊接的面为第二焊接面，所述焊料为铟焊料。

步骤S2，加热所述氧化铟锡靶材和背板；

步骤S3，在所述氧化铟锡靶材的第一焊接面和背板的第二焊接面上放置焊料；

步骤S4，将所述背板的第一焊接面和氧化铟锡靶材的第二焊接面进行贴合，实现焊接；

步骤S5，焊接后进行冷却，形成靶材组件。

结合参考图2至图8，图2至图8是图1所示制造方法各步骤的结构示意图。需要说明的是，本实施例中靶材组件的焊接以钎焊为例进行说明，但是本发明对是否采用钎焊焊接所述靶材和背板不做限制，在其他实施例中还可以采用扩散焊接的方式形成靶材组件。

请参考图2，执行步骤S1，提供氧化铟锡靶材110、背板120和焊料，所述氧化铟锡靶材110用于焊接的面为第一焊接面111，所述背板120用于焊接的面为第二焊接面121，所述焊料为铟焊料。

本实施例中，所述铟焊料为纯铟焊料，具体地说纯铟焊料中铟的纯度大于或等于99.9％。所述焊料能够很好的浸润氧化铟锡靶材110。此外，所述焊料有较低的熔点，因此焊接温度较低，焊接过程中氧化铟锡靶材110内部组织不容易发生变化(例如，不易发生相变)，且第一焊接面111不容易被氧化，从而能够使氧化铟锡靶材110与背板120紧密结合。

本实施例中，所述背板120的材料为钼。钼背板能够被所述焊料浸润。但是，本发明对此不做限定，所述背板120的材料还可以为铜或铝。

请参考图3至图8，通过所述铟焊料对所述氧化铟锡靶材110的第一焊接111面和背板120的第二焊接面121进行焊接，以形成靶材组件。具体的，所述通过所述铟焊料对所述氧化铟锡靶材110的第一焊接111面和背板120的第二焊接面121进行焊接的步骤包括：

请参考图3，执行步骤S2，加热所述氧化铟锡靶材110(参考图2)和背板120。

本实施例中，通过加热平台对所述氧化铟锡靶材110和背板120进行加热，使氧化铟锡靶材110第一焊接面111和背板120第二焊接面121升温至 155～165摄氏度。

具体的，本实施例中，加热所述氧化铟锡靶材110和背板120的步骤包括：将所述氧化铟锡靶材110放置于第一加热平台上，升温至220～240摄氏度；将所述背板120放置于第二加热平台上，升温至170～190摄氏度。

需要说明的是，本实施例中，所述焊料的熔点为155～165摄氏度。然而由于第一焊接面111到第一加热平台表面及第二焊接面121到第二加热平台表面有一定的距离，容易使第一焊接面111的温度低于第一加热平台的温度，第二焊接面121的温度低于第二加热平台的温度。因此，要使放置于第一焊接面111和第二焊接面121上的焊料能够熔化，则第一加热平台和第二加热平台的温度均应略高于焊料的熔点。具体的，将所述第一加热平台升温至220～240摄氏度；将所述第二加热平台升温至170～190摄氏度。

需要说明的是，本实施例中，加热所述靶材110和背板120的步骤之前，所述靶材组件的制造方法还包括：在所述背板120的第二焊接面121上形成浸润层122。所述浸润层122能够提高所述焊料与背板120的浸润融合能力，提高焊接强度。

具体的，本实施例中，所采用的焊料为铟焊料，所述浸润层122的材料为镍。镍与铟焊料的结合能力强，能够提高所述焊料与背板120的浸润融合能力。

本实施例中，所述浸润层122的形成方法为化学镀膜法。化学镀膜工艺简单，且形成的浸润层122与背板120的结合性好，能够增加焊接强度。但是，本发明对此不做限定，所述浸润层122的形成方法还可以为电镀法。

需要说明的是，如果浸润层122的厚度过小很难起到提高铟焊料与背板120的浸润融合能力的作用，如果浸润层122的厚度过大，会产生材料浪费。具体的，本实施例中，所采用的焊料为铟焊料，为保证铟焊料与背板120具有较强浸润融合能力，所述浸润层122的厚度为2～3mm。

本实施例中，所述制造方法还包括：在所述背板120的第二焊接面121上形成浸润层122之前，通过异丙醇溶液清洗氧化铟锡靶材110的第一焊接面111和背板120第二焊接面121，并在清洗之后吹干所述第一焊接面111和第二焊接面121。通过清洗和吹干步骤能保证第一焊接面111和第二焊接面 121表面的清洁，从而提高焊接质量。

请参考图4至图6，在所述氧化铟锡靶材110的第一焊接面111和背板120的第二焊接面121上放置焊料130。所述焊料130用于实现氧化铟锡靶材110和背板120的焊接。

本实施例中，在所述氧化铟锡靶材110的第一焊接面111和背板120的第二焊接面121上放置焊料130的步骤包括：对所述氧化铟锡靶材110第一焊接面111和背板120第二焊接面121进行浸润处理。

具体的，本实施例中，对所述氧化铟锡靶材110第一焊接面111和背板120第二焊接面121进行浸润处理的步骤包括：将所述第一加热平台升温至220～240摄氏度之后，将焊料放置于所述第一焊接面111上，待所述焊料熔化后，对氧化铟锡靶材110第一焊接面111进行浸润处理，使焊料浸润所述氧化铟锡靶材110第一焊接面111，提高焊接强度；将所述第二加热平台升温至170～190摄氏度之后，将焊料放置于所述第二焊接面121上，待所述焊料熔化后，对背板120第二焊接面121进行浸润处理，使所述焊料浸润所述背板120第二焊接面121，提高焊接强度。

本实施例中，通过超声波处理装置对氧化铟锡靶材110第一焊接面111进行浸润和背板120第二焊接面121进行浸润处理。但是本发明对此不做限定，在其他实施例中，还可以通过钢刷进行所述浸润处理。

需要说明的是，本实施例中，在所述氧化铟锡靶材110的第一焊接面111和背板120的第二焊接面121上放置焊料130的步骤之后，所述制造方法还包括，在所述背板120的第二焊接面121上放置支撑丝123，所述支撑丝123用于在后续冷却过程中保存焊料130，保证第一焊接面111和第二焊接面121之间的焊料130厚度大于或等于所述支撑丝123的直径。

具体的，本实施例中，在所述背板120的第二焊接面121上放置支撑丝123的步骤包括：在所述背板120的第二焊接面121上平行放置两根支撑丝123。但是，本发明对此不做限定，所述支撑丝123还可以为三根支撑丝123或四根支撑丝123。多根支撑丝123可以平行放置于背板120上，或者多根支撑丝123两两垂直设置(例如：四根支撑丝123围成矩形)。

本实施例中，所述支撑丝123的材料为铜。铜能够被铟焊料浸润，从而使支撑丝123与焊料能够紧密结合，避免支撑丝123脱落。

需要说明的是，如果所述支撑丝123的直径过小很难起到保存焊料130的作用，如果所述支撑丝123的直径过大，容易产生材料浪费。本实施例中采用的焊料为铟焊料，为了通过铟焊料实现焊接，所述第一焊接面111和第二焊接面121之间的焊料厚度在2～3mm范围内。相应地，本实施例中，所述支撑丝123的直径为2～3mm。

如果所述支撑丝123的长度超过氧化铟锡靶材110第一焊接面111或背板120第二焊接面121的相应尺寸，容易给后续靶材组件的加工过程带来困难。因此，本实施例中，所述支撑丝123的长度不超过氧化铟锡靶材110第一焊接面111的相应尺寸，且不超过背板120第二焊接面121的相应尺寸。

需要说明的是，本实施例中，在所述背板120的第二焊接面121上放置支撑丝123之前，所述制造方法还包括：去除焊料130表面的氧化层。具体的，可通过钢刷去除所述氧化层。

请参考图7，将所述背板120的第二焊接面121和氧化铟锡靶材110的第一焊接面111进行贴合，实现焊接。

具体的，本实施例中，将所述背板120的第二焊接面121和氧化铟锡靶材110的第一焊接面111进行贴合的步骤包括：待焊料130熔化后，用真空吸盘吸附氧化铟锡靶材110，并平稳地放置于背板120第二焊接面121上，使背板120第二焊接面121和氧化铟锡靶材110第一焊接面111贴合。

本实施例中，所述背板120第二焊接面121上具有平行放置的支撑丝123。将所述氧化铟锡靶材110的第一焊接面111和背板120的第二焊接面121进行贴合的步骤包括，将所述氧化铟锡靶材110放置于所述支撑丝123上方，使所述支撑丝123支撑起氧化铟锡靶材110，为焊料130提供空间，保证焊料130具有一定的厚度。

请参考图8，焊接后进行冷却，形成靶材组件。

具体的，本实施例中，焊接后进行冷却的步骤包括：关闭所述第二加热平台；在所述氧化铟锡靶材110上放置重物140，使氧化铟锡靶材110和背板 120在重物140的压力下，随第二加热平台冷却，所述重物140能够在冷却过程中减小氧化铟锡靶材110的变形；去除重物140。

需要说明的是，在所述氧化铟锡靶材110上放置重物之后，所述支撑丝123能够支撑氧化铟锡靶材110，限制焊料130由于重物140的挤压作用而向氧化铟锡靶材110的第一焊接面111外流淌，从而能够保证第一焊接面111和第二焊接面121之间的焊料130厚度大于等于所述支撑丝123的直径。

需要说明的是，本实施例中，焊接后进行冷却的步骤之后，所述靶材组件的制造方法还包括：通过机械加工将所述靶材组件加工成为符合设计要求的成品靶材组件。

具体的，所述机械加工包括粗加工和精加工。所述粗加工包括：通过铣刀铣削或车削的方法进行加工。所述精加工包括通过抛光或研磨的方法进行加工。

还需要说明的是，本实施例中，在所述加热氧化铟锡靶材110和背板120的步骤之后，将所述焊料130放置于所述第一焊接面111和第二焊接面121，这样的顺序可以缩短焊料130从熔化到焊接的时间，从而减少焊料130的氧化程度，提高焊接强度。但是本发明对此不做限定，在其他实施例中，还可以在所述加热氧化铟锡靶材110和背板120的步骤之前，将所述焊料130放置于所述第一焊接面111和第二焊接面121。

相应地，本发明还提供一种靶材组件，具体的，所述靶材组件包括：

请参考图9，背板220；位于背板220上的氧化铟锡靶材210；位于背板220和氧化铟锡靶材210之间的焊料230，所述焊料230为铟焊料。

本实施例中，所述铟焊料为纯铟焊料，具体地说纯铟焊料中铟的纯度大于或等于99.9％。所述焊料230能够很好的浸润氧化铟锡靶材210。此外，所述焊料230有较低的熔点，因此焊接温度较低，焊接过程中氧化铟锡靶材210内部组织不容易发生变化(例如，不易发生相变)，且第一焊接面211不容易被氧化，从而能够使氧化铟锡靶材210与背板220紧密结合。

本实施例中，为保证氧化铟锡靶材210与背板220能够紧密结合，且减少材料浪费，所述焊料230的厚度为2～3mm。

本实施例中，所述背板220的材料为钼。钼背板能够被所述焊料230浸润。但是，本发明对此不做限定，所述背板120的材料还可以为铜或铝。

需要说明的是，本实施例中，所述靶材组件还包括：位于背板220和氧化铟锡靶材210之间的支撑丝223，所述支撑丝223能够支撑氧化铟锡靶材210，为焊料230提供空间。

具体的，本实施例中，所述支撑丝223为平行放置的两根，但是本发明对此不做限定，所述支撑丝223还可以为三根支撑丝123或四根支撑丝123。多根支撑丝223可以平行放置于背板220上，或者多根支撑丝两两垂直设置(例如：四根支撑丝123围成矩形)。

需要说明的是，本实施例中，为了通过铟焊料实现焊接，所述氧化铟锡靶材210第一焊接面211和背板220第二焊接面221之间的焊料230厚度在2～3mm范围内。相应地，本实施例中，所述支撑丝223的直径为2～3mm。

还需要说明的是，本实施例中，所述靶材组件还包括：位于背板220和焊料230之间的浸润层222。所述浸润层122能够提高所述焊料230与背板220的浸润融合能力，提高焊接强度。

具体的，本实施例中，所采用的焊料230为铟焊料，所述浸润层222的材料为镍，镍与铟焊料的结合能力强，能够提高所述焊料230与背板220的浸润融合能力。

本实施例中，为了提高所述焊料230与背板220的浸润融合能力，且尽量减少材料浪费，所述浸润层222的厚度为6～10μm。

综上，本发明提供一种靶材组件及其制造方法，其中，通过铟焊料对氧化铟锡靶材和背板进行焊接，铟焊料能够很好地浸润氧化铟锡靶材。因此能够提高靶材组件的焊接强度。此外，铟焊料的熔点较低，焊接温度较低，从而焊接过程中氧化铟锡靶材内部组织不容易发生变化(例如，不易发生相变)，且氧化铟锡靶材的第一焊接面不容易被氧化，进而能够使氧化铟锡靶材与背板结合更紧密。因此，本发明的靶材组件的制造方法能够提高靶材组件的焊接强度，可以使靶材组件的焊接结合率达到95％以上。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员， 在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。