一种靶材与背板的焊接结构的制作方法

1.本实用新型属于半导体制备技术领域，涉及一种靶材与背板的焊接结构。


背景技术：

2.溅射法是制备薄膜材料的主要方法之一，其基本原理是：在真空状态下，以一定能量的粒子轰击固体表面，使固体近表面的原子或分子获得足够大的能量而最终逸出固体表面；其中，该方法中被轰击的固体是制备薄膜的原材料，一般被称为溅射靶材。溅射靶材由于强度的原因需要与具有一定强度的背板焊接制成靶材组件才可以使用，而焊接质量的高低会直接影响靶材与背板的结合性能，从而影响溅射的效果。
3.随着电子行业的快速发展，对靶材组件的要求也在逐步增加，不仅是靶材、背板材质的选择，还有靶材与背板间焊接结构及强弱的问题。目前靶材与背板的焊接方式常用的有钎焊和扩散焊接，两种焊接方式原理的不同使得其具有不同的改进方向；然而目前的研究中对扩散焊接的改进较多，对焊料焊接的改进却较少。
4.cn 111185659a公开了一种钛靶材和背板的扩散焊接方法及制得的钛靶材组件，该扩散焊接方法包括：准备钛靶材、带有凹槽的背板和垫圈；将所述钛靶材放入背板的凹槽内，将所述垫圈围在钛靶材四周，完成装配处理，然后再将整体放入包套内；将所得包套封口后进行脱气处理，然后进行热等静压焊接，去除包套和垫圈，完成钛靶材和背板的扩散焊接；该方法通过垫圈的使用改进靶材与背板的装配结构，从而提高焊接结合度，但该方法属于扩散焊接，操作较为复杂，成本较高，且对待焊表面质量要求高，所需焊接时间较长。
5.cn 102430865a公开了一种靶材与背板的焊接方法，包括：在靶材的背面形成多个燕尾槽，在背板的正面形成与燕尾槽匹配的多个燕尾状凸起；将靶材与背板叠合放置，并使燕尾状凸起与燕尾槽咬合在一起；采用静压方式处理靶材与背板中心区域，利用电子束焊接靶材与背板的边缘结合区域。该方法的电子束焊接仍归属于扩散焊接的范畴，所用设备昂贵，电子束易受杂散电磁场的干扰，影响焊接质量，而且靶材上燕尾状凸起及背板上燕尾槽的设计，极大增加了工作量，降低了焊接效率。
6.综上所述，基于不同焊接方式及结构的差异，目前需要设计一种新的靶材与背板的焊接结构，需要满足焊料流动的均匀性，以提高焊接结合率，同时无需增加复杂结构设计，降低焊接工作量，提高效率。


技术实现要素：

7.针对现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种靶材与背板的焊接结构，所述焊接结构通过对靶材和背板配合结构的设计，使得两者焊接面上的焊料能够均匀分布，从而使得焊接面结合紧密，有效提高焊接结合率，溅射时不易变形或脱落；所述焊接结构的设计无需复杂操作，结构简单，工作量小，降低了焊接难度。
8.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
9.本实用新型提供了一种靶材与背板的焊接结构，所述焊接结构包括带有凸起的靶
材和带有第一凹槽的背板，所述靶材上凸起的高度大于背板上第一凹槽的深度，所述靶材上凸起的宽度小于背板上第一凹槽的宽度；所述背板的第一凹槽的底面上设有第二凹槽。
10.本实用新型中，所述焊接结构中通过对靶材和背板的配合结构进行改进，尤其是其尺寸的配合，以满足焊料在两者之间的均匀分布，并通过第二凹槽的设计，极大的增加了与焊料的接触面积，有助于提高靶材和背板的焊接结合率，提高靶材组件的稳定性，避免因焊料不均匀而容易引起的靶材与背板变形、脱落等问题；所述焊接结构中并未对靶材和背板进行复杂的结构改变，操作简便，降低焊接难度，从而有效提高焊接的效率。
11.以下作为本实用新型优选的技术方案，但不作为本实用新型提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本实用新型的技术目的和有益效果。
12.本实用新型中，所述焊接结构中，所述靶材可选择金属靶材、合金靶材、陶瓷靶材等，而根据材料的特性以及焊接方式的选择，本实用新型优先选择常用的钛合金靶材，例如钛铝靶材；背板的选择一般需要具有较高的强度，同时需要与靶材材质相配合，靶材选择钛铝靶材时，可相应选择铜背板。
13.作为本实用新型优选的技术方案，所述靶材的凸起为平面凸起，所述背板的第一凹槽为平面凹槽，构成台阶状焊接面。
14.作为本实用新型优选的技术方案，所述靶材的凸起与背板的第一凹槽相配合，所述凸起和第一凹槽的底面贴合，所述凸起和第一凹槽的侧面留有空隙，所述靶材的下台阶面与背板的上台阶面之间留有空隙。
15.本实用新型中，靶材上凸起与背板上第一凹槽的尺寸大小，需要能够满足焊接的要求，靶材凸起的高度大于第一凹槽的深度，靶材凸起的下台阶面与第一凹槽的上台阶面之间留有空隙，靶材凸起的宽度小于第一凹槽的宽度，两者配合时侧面也会留有空隙，在靶材或背板的相应地方提前涂上焊料，焊接时焊料熔化将靶材和背板紧密结合。
16.作为本实用新型优选的技术方案，所述凸起和第一凹槽的侧面空隙处以及靶材的下台阶面与背板的上台阶面之间的空隙处填有焊料。
17.作为本实用新型优选的技术方案，所述凸起和第一凹槽的侧面间空隙的宽度不小于0.5mm，例如0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1mm或1.2mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
18.作为本实用新型优选的技术方案，所述靶材的下台阶面与背板的上台阶面之间空隙的高度不小于0.5mm，例如0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1mm或1.2mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
19.本实用新型中，所述凸起和第一凹槽间空隙的宽度需要有一定宽度，以满足焊接所需的焊料量，但该空隙也不宜过大，否则会造成焊料量过多，而焊料的强度及熔点较低，容易影响靶材组件的性能，限制其使用环境。
20.作为本实用新型优选的技术方案，所述第二凹槽的形状与第一凹槽相同，所述第二凹槽的宽度是第一凹槽的90％～96％，例如90％、91％、92％、93％、94％、95％或96％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
21.本实用新型中，所述第二凹槽位于第一凹槽的中间位置，即两者的中心重合，第二凹槽所占比例根据焊接需要来决定；所述凹槽前的“第一”、“第二”，并不是对凹槽结构和大小的限定，而是便于对不同的凹槽进行区分。
22.作为本实用新型优选的技术方案，所述第二凹槽的深度为0.15～0.25mm，例如0.15mm、0.16mm、0.18mm、0.2mm、0.22mm、0.24mm或0.25mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
23.作为本实用新型优选的技术方案，所述第二凹槽内填充有焊料。
24.作为本实用新型优选的技术方案，所述焊料为锡、铟或锡铟合金中任意一种。
25.本实用新型中，焊料一般选择低熔点金属，目前常用的即为金属锡或铟，也可选择两者的合金。
26.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
27.(1)本实用新型所述焊接结构中通过对靶材和背板的配合结构进行改进，尤其是其尺寸的配合，以满足焊料在两者之间的均匀分布，有助于提高焊接结合率；
28.(2)本实用新型所述焊接结构中第二凹槽的设计，极大的增加了与焊料的接触面积，从而使得焊接面结合紧密，提高靶材和背板的焊接结合率，可以达到99％以上，也可提高靶材组件的稳定性；
29.(3)本实用新型所述焊接结构未进行复杂的结构改变，因而无需复杂操作，结构简单，工作量小，降低了焊接难度，从而可以提高焊接的效率。
附图说明
30.图1是本实用新型实施例1提供的靶材与背板的焊接结构的示意图；
31.图2是本实用新型实施例1提供的靶材与背板的焊接结构的局部示意图；
32.其中，1
‑
靶材，2
‑
背板，3
‑
第二凹槽。
具体实施方式
33.为更好地说明本实用新型，便于理解本实用新型的技术方案，下面对本实用新型进一步详细说明，但下述的实施例仅是本实用新型的简易例子，并不代表或限制本实用新型的权利保护范围，本实用新型保护范围以权利要求书为准。
34.本实用新型具体实施方式部分提供了一种靶材与背板的焊接结构，所述焊接结构包括带有凸起的靶材1和带有第一凹槽的背板2，所述靶材1上凸起的高度大于背板2上第一凹槽的深度，所述靶材1上凸起的宽度小于背板2上第一凹槽的宽度；所述背板2的第一凹槽的底面上设有第二凹槽3。
35.以下为本实用新型典型但非限制性实施例：
36.实施例1：
37.本实施例提供了一种靶材与背板的焊接结构，所述焊接结构的示意图如图1所示，其中局部示意图如图2所示，包括带有凸起的靶材1和带有第一凹槽的背板2，所述靶材1上凸起的高度大于背板2上第一凹槽的深度，所述靶材1上凸起的宽度小于背板2上第一凹槽的宽度；所述背板2的第一凹槽的底面上设有第二凹槽3。
38.所述靶材1为钛铝合金靶材，所述背板2为铜背板。
39.所述靶材1的凸起为平面凸起，所述背板2的第一凹槽为平面凹槽，构成台阶状焊接面。
40.所述靶材1的凸起与背板2的第一凹槽相配合，所述凸起和第一凹槽的底面贴合，
所述凸起和第一凹槽的侧面留有空隙，所述靶材1的下台阶面与背板2的上台阶面之间留有空隙。
41.所述凸起和第一凹槽的侧面空隙处以及靶材1的下台阶面与背板2的上台阶面之间的空隙处填有锡焊料。
42.所述凸起和第一凹槽的侧面之间空隙的宽度为0.5mm，所述靶材1的下台阶面与背板2的上台阶面之间空隙的高度为0.5mm。
43.所述第二凹槽3的形状与第一凹槽相同，所述第二凹槽3的宽度是第一凹槽的94％。
44.所述第二凹槽3的深度为0.2mm。
45.所述第二凹槽3内填充有锡焊料。
46.实施例2：
47.本实施例提供了一种靶材与背板的焊接结构，所述焊接结构包括带有凸起的靶材1和带有第一凹槽的背板2，所述靶材1上凸起的高度大于背板2上第一凹槽的深度，所述靶材1上凸起的宽度小于背板2上第一凹槽的宽度；所述背板2的第一凹槽的底面上设有第二凹槽3。
48.所述靶材1的凸起为平面凸起，所述背板2的第一凹槽为平面凹槽，构成台阶状焊接面。
49.所述靶材1的凸起与背板2的第一凹槽相配合，所述凸起和第一凹槽的底面贴合，所述凸起和第一凹槽的侧面留有空隙，所述靶材1的下台阶面与背板2的上台阶面之间留有空隙。
50.所述凸起和第一凹槽的侧面空隙处以及靶材1的下台阶面与背板2的上台阶面之间的空隙处填有铟焊料。
51.所述凸起和第一凹槽的侧面之间空隙的宽度为0.75mm，所述靶材1的下台阶面与背板2的上台阶面之间空隙的高度为0.8mm。
52.所述第二凹槽3的形状与第一凹槽相同，所述第二凹槽3的宽度是第一凹槽的90％。
53.所述第二凹槽3的深度为0.25mm。
54.所述第二凹槽3内填充有铟焊料。
55.实施例3：
56.本实施例提供了一种靶材与背板的焊接结构，所述焊接结构包括带有凸起的靶材1和带有第一凹槽的背板2，所述靶材1上凸起的高度大于背板2上第一凹槽的深度，所述靶材1上凸起的宽度小于背板2上第一凹槽的宽度；所述背板2的第一凹槽的底面上设有第二凹槽3。
57.所述靶材1的凸起为平面凸起，所述背板2的第一凹槽为平面凹槽，构成台阶状焊接面。
58.所述靶材1的凸起与背板2的第一凹槽相配合，所述凸起和第一凹槽的底面贴合，所述凸起和第一凹槽的侧面留有空隙，所述靶材1的下台阶面与背板2的上台阶面之间留有空隙。
59.所述凸起和第一凹槽的侧面空隙处以及靶材1的下台阶面与背板2的上台阶面之
间的空隙处填有锡铟合金焊料。
60.所述凸起和第一凹槽的侧面之间空隙的宽度为0.6mm，所述靶材1的下台阶面与背板2的上台阶面之间空隙的高度为0.6mm。
61.所述第二凹槽3的形状与第一凹槽相同，所述第二凹槽3的宽度是第一凹槽的96％。
62.所述第二凹槽3的深度为0.15mm。
63.所述第二凹槽3内填充有锡铟合金焊料。
64.对比例1：
65.本对比例提供了一种靶材与背板的焊接结构，所述焊接结构参照实施例1中的结构，区别仅在于：所述靶材1上凸起的高度与背板2上第一凹槽的深度相同，所述靶材1上凸起的宽度与背板2上第一凹槽的宽度相同。
66.本对比例中，由于靶材的凸起和背板的凹槽大小相同，两者配合时无法再进行焊料的填充，造成两者之间仅能通过底部的焊料槽结合，极大的影响焊接结合率，且焊接结构的稳定性较差，靶材和背板容易脱落，从而影响靶材组件的使用。
67.对比例2：
68.本对比例提供了一种靶材与背板的焊接结构，所述焊接结构参照实施例1中的结构，区别仅在于：所述焊接结构不包括第二凹槽3。
69.本对比例中，由于背板中未设置第二凹槽，靶材和背板配合时只能通过侧面及顶部边缘空隙处的焊料进行结合，占背板极大面积的底面凹槽处却没有焊料结合，极易影响靶材产品的焊接结合率，也容易影响焊接结构的稳定性较差。
70.综合上述实施例和对比例可以看出，本实用新型所述焊接结构中通过对靶材和背板的配合结构进行改进，尤其是其尺寸的配合，以满足焊料在两者之间的均匀分布，而且第二凹槽的设计，极大的增加了与焊料的接触面积，从而使得焊接面结合紧密，提高靶材和背板的焊接结合率，可以达到99％以上，也可提高靶材组件的稳定性；所述焊接结构未进行复杂的结构改变，因而无需复杂操作，结构简单，工作量小，降低了焊接难度，从而可以提高焊接的效率。
71.申请人声明，本实用新型通过上述实施例来说明本实用新型的详细结构，但本实用新型并不局限于上述详细结构，即不意味着本实用新型必须依赖上述详细结构才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本实用新型的任何改进，对本实用新型结构的等效替换及辅助结构的添加、具体方式的选择等，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。