靶材組件及其制造方法與流程

本發明涉及濺射靶材制造領域，尤其涉及一種靶材組件及其制造方法。

背景技術：

靶材是指通過濺射鍍膜法形成各種功能薄膜的濺射源。簡單的說，靶材就是高速荷能粒子轟擊的目標材料。為了保證鎳鉻靶材具有良好的導電和導熱性能，鎳鉻靶材在濺射前需要與背板(銅或鋁等材料)焊接到一起，形成靶材組件。

隨著鍍膜工藝的發展，靶材組件(例如氧化銦錫靶材組件)的應用也越來越廣泛。由于氧化銦錫具有良好的電學傳導和光學透明性，氧化銦錫靶材組件在制作液晶顯示器、電子紙、有機發光二極管及太陽能電池等領域具有重要應用。

同時，隨著半導體領域的發展，晶圓尺寸不斷擴大，濺射功率逐漸提高。半導體領域對靶材與背板的焊接強度和焊合率要求也不斷提高。此外，在現有的濺射技術下，靶材組件的工作環境十分惡劣，在濺射過程中，靶材組件的靶材一側通常處于高溫高壓下，而背板一側則處于一定壓力的冷水中，這就對靶材和背板的焊接工藝提出了更高的要求。

然而，現有技術形成的靶材組件具有焊接結合率低，焊接強度小的缺點。

技術實現要素：

本發明解決的問題是提供一種靶材組件及其制造方法，提高氧化銦錫靶材組件的焊接強度。

為解決上述問題，本發明提供一種靶材組件的制造方法，包括：一種靶材組件的制造方法，其特征在于，包括：提供氧化銦錫靶材、背板和焊料，所述氧化銦錫靶材用于焊接的面為第一焊接面，所述背板用于焊接的面為第二焊接面，所述焊料為銦焊料；通過所述銦焊料對所述氧化銦錫靶材的第一焊接面和背板的第二焊接面進行焊接，以形成靶材組件。

可選的，所述銦焊料的純度大于或等于99.9％。

可選的，所述背板的材料為鉬。

可選的，通過所述銦焊料對所述氧化銦錫靶材的第一焊接面和背板的第二焊接面進行焊接的步驟包括：加熱所述氧化銦錫靶材和背板；在所述氧化銦錫靶材的第一焊接面和背板的第二焊接面上放置焊料；將所述氧化銦錫靶材的第一焊接面和背板的第二焊接面進行貼合；貼合后進行冷卻，形成靶材組件。

可選的，加熱所述氧化銦錫靶材和背板的步驟包括：加熱所述氧化銦錫靶材和背板，使氧化銦錫靶材的第一焊接面和背板的第二焊接面升溫至155～165攝氏度。

可選的，加熱所述氧化銦錫靶材和背板的步驟包括：將氧化銦錫靶材放置于第一加熱平臺上，升溫至220～240攝氏度；將背板放置于第二加熱平臺上，升溫至170～190攝氏度。

可選的，所述在所述氧化銦錫靶材的第一焊接面和背板的第二焊接面上放置焊料的步驟包括：對所述氧化銦錫靶材第一焊接面和背板第二焊接面進行浸潤處理。

可選的，所述浸潤處理的步驟包括：將焊料放置于所述氧化銦錫靶材第一焊接面上，待所述焊料熔化后，通過超聲波處理裝置或鋼刷對所述氧化銦錫靶材第一焊接面進行處理；將焊料放置于所述背板第二焊接面上，待所述焊料熔化后，通過超聲波處理裝置或鋼刷對所述背板第二焊接面進行處理。

可選的，將所述氧化銦錫靶材的第一焊接面和背板的第二焊接面進行貼合的步驟之前，所述制造方法還包括：焊料熔化后，去除焊料表面的氧化層。

可選的，通過所述銦焊料對所述氧化銦錫靶材的第一焊接面和背板的第二焊接面進行焊接的步驟包括：在所述背板的第二焊接面上多根支撐絲，所述多根支撐絲相互平行或者所述多根支撐絲兩兩垂直設置。

可選的，所述支撐絲的直徑為2～3mm。

可選的，加熱所述氧化銦錫靶材和背板的步驟之前，所述制造方法還包 括，在所述背板的第二焊接面上形成浸潤層。

可選的，所述浸潤層的材料為鎳。

可選的，所述浸潤層的厚度為6～10μm。

相應的，本發明還提供一種靶材組件，包括背板；位于背板上的氧化銦錫靶材；位于背板和氧化銦錫靶材之間的焊料，所述焊料為銦焊料。

可選的，所述銦焊料的純度大于或等于99.9％。

可選的，所述背板的材料為鉬。

可選的，所述焊料的厚度為2～3mm。

可選的，所述靶材組件還包括：位于背板和氧化銦錫靶材之間的多根支撐絲，所述多根支撐絲相互平行或者所述多根支撐絲兩兩垂直設置。

可選的，所述靶材組件還包括：位于背板和焊料之間的浸潤層，所述浸潤層的材料為鎳。

與現有技術相比，本發明的技術方案具有以下優點：

本發明的靶材組件的制造方法中，通過銦焊料對氧化銦錫靶材和背板進行焊接，銦焊料能夠很好地浸潤氧化銦錫靶材。因此能夠提高靶材組件的焊接強度。

此外，銦焊料的熔點較低，焊接溫度較低，從而焊接過程中氧化銦錫靶材內部組織結構不容易發生變化(例如，不易發生相變)，且氧化銦錫靶材的第一焊接面不容易被氧化，進而能夠使氧化銦錫靶材與背板結合更緊密，因此能夠提高靶材組件的焊接強度。

附圖說明

圖1為本發明靶材組件的制造方法一實施例的流程圖；

圖2至圖8是圖1所示制造方法各步驟的結構示意圖；

圖9是本發明靶材組件一實施例的結構示意圖。

具體實施方式

現有的靶材組件的制造方法存在靶材組件焊接強度低的問題。

現結合現有技術靶材組件的制造方法，分析靶材組件出現焊接強度低問題的原因：

現有技術靶材組件的制造方法中，所使用的釬焊料對氧化銦錫靶材的浸潤性較差，在焊接過程中所述釬焊料很難浸潤氧化銦錫靶材。此外，現有技術所使用的焊料熔點較高，焊接溫度較高，從而焊接過程中氧化銦錫靶材內部組織容易發生變化(例如，可能發生相變等)，且氧化銦錫靶材焊接面容易被氧化，很難使氧化銦錫靶材和背板緊密結合。因此，焊接后靶材組件的焊接強度低。

為解決所述技術問題，本發明提供了一種靶材組件的制造方法，包括：

提供氧化銦錫靶材、背板和焊料，所述氧化銦錫靶材用于焊接的面為第一焊接面，所述背板用于焊接的面為第二焊接面，所述焊料為銦焊料；通過所述銦焊料對所述氧化銦錫靶材的第一焊接面和背板的第二焊接面進行焊接，以形成靶材組件。其中，通過銦焊料對氧化銦錫靶材和背板進行焊接，銦焊料能夠很好地浸潤氧化銦錫靶材。因此能夠提高靶材組件的焊接強度。此外，銦焊料的熔點較低，焊接溫度較低，從而焊接過程中氧化銦錫靶材內部組織不容易發生變化(例如，不易發生相變)，且氧化銦錫靶材的第一焊接面不容易被氧化，進而能夠使氧化銦錫靶材與背板結合更緊密，因此能夠提高靶材組件的焊接強度。

為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更為明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施例做詳細的說明。

圖1是本發明靶材組件的制造方法一實施例的流程圖。

請參考圖1，所述靶材組件的制造方法，包括：

步驟S1，提供氧化銦錫靶材、背板和焊料，所述氧化銦錫靶材用于焊接的面為第一焊接面，所述背板用于焊接的面為第二焊接面，所述焊料為銦焊料。

步驟S2，加熱所述氧化銦錫靶材和背板；

步驟S3，在所述氧化銦錫靶材的第一焊接面和背板的第二焊接面上放置焊料；

步驟S4，將所述背板的第一焊接面和氧化銦錫靶材的第二焊接面進行貼合，實現焊接；

步驟S5，焊接后進行冷卻，形成靶材組件。

結合參考圖2至圖8，圖2至圖8是圖1所示制造方法各步驟的結構示意圖。需要說明的是，本實施例中靶材組件的焊接以釬焊為例進行說明，但是本發明對是否采用釬焊焊接所述靶材和背板不做限制，在其他實施例中還可以采用擴散焊接的方式形成靶材組件。

請參考圖2，執行步驟S1，提供氧化銦錫靶材110、背板120和焊料，所述氧化銦錫靶材110用于焊接的面為第一焊接面111，所述背板120用于焊接的面為第二焊接面121，所述焊料為銦焊料。

本實施例中，所述銦焊料為純銦焊料，具體地說純銦焊料中銦的純度大于或等于99.9％。所述焊料能夠很好的浸潤氧化銦錫靶材110。此外，所述焊料有較低的熔點，因此焊接溫度較低，焊接過程中氧化銦錫靶材110內部組織不容易發生變化(例如，不易發生相變)，且第一焊接面111不容易被氧化，從而能夠使氧化銦錫靶材110與背板120緊密結合。

本實施例中，所述背板120的材料為鉬。鉬背板能夠被所述焊料浸潤。但是，本發明對此不做限定，所述背板120的材料還可以為銅或鋁。

請參考圖3至圖8，通過所述銦焊料對所述氧化銦錫靶材110的第一焊接111面和背板120的第二焊接面121進行焊接，以形成靶材組件。具體的，所述通過所述銦焊料對所述氧化銦錫靶材110的第一焊接111面和背板120的第二焊接面121進行焊接的步驟包括：

請參考圖3，執行步驟S2，加熱所述氧化銦錫靶材110(參考圖2)和背板120。

本實施例中，通過加熱平臺對所述氧化銦錫靶材110和背板120進行加熱，使氧化銦錫靶材110第一焊接面111和背板120第二焊接面121升溫至 155～165攝氏度。

具體的，本實施例中，加熱所述氧化銦錫靶材110和背板120的步驟包括：將所述氧化銦錫靶材110放置于第一加熱平臺上，升溫至220～240攝氏度；將所述背板120放置于第二加熱平臺上，升溫至170～190攝氏度。

需要說明的是，本實施例中，所述焊料的熔點為155～165攝氏度。然而由于第一焊接面111到第一加熱平臺表面及第二焊接面121到第二加熱平臺表面有一定的距離，容易使第一焊接面111的溫度低于第一加熱平臺的溫度，第二焊接面121的溫度低于第二加熱平臺的溫度。因此，要使放置于第一焊接面111和第二焊接面121上的焊料能夠熔化，則第一加熱平臺和第二加熱平臺的溫度均應略高于焊料的熔點。具體的，將所述第一加熱平臺升溫至220～240攝氏度；將所述第二加熱平臺升溫至170～190攝氏度。

需要說明的是，本實施例中，加熱所述靶材110和背板120的步驟之前，所述靶材組件的制造方法還包括：在所述背板120的第二焊接面121上形成浸潤層122。所述浸潤層122能夠提高所述焊料與背板120的浸潤融合能力，提高焊接強度。

具體的，本實施例中，所采用的焊料為銦焊料，所述浸潤層122的材料為鎳。鎳與銦焊料的結合能力強，能夠提高所述焊料與背板120的浸潤融合能力。

本實施例中，所述浸潤層122的形成方法為化學鍍膜法。化學鍍膜工藝簡單，且形成的浸潤層122與背板120的結合性好，能夠增加焊接強度。但是，本發明對此不做限定，所述浸潤層122的形成方法還可以為電鍍法。

需要說明的是，如果浸潤層122的厚度過小很難起到提高銦焊料與背板120的浸潤融合能力的作用，如果浸潤層122的厚度過大，會產生材料浪費。具體的，本實施例中，所采用的焊料為銦焊料，為保證銦焊料與背板120具有較強浸潤融合能力，所述浸潤層122的厚度為2～3mm。

本實施例中，所述制造方法還包括：在所述背板120的第二焊接面121上形成浸潤層122之前，通過異丙醇溶液清洗氧化銦錫靶材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。通過清洗和吹干步驟能保證第一焊接面111和第二焊接面 121表面的清潔，從而提高焊接質量。

請參考圖4至圖6，在所述氧化銦錫靶材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用于實現氧化銦錫靶材110和背板120的焊接。

本實施例中，在所述氧化銦錫靶材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的步驟包括：對所述氧化銦錫靶材110第一焊接面111和背板120第二焊接面121進行浸潤處理。

具體的，本實施例中，對所述氧化銦錫靶材110第一焊接面111和背板120第二焊接面121進行浸潤處理的步驟包括：將所述第一加熱平臺升溫至220～240攝氏度之后，將焊料放置于所述第一焊接面111上，待所述焊料熔化后，對氧化銦錫靶材110第一焊接面111進行浸潤處理，使焊料浸潤所述氧化銦錫靶材110第一焊接面111，提高焊接強度；將所述第二加熱平臺升溫至170～190攝氏度之后，將焊料放置于所述第二焊接面121上，待所述焊料熔化后，對背板120第二焊接面121進行浸潤處理，使所述焊料浸潤所述背板120第二焊接面121，提高焊接強度。

本實施例中，通過超聲波處理裝置對氧化銦錫靶材110第一焊接面111進行浸潤和背板120第二焊接面121進行浸潤處理。但是本發明對此不做限定，在其他實施例中，還可以通過鋼刷進行所述浸潤處理。

需要說明的是，本實施例中，在所述氧化銦錫靶材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的步驟之后，所述制造方法還包括，在所述背板120的第二焊接面121上放置支撐絲123，所述支撐絲123用于在后續冷卻過程中保存焊料130，保證第一焊接面111和第二焊接面121之間的焊料130厚度大于或等于所述支撐絲123的直徑。

具體的，本實施例中，在所述背板120的第二焊接面121上放置支撐絲123的步驟包括：在所述背板120的第二焊接面121上平行放置兩根支撐絲123。但是，本發明對此不做限定，所述支撐絲123還可以為三根支撐絲123或四根支撐絲123。多根支撐絲123可以平行放置于背板120上，或者多根支撐絲123兩兩垂直設置(例如：四根支撐絲123圍成矩形)。

本實施例中，所述支撐絲123的材料為銅。銅能夠被銦焊料浸潤，從而使支撐絲123與焊料能夠緊密結合，避免支撐絲123脫落。

需要說明的是，如果所述支撐絲123的直徑過小很難起到保存焊料130的作用，如果所述支撐絲123的直徑過大，容易產生材料浪費。本實施例中采用的焊料為銦焊料，為了通過銦焊料實現焊接，所述第一焊接面111和第二焊接面121之間的焊料厚度在2～3mm范圍內。相應地，本實施例中，所述支撐絲123的直徑為2～3mm。

如果所述支撐絲123的長度超過氧化銦錫靶材110第一焊接面111或背板120第二焊接面121的相應尺寸，容易給后續靶材組件的加工過程帶來困難。因此，本實施例中，所述支撐絲123的長度不超過氧化銦錫靶材110第一焊接面111的相應尺寸，且不超過背板120第二焊接面121的相應尺寸。

需要說明的是，本實施例中，在所述背板120的第二焊接面121上放置支撐絲123之前，所述制造方法還包括：去除焊料130表面的氧化層。具體的，可通過鋼刷去除所述氧化層。

請參考圖7，將所述背板120的第二焊接面121和氧化銦錫靶材110的第一焊接面111進行貼合，實現焊接。

具體的，本實施例中，將所述背板120的第二焊接面121和氧化銦錫靶材110的第一焊接面111進行貼合的步驟包括：待焊料130熔化后，用真空吸盤吸附氧化銦錫靶材110，并平穩地放置于背板120第二焊接面121上，使背板120第二焊接面121和氧化銦錫靶材110第一焊接面111貼合。

本實施例中，所述背板120第二焊接面121上具有平行放置的支撐絲123。將所述氧化銦錫靶材110的第一焊接面111和背板120的第二焊接面121進行貼合的步驟包括，將所述氧化銦錫靶材110放置于所述支撐絲123上方，使所述支撐絲123支撐起氧化銦錫靶材110，為焊料130提供空間，保證焊料130具有一定的厚度。

請參考圖8，焊接后進行冷卻，形成靶材組件。

具體的，本實施例中，焊接后進行冷卻的步驟包括：關閉所述第二加熱平臺；在所述氧化銦錫靶材110上放置重物140，使氧化銦錫靶材110和背板 120在重物140的壓力下，隨第二加熱平臺冷卻，所述重物140能夠在冷卻過程中減小氧化銦錫靶材110的變形；去除重物140。

需要說明的是，在所述氧化銦錫靶材110上放置重物之后，所述支撐絲123能夠支撐氧化銦錫靶材110，限制焊料130由于重物140的擠壓作用而向氧化銦錫靶材110的第一焊接面111外流淌，從而能夠保證第一焊接面111和第二焊接面121之間的焊料130厚度大于等于所述支撐絲123的直徑。

需要說明的是，本實施例中，焊接后進行冷卻的步驟之后，所述靶材組件的制造方法還包括：通過機械加工將所述靶材組件加工成為符合設計要求的成品靶材組件。

具體的，所述機械加工包括粗加工和精加工。所述粗加工包括：通過銑刀銑削或車削的方法進行加工。所述精加工包括通過拋光或研磨的方法進行加工。

還需要說明的是，本實施例中，在所述加熱氧化銦錫靶材110和背板120的步驟之后，將所述焊料130放置于所述第一焊接面111和第二焊接面121，這樣的順序可以縮短焊料130從熔化到焊接的時間，從而減少焊料130的氧化程度，提高焊接強度。但是本發明對此不做限定，在其他實施例中，還可以在所述加熱氧化銦錫靶材110和背板120的步驟之前，將所述焊料130放置于所述第一焊接面111和第二焊接面121。

相應地，本發明還提供一種靶材組件，具體的，所述靶材組件包括：

請參考圖9，背板220；位于背板220上的氧化銦錫靶材210；位于背板220和氧化銦錫靶材210之間的焊料230，所述焊料230為銦焊料。

本實施例中，所述銦焊料為純銦焊料，具體地說純銦焊料中銦的純度大于或等于99.9％。所述焊料230能夠很好的浸潤氧化銦錫靶材210。此外，所述焊料230有較低的熔點，因此焊接溫度較低，焊接過程中氧化銦錫靶材210內部組織不容易發生變化(例如，不易發生相變)，且第一焊接面211不容易被氧化，從而能夠使氧化銦錫靶材210與背板220緊密結合。

本實施例中，為保證氧化銦錫靶材210與背板220能夠緊密結合，且減少材料浪費，所述焊料230的厚度為2～3mm。

本實施例中，所述背板220的材料為鉬。鉬背板能夠被所述焊料230浸潤。但是，本發明對此不做限定，所述背板120的材料還可以為銅或鋁。

需要說明的是，本實施例中，所述靶材組件還包括：位于背板220和氧化銦錫靶材210之間的支撐絲223，所述支撐絲223能夠支撐氧化銦錫靶材210，為焊料230提供空間。

具體的，本實施例中，所述支撐絲223為平行放置的兩根，但是本發明對此不做限定，所述支撐絲223還可以為三根支撐絲123或四根支撐絲123。多根支撐絲223可以平行放置于背板220上，或者多根支撐絲兩兩垂直設置(例如：四根支撐絲123圍成矩形)。

需要說明的是，本實施例中，為了通過銦焊料實現焊接，所述氧化銦錫靶材210第一焊接面211和背板220第二焊接面221之間的焊料230厚度在2～3mm范圍內。相應地，本實施例中，所述支撐絲223的直徑為2～3mm。

還需要說明的是，本實施例中，所述靶材組件還包括：位于背板220和焊料230之間的浸潤層222。所述浸潤層122能夠提高所述焊料230與背板220的浸潤融合能力，提高焊接強度。

具體的，本實施例中，所采用的焊料230為銦焊料，所述浸潤層222的材料為鎳，鎳與銦焊料的結合能力強，能夠提高所述焊料230與背板220的浸潤融合能力。

本實施例中，為了提高所述焊料230與背板220的浸潤融合能力，且盡量減少材料浪費，所述浸潤層222的厚度為6～10μm。

綜上，本發明提供一種靶材組件及其制造方法，其中，通過銦焊料對氧化銦錫靶材和背板進行焊接，銦焊料能夠很好地浸潤氧化銦錫靶材。因此能夠提高靶材組件的焊接強度。此外，銦焊料的熔點較低，焊接溫度較低，從而焊接過程中氧化銦錫靶材內部組織不容易發生變化(例如，不易發生相變)，且氧化銦錫靶材的第一焊接面不容易被氧化，進而能夠使氧化銦錫靶材與背板結合更緊密。因此，本發明的靶材組件的制造方法能夠提高靶材組件的焊接強度，可以使靶材組件的焊接結合率達到95％以上。

雖然本發明披露如上，但本發明并非限定于此。任何本領域技術人員， 在不脫離本發明的精神和范圍內，均可作各種更動與修改，因此本發明的保護范圍應當以權利要求所限定的范圍為準。