專(zhuān)利名稱(chēng):接合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種用于將濺射用靶材和墊板接合起來(lái)的接合裝置。
背景技術(shù):
作為物理蒸鍍法的一種的濺射法,是一種使離子化后的非活性氣體原子與成為所要形成的薄膜的材質(zhì)的靶材撞擊來(lái)使被彈出的物質(zhì)堆積在基板上的成膜技術(shù)。靶材一般以與墊板接合(bonding)后的形式使用。在該形式中,能夠利用具有高導(dǎo)熱性的墊板對(duì)在成膜過(guò)程中變成高溫的靶材進(jìn)行冷卻。在靶材與墊板之間的接合中雖存在各種方法,但是一般使用焊接(釬焊接合)。具體地說(shuō),例如,歷經(jīng)如專(zhuān)利文獻(xiàn)I所述的工序,將靶材載置在熱板上并進(jìn)行加熱,然后在位于熱板的相反側(cè)的接合面上涂布接合材料。另一方面,墊板也同樣載置在熱板上并進(jìn)行加熱,然后在位于熱板的相反側(cè)的接合面上涂布接合材料。然后,在接合材料熔融的狀態(tài)下使兩者的接合面彼此重疊,并保持該狀態(tài)放置冷卻至室溫,使接合面彼此進(jìn)行接合。另外,在專(zhuān)利文獻(xiàn)I中,作為通過(guò)確保靶材與墊板之間的平行而將接合材料的層厚度保持為恒定的技術(shù),還公開(kāi)有將一定厚度的線材配置在靶材與墊板之間的方法。該方法在保持接合質(zhì)量方面被認(rèn)為是有效的方法。另外,在接合質(zhì)量這一點(diǎn)上,考慮到在進(jìn)行冷卻時(shí),在接合材料從外周部向中心部凝固的情況下,在內(nèi)部可能會(huì)產(chǎn)生縮孔。鑒于這一點(diǎn),專(zhuān)利文獻(xiàn)2中提出了在冷卻過(guò)程中對(duì)與中心部對(duì)應(yīng)的部位、即靶材的上表面中央局部地進(jìn)行強(qiáng)制冷卻的方法。根據(jù)這個(gè)方法,接合材料的凝固從中心部逐漸向外周方向進(jìn)行,使縮孔產(chǎn)生在靶材的接合面的外側(cè),從而能夠簡(jiǎn)單地去除。專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)平8 — 170170號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)昭62 - 28063號(hào)公報(bào)如專(zhuān)利文獻(xiàn)I或者專(zhuān)利文獻(xiàn)2所公開(kāi)那樣,提出了各種提高濺射用靶材與墊板之間的接合的質(zhì)量的技術(shù)。但是,在這種接合工序中,在質(zhì)量的基礎(chǔ)上生產(chǎn)性也很重要。根據(jù)本發(fā)明人的研究,已確認(rèn)了在接合工序中最阻礙生產(chǎn)性的是接合材料的凝固所需的時(shí)間。在接合材料凝固之前,濺射用靶材處于浮在液體上這樣的狀態(tài)。從提高生產(chǎn)性的觀點(diǎn)來(lái)看,為了接合下一批的濺射用靶材和墊板,在將載置有濺射用靶材的墊板移動(dòng)到另一個(gè)地方進(jìn)行冷卻時(shí),有時(shí)即使是較小的外力也會(huì)引起位置偏移。為了高精度地進(jìn)行接合,必須確保等待到接合材料充分地凝固為止的冷卻時(shí)間。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種接合裝置,該接合裝置能夠通過(guò)縮短在將濺射用靶材和墊板熔接在熱板上之后的冷卻時(shí)間來(lái)同時(shí)達(dá)成生產(chǎn)性的提高和質(zhì)量的提高。本發(fā)明人考慮墊板所具有的熱傳遞性,發(fā)現(xiàn)通過(guò)采用在接合裝置中的加熱裝置與墊板之間配置用于對(duì)墊板整個(gè)表面進(jìn)行加熱和冷卻的、指定的傳熱板的結(jié)構(gòu),能夠大大地改善生產(chǎn)性,從而完成了本發(fā)明。S卩,本發(fā)明的接合裝置具備為了利用接合材料來(lái)接合濺射用靶材和墊板而隔著上述墊板對(duì)上述接合材料進(jìn)行加熱的加熱裝置,其中,該接合裝置具備用于向上述墊板的底面的整個(gè)表面?zhèn)鬟f熱量的傳熱板,該傳熱板具備冷卻機(jī)構(gòu)和比上述墊板的底面大的墊板載置面,該冷卻機(jī)構(gòu)由配置在上述傳熱板內(nèi)部的冷卻劑流路、冷卻劑、以及冷卻劑循環(huán)單元構(gòu)成。優(yōu)選的是,上述加熱裝置具備用于載置濺射用靶材和傳熱板這兩者并對(duì)該濺射用靶材和傳熱板這兩者進(jìn)行加熱的加熱板面。優(yōu)選的是,上述冷卻劑流路是沿著上述墊板載置面并列配置有多條的冷卻管。也可以是,上述傳熱板相對(duì)于上述加熱裝置裝卸自如。根據(jù)本發(fā)明的接合裝置,由于能夠大幅度縮短接合工序,并能夠大幅改善生產(chǎn)性,因此對(duì)接合有墊板的濺射用靶材的制造來(lái)說(shuō)將會(huì)成為有效的技術(shù)。
圖1是表示利用本發(fā)明的接合裝置進(jìn)行加熱的實(shí)施方式的一個(gè)例子的示意圖。圖2是表示利用本發(fā)明的接合裝置進(jìn)行冷卻的實(shí)施方式的一個(gè)例子的示意圖。
具體實(shí)施例方式如上述,本發(fā)明的重要的特征在于,采用配置有用于對(duì)墊板的整個(gè)表面進(jìn)行加熱和冷卻的、指定的傳熱板的結(jié)構(gòu)。以下,利用附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的接合裝置。圖1是表示利用本發(fā)明的接合裝置進(jìn)行加熱的實(shí)施方式的一個(gè)例子的示意圖,且是表示使涂布在濺射用靶材6和墊板5上的接合材料7熔融的實(shí)施方式的一個(gè)例子的圖。另外,圖2是表示在將本發(fā)明的濺射用靶材載置在墊板上之后進(jìn)行冷卻的實(shí)施方式的一個(gè)例子的圖。圖1及圖2中的本發(fā)明的接合裝置具備設(shè)置在加熱裝置2的加熱板面2a上的傳熱板I。作為能夠用作本發(fā)明中所應(yīng)用的接合材料的材料,能夠應(yīng)用軟焊料、釬焊材料,且能夠根據(jù)進(jìn)行接合的材料來(lái)適當(dāng)選擇。該傳熱板I的作用是,向墊板5的底面?zhèn)鬟f熱量而進(jìn)行加熱,或者反過(guò)來(lái)吸收熱量而進(jìn)行冷卻。優(yōu)選的是,傳熱板I由具有長(zhǎng)方體形狀的金屬構(gòu)成。作為其材料,優(yōu)選的是熱傳導(dǎo)率較高的鋁(Al)、銅(Cu)、或者以它們?yōu)橹黧w的合金等,典型的是優(yōu)選具有150W/m.K以上的熱傳導(dǎo)率的材料。另外,傳熱板I具備比墊板5的底面大的墊板載置面la。本發(fā)明中所使用的傳熱板I能夠利用這樣較大的墊板載置面Ia使墊板5的整個(gè)表面盡量均勻且快速地冷卻。由此,減少了以往成為的問(wèn)題的、在冷卻時(shí)產(chǎn)生的縮孔,并且防止了因局部冷卻速度的差異而產(chǎn)生接合部的硬度的偏差從而導(dǎo)致接合強(qiáng)度降低的情況。另外,圖1及圖2所示的本發(fā)明的傳熱板I具有冷卻機(jī)構(gòu),該冷卻機(jī)構(gòu)由基于在傳熱板I內(nèi)部沿著墊板5的載置面并列配置有多條的冷卻管4而形成的冷卻劑流路、冷卻劑3、以及冷卻劑循環(huán)單元(未圖示)構(gòu)成。如上述,傳熱板I需要作為用于在墊板5上對(duì)接合材料7進(jìn)行加熱而使該接合材料7熔融的傳熱構(gòu)件發(fā)揮功能。另一方面,配置冷卻劑流路將會(huì)導(dǎo)致傳熱板I的熱傳導(dǎo)率降低。因而,若只從加熱這樣的目的來(lái)考慮,最初認(rèn)為并不是適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)。但是,在本發(fā)明中將傳熱板I當(dāng)作加熱對(duì)象的墊板5具有較高的熱傳導(dǎo)率作為其功能,對(duì)在傳熱板I的熱傳導(dǎo)率較低的情況下的用于使墊板5上的接合材料7熔融的溫度上升帶來(lái)的不良影響較少。本發(fā)明的接合裝置通過(guò)采用傳熱板I而能夠在完全不用移動(dòng)濺射用靶材6和墊板5的前提下簡(jiǎn)單地從加熱切換至冷卻,因此,難以產(chǎn)生伴隨著移動(dòng)的外力所導(dǎo)致的接合位置偏移這樣的問(wèn)題。另外,本發(fā)明中的冷卻機(jī)構(gòu)并不限于圖1所示的并列配置有多條的冷卻管4的實(shí)施方式。例如,可以采用以傳熱板作為分型模并在一個(gè)表面上形成連續(xù)的槽之后對(duì)表面進(jìn)行密封的結(jié)構(gòu),例如像蛇行那樣自由地形成并配置冷卻劑流路。此外,如圖1及圖2,在能夠形成簡(jiǎn)單又均勻的冷卻劑流路、且與用于從外部進(jìn)行供給的冷卻劑循環(huán)單元的連接也變得容易這一點(diǎn)上,優(yōu)選的是并列配置多條冷卻管4。另外,如圖2所示,通過(guò)將相鄰的冷卻管4的冷卻劑3設(shè)為逆流,從而能夠在該冷卻管4的表面內(nèi)使傳熱板I的冷卻變得更均勻。并列配置多條的冷卻管4優(yōu)選的是配置2條 10條,能夠根據(jù)傳熱板I的尺寸來(lái)適當(dāng)進(jìn)行選擇。作為形成該冷卻劑流路的冷卻管4,能夠使用例如傳熱性較高的銅(Cu)管等。另夕卜,通過(guò)使傳熱板I在厚度方向中央部作為分型模并以沿著冷卻管4的形狀的方式預(yù)先形成槽,用分型模夾住冷卻管4,從而能夠容易地對(duì)冷卻管4進(jìn)行設(shè)置。此外,作為本發(fā)明中所使用的冷卻劑3,能夠應(yīng)用利用未圖示的制冷機(jī)等冷卻劑循環(huán)單元進(jìn)行冷卻的水、或者溫水,還能夠應(yīng)用各種液體。其中,在冷卻效率高、使用性?xún)?yōu)異這一點(diǎn)上優(yōu)選的是水。另外,作為加熱裝置2,如圖1所示,具有用于載置濺射用靶材6和傳熱板I這兩者并對(duì)它們進(jìn)行加熱的加熱板面2a。作為該加熱裝置2,能夠使用例如在由鋁(Al)、銅(Cu)構(gòu)成的加熱板面2a的相反側(cè)具備感應(yīng)線圈、電阻等的加熱單元的、所謂的熱板。在本發(fā)明中,濺射用靶材6和傳熱板I雖也可以分別利用不同的加熱裝置來(lái)進(jìn)行加熱以使得接合材料7熔融,但是如圖1中所示,利用一個(gè)加熱板面2a在靠近的位置進(jìn)行加熱是合理的。由此,理所當(dāng)然地能夠在進(jìn)行接合時(shí)縮短濺射用靶材6的移動(dòng)距離,且能夠抑制濺射用靶材6上的接合材料7的溫度降低,還具有能夠防止接合材料7意外溢出的效
果O以下,使用圖1及圖2說(shuō)明利用本發(fā)明的接合裝置的具體的接合工序的一個(gè)例子。首先,如圖1所示,在加熱裝置2的加熱板面2a的空閑空間中載置想要進(jìn)行加熱的濺射用靶材6,另外,在傳熱板I上載置墊板5。當(dāng)向加熱裝置2供電時(shí),加熱板2a面被加熱,在導(dǎo)熱的作用下,墊板5和濺射用靶材6的上表面被加熱。在該加熱時(shí)預(yù)先排除冷卻管4的冷卻劑。接著,在墊板5和濺射用靶材6的各個(gè)上表面配置接合材料7并使其熔融。此外,在墊板5上,且是在與想要接合的濺射用靶材6之間的接合面的外緣上粘貼耐熱帶,以便預(yù)先使接合材料7留存在所需的位置。在接合材料7定形在墊板5和濺射用靶材6的雙方之后,使濺射用靶材6反轉(zhuǎn),以使載置有接合材料7的濺射用靶材6的上表面與墊板5的接合材料7的表面對(duì)齊的方式載置,成為圖2的狀態(tài)。從濺射用靶材6隔著接合材料7載置在墊板5上的狀態(tài)起,中斷向加熱裝置2的供電,并在停止加熱之后開(kāi)始進(jìn)行冷卻。本發(fā)明的接合裝置通過(guò)使冷卻劑3從未圖示的冷卻劑循環(huán)單元流過(guò)成為冷卻劑流路的冷卻管4的區(qū)間,從而傳熱板I被冷卻,傳熱板I的墊板載置面Ia的溫度降低,由此從墊板5的整個(gè)表面散熱,能夠急速地對(duì)接合材料7進(jìn)行冷卻。本發(fā)明的接合裝置能夠使傳熱板I相對(duì)于加熱裝置2裝卸自如。本發(fā)明的接合裝置例如在獲得不需要提高冷卻效率的程度的較小面積的濺射用靶材時(shí),或者在獲得通過(guò)加快冷卻速度而在濺射用靶材上產(chǎn)生裂紋等問(wèn)題的、由鉻(Cr)等組成的濺射用靶材時(shí)等,能夠在卸載傳熱板I之后使用。另外,若將傳熱板I設(shè)為裝卸自如,則例如在利用接合材料7接合墊板5和濺射用靶材6并到達(dá)能夠移動(dòng)的接合強(qiáng)度的時(shí)刻,能夠以載置在傳熱板I上的狀態(tài)一邊直接進(jìn)行冷卻一邊向加熱裝置2外移動(dòng)。此時(shí),優(yōu)選的是,準(zhǔn)備多臺(tái)裝卸自如的傳熱板I。由此,通過(guò)預(yù)先準(zhǔn)備下一批的傳熱板(未圖示),從而能夠快速進(jìn)行下一批的接合。作為用于將傳熱板I裝卸自如地設(shè)置在加熱裝置2上的機(jī)構(gòu),只要將傳熱板I直接載置在加熱裝置2上即可,考慮到安全,優(yōu)選的是用夾具等預(yù)先進(jìn)行固定。另外,作為其他的例子,還可以設(shè)置定位用的銷(xiāo),利用該銷(xiāo)來(lái)將傳熱板I定位在加熱裝置2上。另外,在本發(fā)明中,例如,用直插式接頭來(lái)結(jié)合傳熱板I內(nèi)的冷卻管4和制冷機(jī)(未圖示)等冷卻劑循環(huán)單元側(cè)的配管,只要適當(dāng)進(jìn)行安裝、卸載,則可容易地從冷卻劑循環(huán)單元裝卸傳熱板I。為了確認(rèn)本發(fā)明的效果,在圖1所示的接合裝置的使用方式中,作為本發(fā)明的實(shí)施例,針對(duì)使用在鋁(Al)制的板內(nèi)設(shè)置有冷卻劑流路的傳熱板進(jìn)行接合的情況,進(jìn)行了冷卻時(shí)間和有無(wú)接合部的缺陷的確認(rèn)。另外,作為比較例,針對(duì)使用不具有冷卻劑流路的鋁(Al)制的傳熱板進(jìn)行接合的情況,進(jìn)行了冷卻時(shí)間和有無(wú)接合部的缺陷的確認(rèn)。首先,作為濺射用靶材,準(zhǔn)備厚度20mmX寬度180mmX長(zhǎng)度2650mm的銅(Cu)制的革巴材。墊板使用與派射用祀材相同的銅(Cu)制的、且厚度20mmX寬度200mmX長(zhǎng)度3000mm的材料,并使用銦(In)作為接合材料。另外,使用水作為冷卻劑,該水是對(duì)設(shè)在外部的冷卻劑循環(huán)單元(制冷機(jī))進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)使其達(dá)到15°C而使用的。如上述的接合工序所示,在加熱裝置2的加熱板面2a上載置濺射用靶材6,另外,在傳熱板I上載置有墊板5。在利用加熱裝置2對(duì)墊板5和濺射用靶材6的上表面加熱至達(dá)到200°C之后,在墊板5和濺射用靶材6的各個(gè)上表面配置接合材料7而使該接合材料7熔融。在接合材料7融和于墊板5和濺射用靶材6這兩者之后,以使涂布有接合材料7的濺射用靶材6的上表面與墊板5的涂布有接合材料7的表面對(duì)齊的方式載置,成為圖2的狀態(tài)。之后,成為表I所示的比較例的條件I的情況是用兩臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行氣冷。另外,成為本發(fā)明的實(shí)施例的條件2的情況是使水流過(guò)傳熱板的冷卻劑流路來(lái)進(jìn)行冷卻。
由于銦(In)的融點(diǎn)為156.6°C,測(cè)量接合部的接合材料7的溫度比較困難,因此將濺射用靶材的表面溫度達(dá)到100°c的時(shí)刻視為凝固結(jié)束,對(duì)自冷卻開(kāi)始至凝固結(jié)束所需的時(shí)間進(jìn)行評(píng)價(jià)。在表I中示出該結(jié)果。如表I所示,確認(rèn)到,與成為比較例的以往的方法相比,若使用本發(fā)明的接合裝置,每I次能夠縮短40分鐘的冷卻時(shí)間。對(duì)于冷卻結(jié)束后的濺射用靶材,使用超聲波探傷圖像裝置對(duì)接合部進(jìn)行了評(píng)價(jià),在任一條件下都未確認(rèn)到接合不良,狀態(tài)良好。根據(jù)本發(fā)明的接合裝置,能夠確認(rèn)到,能夠縮短在傳熱板上熔接濺射用靶材和墊板之后的冷卻時(shí)間,生產(chǎn)性提高。(表I)
權(quán)利要求
1.一種接合裝置, 該接合裝置具備加熱裝置,該加熱裝置為了利用接合材料來(lái)接合濺射用靶材和墊板而經(jīng)由上述墊板對(duì)上述接合材料進(jìn)行加熱, 上述接合裝置的特征在于, 該接合裝置具備用于向上述墊板的整個(gè)底面?zhèn)鬟f熱量的傳熱板,該傳熱板具備比上述墊板的底面大的墊板載置面和冷卻機(jī)構(gòu),該冷卻機(jī)構(gòu)由配置在上述傳熱板內(nèi)部的冷卻劑流路、冷卻劑、以及冷卻劑循環(huán)單元構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接合裝置,其特征在于, 上述加熱裝置具備用于載置濺射用靶材和傳熱板這兩者并對(duì)該濺射用靶材和傳熱板這兩者進(jìn)行加熱的加熱板面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的接合裝置,其特征在于, 上述冷卻劑流路是沿著上述墊板載置面并列配置有多條的冷卻管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的接合裝置,其特征在于, 上述傳熱板相對(duì)于上述加熱裝置裝卸自如。
全文摘要
本發(fā)明提供一種接合裝置。該接合裝置能夠通過(guò)縮短在熱板上熔接濺射用靶材和墊板之后的冷卻時(shí)間來(lái)同時(shí)達(dá)成生產(chǎn)性的提高和質(zhì)量的提高。該接合裝置具備為了利用接合材料來(lái)接合濺射用靶材和墊板而隔著上述墊板對(duì)上述接合材料進(jìn)行加熱的加熱裝置,其中,該接合裝置具備用于向上述墊板的底面的整個(gè)表面?zhèn)鬟f熱量的傳熱板,該傳熱板具備比上述墊板的底面大的墊板載置面和冷卻機(jī)構(gòu),該冷卻機(jī)構(gòu)由配置在上述傳熱板內(nèi)部的冷卻劑流路、冷卻劑、以及冷卻劑循環(huán)單元構(gòu)成。
文檔編號(hào)B23K3/00GK103192152SQ20131000724
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月9日
發(fā)明者韓天水 申請(qǐng)人:日立金屬株式會(huì)社