持續(xù)抽真空的容易度，提高抽真空的效率；另一方面，在加熱保溫的條件下進(jìn)行閉氣工藝時，脫氣管會變軟，更容易將脫氣管的尾部封死。
[0081]然后將真空包套14置于靜壓爐內(nèi)以便進(jìn)行焊接工藝。
[0082]接著，繼續(xù)參考圖5，執(zhí)行步驟S14，利用熱等靜壓工藝將鋁靶材11、釬料浸潤層、招背板12焊接在一起以形成招祀材組件。所謂熱等靜壓(hot isostatic pressing, HIP)是將鋁靶材待焊接靶材組件置于真空密封的真空包套內(nèi)，然后在高溫條件下利用高壓液體或高壓氣體對真空包套施加各向均等的壓力，使真空包套在此高溫高壓環(huán)境中保持一段時間以將待焊接材料緊密焊接在一起。
[0083]此時，內(nèi)部設(shè)有鋁靶材11、釬料浸潤層、鋁背板12的真空包套14處于高溫高壓環(huán)境中。通過選擇合適的工藝參數(shù)可使焊接后的靶材組件中鋁靶材11與鋁背板12具有較高焊接強度，具體的，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)采用以下的工藝參數(shù)可以實現(xiàn):真空包套14所處的外部環(huán)境溫度為200°C?300°C，利用高壓液體或高壓氣體使真空包套14所處的外部環(huán)境壓強為大于等于lOOMpa，并且，真空包套14在此高溫高壓環(huán)境中保持2?5小時。
[0084]真空包套14的厚度很薄，在外部環(huán)境壓強的作用下，真空包套14可以實現(xiàn)很好的壓力傳導(dǎo)以使鋁靶材11、鋁背板12的各待焊接面形成壓力，同時由于真空包套14長時間位于高溫環(huán)境中，鋁靶材11、鋁背板12的各待焊接面會發(fā)生塑性變形和高溫蠕變而實現(xiàn)小面積的鋁靶材11與鋁背板12之間的晶粒接觸、持續(xù)壓力作用下晶粒接觸面積逐漸擴大，最后達(dá)到待焊接處都能實現(xiàn)晶粒接觸，從而使得鋁原子與鋁原子之間形成原子間引力。
[0085]接著在待焊接處發(fā)生鋁原子與鋁原子之間的相互擴散，由于待焊接處的鋁原子的持續(xù)擴散而使待焊接處的許多空隙消失，同時，待焊接處的晶界遷移離開了原始位置，即使達(dá)到平衡狀態(tài)，仍有許多小空隙遺留在待焊接處，引起晶格崎變、錯位、空位等各種晶體缺陷大量堆積，待焊接處的各待焊接面能量顯著增大，鋁原子處于高度激活狀態(tài)，接著，鋁原子與鋁原子的擴散遷移十分迅速，很快在待焊接處的微小區(qū)域形成以鋁-鋁金屬鍵為主要連接形式的接頭，但是待焊接處的金屬鍵遠(yuǎn)未達(dá)到均勻化程度，焊接強度并不高。
[0086]所以需要將鋁靶材待焊接靶材組件在外部環(huán)境溫度為200°C?300°C，外部環(huán)境壓強為大于等于10Mpa的條件下進(jìn)行保溫、保壓2?5個小時，以使待接組件遺留下的空隙完全消失，使待焊接處都形成金屬鍵，即實現(xiàn)金屬鍵的均勻化，增加待鋁焊接組件的焊接強度。保溫、保壓時間如果小于2小時，不能夠使得鋁靶材待焊接靶材組件的金屬鍵的擴散更加均勻，保溫時間如果大于5個小時，會引起鋁靶材晶粒長大，反而會降低金屬鍵的焊接強度。
[0087]外部環(huán)境溫度若低于200°C，并不能激活鋁原子擴散；外部環(huán)境溫度若高于300°C，造成成本的浪費，另外，會使得鋁靶材11的晶粒長大，不符合濺射工藝的要求。如果溫度繼續(xù)升高，會使鋁靶材11與鋁背板12熔化。外部環(huán)境壓強若低于lOOMpa，同樣不能激活鋁原子擴散；在焊接設(shè)備運允許的范圍內(nèi)，壓力越大越有利于鋁原子與鈦原子、鋁原子與鋁原子之間的相互擴散，進(jìn)而越有利于焊接工藝的進(jìn)行。
[0088]另外，由于真空包套14不受靶材尺寸和背板尺寸等限制，可以將裝有大尺寸待焊接組件的真空包套14放入熱等靜壓爐中，采用熱等靜壓的焊接工藝即在高溫、高壓條件下對真空包套14施加各向均等壓力來實現(xiàn)均勻的大面積焊接，形成大尺寸的靶材組件。所述大尺寸的靶材組件的焊接處焊接率高、焊接強度較大、且不易變形等。
[0089]接著，執(zhí)行步驟S15，焊接完成后，對真空包套進(jìn)行冷卻，去除真空包套以獲得鋁靶材組件。焊接完成后，可使真空包套14在空氣中冷卻，冷卻到200°C以下，然后通過化學(xué)方法或機械方法去除真空包套14以獲得靶材組件，例如，可以利用車削加工工藝將真空包套14去除，然后再經(jīng)過車削或線切割等方法，從而制得最終尺寸的靶材組件。
[0090]最后，對本實施例鋁靶材組件的焊接狀況進(jìn)行檢測:
[0091]利用C-SCAN (水浸超聲C掃描系統(tǒng))檢測焊接結(jié)合率，該由鋁靶材與鋁背板所組成的靶材組件其焊接結(jié)合率范圍95%以上。采用拉伸實驗機測試其拉伸強度，可達(dá)到鋁的斷裂強度(大于lOOMPa)，即拉伸試驗中，只有鋁材料的斷裂才能使鋁靶材組件的焊接處斷裂。結(jié)果表明，采用本發(fā)明中焊接方法所獲得的靶材組件的焊接性能十分可靠。
[0092]本發(fā)明雖然已以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種鋁靶材組件的焊接方法，其特征在于，包括以下步驟: 提供鋁靶材、鋁背板； 在所述鋁靶材的待焊接面上形成釬料浸潤層或者在所述鋁背板的待焊接面上形成釬料浸潤層； 將鋁背板、形成有釬料浸潤層的鋁靶材置于真空包套內(nèi)，所述鋁背板的待焊接面與所述釬料浸潤層接觸，或者， 將鋁靶材、形成有釬料浸潤層的鋁背板置于真空包套內(nèi)，所述鋁靶材的待焊接面與所述釬料浸潤層接觸； 利用熱等靜壓工藝將所述鋁靶材、釬料浸潤層、鋁背板焊接在一起以形成鋁靶材組件； 焊接完成后，對所述真空包套進(jìn)行冷卻，去除所述真空包套以獲得所述鋁靶材組件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述釬料為含錫釬料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將所述鋁背板、形成有釬料浸潤層的鋁靶材置于真空包套之前還包括以下步驟: 采用機械加工的方法對所述鋁背板的待焊接面進(jìn)行圖案化處理形成凸起結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述凸起結(jié)構(gòu)插入所述形成有釬料浸潤層的鋁靶材中。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述釬料浸潤層的厚度為大于O微米且小于等于10微米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用熱等靜壓工藝將鋁靶材、釬料浸潤層、鋁背板焊接在一起的步驟包括: 使內(nèi)部設(shè)置有所述鋁靶材、釬料浸潤層、鋁背板的真空包套的外部環(huán)境溫度為200°C?300°C、外部環(huán)境壓強為大于等于10Mpa ； 對位于所述環(huán)境溫度、環(huán)境壓強下的所述真空包套進(jìn)行保溫、保壓2?5小時，以將所述鋁靶材、釬料浸潤層、鋁背板焊接在一起。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述真空包套是由厚度為1.0mm?3.0_的鋁材料焊接形成； 將所述鋁靶材、釬料浸潤層、鋁背板置于真空包套后，將所述真空包套抽真空至真空度至少為10_3Pa，再將所述真空包套密封。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，形成所述凸起結(jié)構(gòu)后、將所述鋁背板、形成有釬料浸潤層的鋁靶材置于真空包套之前，對所述鋁背板的待焊接面進(jìn)行清洗處理。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種鋁靶材組件的焊接方法，包括：提供鋁靶材、鋁背板；在鋁靶材的待焊接面上形成釬料浸潤層或者在鋁背板的待焊接面上形成釬料浸潤層；將鋁背板、形成有釬料浸潤層的鋁靶材置于真空包套內(nèi)，鋁背板的待焊接面與釬料浸潤層接觸，或者，將鋁靶材、形成有釬料浸潤層的鋁背板置于真空包套內(nèi)，鋁靶材的待焊接面與釬料浸潤層接觸；利用熱等靜壓工藝將鋁靶材、釬料浸潤層、鋁背板焊接在一起以形成鋁靶材組件；焊接完成后，對真空包套進(jìn)行冷卻，去除真空包套以獲得鋁靶材組件。通過本發(fā)明的焊接方法，可以實現(xiàn)鋁靶材與鋁背板之間的焊接，并且焊接效率較高，形成的鋁靶材組件的焊接強度較高、變形量小，能夠滿足長期穩(wěn)定生產(chǎn)和使用靶材的需要。
【IPC分類】B23K1-00, B23K1-20
【公開號】CN104588810
【申請?zhí)枴緾N201310529667
【發(fā)明人】姚力軍, 相原俊夫, 大巖一彥, 潘杰, 王學(xué)澤, 張金林
【申請人】寧波江豐電子材料股份有限公司
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2013年10月30日