專利名稱：靶材組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種靶材組件的制作方法。
背景技術(shù)：
一般的靶材組件是由符合濺射性能的靶材和能與所述靶材結(jié)合并具有一定強(qiáng)度的背板構(gòu)成。所述背板可以在所述靶材組件裝配至濺射基臺(tái)中起到支撐作用，并具有傳導(dǎo)熱量的功效。在濺射過(guò)程中，所述靶材組件的工作環(huán)境比較惡劣，例如，靶材組件工作溫度較高，一般保持在100°c至300°C之間；另外，靶材組件的一側(cè)施加冷卻水強(qiáng)冷，而另一側(cè)則處于KT9Pa的高真空環(huán)境下，這樣在靶材組件的相對(duì)兩側(cè)形成有巨大的壓力差；再有，靶材組件處在高壓電場(chǎng)、磁場(chǎng)中，受到各種粒子的轟擊。在如此惡劣的環(huán)境下，如果靶材組件中靶材與背板之間的結(jié)合強(qiáng)度不高，會(huì)導(dǎo)致靶材在受熱條件下變形、開裂、并與結(jié)合的背板相脫落，使得濺射無(wú)法達(dá)到濺射均勻的效果，同時(shí)還可能會(huì)對(duì)濺射基臺(tái)造成損傷。因此選擇一種有效的焊接方式，使得靶材與背板實(shí)現(xiàn)可靠結(jié)合，滿足長(zhǎng)期穩(wěn)定生產(chǎn)、使用靶材的需要，就顯得十分必要。異種金屬焊接是靶材組件生產(chǎn)過(guò)程中非常關(guān)鍵的一道工序，不同的靶材組件需要用不同的焊接方法焊接。以鋁靶材為例，目前一般的鋁靶材組件的制作方法就是采用釬焊方式將鋁靶材與異種金屬(可以是包括銅或銅合金的銅基合金，或者是包括鋁或鋁合金的鋁基合金)背板直接進(jìn)行焊接。有關(guān)靶材的異種金屬焊接的相關(guān)技術(shù)另可參閱公開號(hào)為 CN1986133A、發(fā)明名稱為“一種釬焊方法”的中國(guó)專利文件。但是，由于鋁金屬具有特殊的物理、化學(xué)特性，它與低溫釬料難以浸潤(rùn)融合，致使釬焊后的鋁靶材組件結(jié)合強(qiáng)度較低；而使用高溫釬料(焊接的工藝溫度至少大于1000°c ) 焊接鋁靶材與背板時(shí)，銅或銅合金、鋁或鋁合金背板又容易氧化，致使焊縫抗拉強(qiáng)度低，焊接質(zhì)量不穩(wěn)定，達(dá)不到半導(dǎo)體靶材的使用要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是鋁靶材與背板直接焊接后兩者結(jié)合強(qiáng)度不高，達(dá)不到半導(dǎo)體靶材的使用要求。為解決上述問題，本發(fā)明提供一種靶材組件的制作方法，其包括以下步驟提供鋁靶材；對(duì)所述鋁靶材表面進(jìn)行酸蝕處理；對(duì)經(jīng)過(guò)所述酸蝕處理后的鋁靶材表面進(jìn)行第一次酸洗處理；對(duì)經(jīng)過(guò)所述第一次酸洗處理后的鋁靶材表面進(jìn)行第一次浸鋅處理；對(duì)經(jīng)過(guò)所述第一次浸鋅處理后的鋁靶材表面進(jìn)行第二次酸洗處理；對(duì)經(jīng)過(guò)所述第二次酸洗處理后的鋁靶材表面進(jìn)行第二次浸鋅處理；利用化學(xué)鍍工藝，在經(jīng)過(guò)所述第二次浸鋅處理后的鋁靶材表面上形成金屬鍍層；將形成有金屬鍍層的鋁靶材焊接至背板，以形成靶材組件。
可選的，對(duì)所述鋁靶材表面進(jìn)行酸蝕處理之前還包括對(duì)所述鋁靶材表面進(jìn)行噴砂處理的步驟?？蛇x的，對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行酸蝕處理之后、對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行第一次酸洗處理之前，以及對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行第一次酸洗之后、對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行第一次浸鋅處理之前，以及對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行第二次酸洗處理之后、對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行第二次浸鋅處理之前，還包括對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行清洗的步驟。可選的，對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行第二次浸鋅處理之后、對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行化學(xué)鍍工藝之前，還包括用純凈水或者去離子水清洗鋁靶材表面的步驟?？蛇x的，所述酸蝕處理中使用的酸蝕液為SYC211-9與H2O的混合溶液?？蛇x的，所述酸蝕處理的時(shí)間為40s 60s。可選的，所述酸蝕液中SYC211-9與H2O的體積比為1 10 1 9?？蛇x的，所述第一次或第二次酸洗處理中使用的酸洗液為HF、HN03與H2O的混合溶液?？蛇x的，所述第一次或第二次酸洗處理的時(shí)間為20s 30s。可選的，所述酸洗液中HF、HN03、H20的體積比為1 3 4 1 4 5。可選的，所述第一次或第二次浸鋅處理中使用的浸鋅液為SYC212與H2O的混合溶液?？蛇x的，所述第一次浸鋅處理的時(shí)間為50s 60s?？蛇x的，所述浸鋅液中SYC212與H2O的體積比為1 1 2 3?？蛇x的，所述第二次浸鋅處理的時(shí)間為1 25s?？蛇x的，所述金屬鍍層的材料為鎳?？蛇x的，所述金屬鍍層的厚度為6μπι ΙΟμπι?？蛇x的，所述化學(xué)鍍的施鍍時(shí)間控制在25min 35min。可選的，所述化學(xué)鍍的鍍液的溫度控制在86°C 90°C?？蛇x的，所述化學(xué)鍍的鍍液的pH值為4. 6 4. 8。可選的，所述噴砂處理中使用的噴砂為125號(hào)玻璃珠。可選的，所述噴砂處理中空氣壓力為0. 4MPa 0. 6Mpa?？蛇x的，所述SYC211-9的成分是體積百分比為10% 20%的硫酸溶液。可選的，所述SYC212的成分包括質(zhì)量百分比分別為1 % 10 %的氫氧化鈉、 0. 5% 1. 5%的氧化鋅、88. 5% 98. 5%的水。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)在將鋁靶材與背板焊接之前，包括對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行噴砂處理、酸蝕處理、兩次酸洗處理、兩次浸鋅處理，使得形成的鋅層與鋁靶材表面具有較好的結(jié)合力，從而使得化學(xué)鍍工藝中形成的金屬鍍層與鋁靶材表面具有更好的結(jié)合力。然后再利用金屬鍍層作為中間媒介，使得鋁靶材與背板焊接后實(shí)現(xiàn)二者的牢固結(jié)合，具有較高的結(jié)合強(qiáng)度。


圖1是本發(fā)明靶材制作方法的實(shí)施例中制作靶材組件的流程示意圖。圖2至圖4是根據(jù)圖1所示流程制作靶材組件的示意圖。
圖5是本發(fā)明靶材制作方法的實(shí)施例中對(duì)鋁靶材進(jìn)行第一次浸鋅處理時(shí)浸鋅時(shí)間與鋁靶材表面形成的鋅層質(zhì)量的關(guān)系表格。圖6是本發(fā)明靶材制作方法的實(shí)施例中對(duì)鋁靶材進(jìn)行第二次浸鋅處理時(shí)浸鋅時(shí)間與鋁靶材表面形成的鋅層質(zhì)量的關(guān)系表格。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有鋁靶材組件的制作方法中將鋁靶材與異種金屬(例如銅、銅合金、鋁或鋁合金)背板直接焊接，易造成二者焊接質(zhì)量不穩(wěn)定(例如焊接結(jié)合強(qiáng)度較弱)，達(dá)不到半導(dǎo)體靶材的使用要求。為此，本發(fā)明提供了一種靶材組件的制作方法，如圖1所示，所述方法包括如下步驟Si.提供鋁靶材。S2.對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行噴砂處理。S3.對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行酸蝕處理。S4.對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行清洗。S5.對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行第一次酸洗處理。S6.對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行清洗。S7.對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行第一次浸鋅處理。S8.對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行第二次酸洗處理。S9.對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行清洗。S10.對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行第二次浸鋅處理。Sll.對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行清洗。S12.利用化學(xué)鍍工藝，在鋁靶材的焊接面上形成金屬鍍層。S13.將鋁靶材取出，對(duì)其進(jìn)行清洗然后烘干。S14.將形成有金屬鍍層的鋁靶材焊接至背板，以形成靶材組件。下面結(jié)合附圖，通過(guò)具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的可實(shí)施方式的一部分，而不是其全部。根據(jù)這些實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在無(wú)需創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下可獲得的所有其它實(shí)施方式，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。首先執(zhí)行步驟Sl 提供鋁靶材。結(jié)合圖1和圖2所示，提供鋁靶材20，其具有焊接面200。在本實(shí)施例中，鋁靶材 20中鋁的含量為99. 995%。另外，靶材的形狀，根據(jù)應(yīng)用環(huán)境、濺射設(shè)備的實(shí)際要求，可以為圓形、矩形、環(huán)形、圓錐形或其它類似形狀(包括規(guī)則形狀和不規(guī)則形狀)中的任一種。 本實(shí)施例中以直徑為310mm的圓形靶材為例，它的厚度為12mm，厚度會(huì)在設(shè)計(jì)尺寸上加Imm 至3mm的加工余量，增加加工余量的目的是對(duì)形成靶材組件之后的加工步驟提供比較寬裕的加工空間。接著執(zhí)行步驟S2 對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行噴砂處理。對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行噴砂處理的主要作用是增加鋁靶材表面的粗糙度，使得鋁靶材 20在進(jìn)行后續(xù)浸鋅處理時(shí)，提高鋅層與鋁靶材表面的結(jié)合力，使得鋅層不容易從鋁靶材表面上脫落，進(jìn)而使得鋁靶材20在進(jìn)行后續(xù)化學(xué)鍍工藝時(shí)，提高金屬鍍層與鋁靶材表面的結(jié)合力。噴砂處理是采用壓縮空氣為動(dòng)力，以形成高速噴射束將噴料(銅礦砂、石英砂、金剛砂、鐵砂、海南砂)高速噴射到需要處理的工件表面，使工件表面的外表面的外表或形狀發(fā)生變化的工藝。由于噴料對(duì)工件表面的沖擊和切削作用，使工件的表面獲得一定的清潔度和不同的粗糙度，使工件表面的機(jī)械性能得到改善，因此提高了工件的抗疲勞性，增加了它和鍍層或涂層之間的結(jié)合力，延長(zhǎng)了鍍層或涂層的耐久性。影響噴砂處理質(zhì)量的主要因素有砂粒材料、砂粒大小、空氣壓力、噴射角度、噴射距離。任何一個(gè)參數(shù)的變化都會(huì)不同程度地影響噴砂處理的效果，其中砂粒材料、砂粒大小、空氣壓力對(duì)噴砂處理質(zhì)量的影響尤為關(guān)鍵。本實(shí)施例中，選擇每平方英寸內(nèi)含有125粒玻璃珠的125號(hào)玻璃珠作為噴砂處理的砂粒。將125號(hào)玻璃珠倒入噴砂機(jī)，噴砂機(jī)空氣壓力范圍控制在0. 4MPa 0. 6Mpa。因?yàn)椋?若空氣壓力大于0. 6MPa,則噴砂的動(dòng)力太大，使鋁靶材20表面坑的平均深度過(guò)大，影響后續(xù)鋅層與鋁靶材表面的結(jié)合力；如果空氣壓力小于0. 4MPa，則噴砂的動(dòng)力不足，使鋁靶材表面坑的平均深度太小，同樣影響后續(xù)鋅層與鋁靶材表面的結(jié)合力。采用125號(hào)玻璃珠對(duì)鋁靶材20表面進(jìn)行噴砂處理后，并使噴砂處理過(guò)程中噴砂機(jī)的空氣壓力保持在0. 4MPa 0. 6Mpa，能使鋁靶材表面與鋅層之間具有較佳的結(jié)合力。對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行噴砂處理的過(guò)程中，噴砂槍的噴嘴到鋁靶材表面的距離范圍為 IOcm 15cm，噴嘴噴出125號(hào)玻璃珠的方向與靶材表面的夾角為90度(噴嘴與靶材表面垂直)以外的其它角度。其中，最佳角度范圍為30度 60度，這樣可以保證噴砂的均勻性和有一定的覆蓋范圍。在此步驟中，可以對(duì)鋁靶材的所有表面或者僅對(duì)鋁靶材20的焊接面200進(jìn)行噴砂處理。對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行噴砂處理后，用水對(duì)其進(jìn)行清洗，以去除鋁靶材表面的雜質(zhì)。接著執(zhí)行步驟S3 對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行酸蝕處理。對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行酸蝕處理的目的是去除其表面雜質(zhì)，例如油污，使鋁靶材的表面質(zhì)量得以提高。油污的存在會(huì)嚴(yán)重影響鋅層與鋁靶材表面的結(jié)合力。常用的除油方法有酸性溶液除油、堿性溶液除油、有機(jī)溶劑除油、表面活性劑清洗除油等。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)采用酸性溶液時(shí)，能使鋁靶材20獲得更好的表面質(zhì)量，且鋁靶材20的損耗最少?，F(xiàn)有酸蝕處理中采用的酸性溶液有多種，在本實(shí)施例中，鋁件酸蝕液優(yōu)選為上海新陽(yáng)半導(dǎo)體材料股份有限公司提供的SYC211-9與H2O按一定配比形成的混合溶液。SYC211-9是一種不含硝酸的酸性腐蝕溶液，其成分是體積百分比為10% 20%的硫酸溶液(濃硫酸與硫酸溶液的體積比為1 10 1 5)。利用它對(duì)鋁靶材20進(jìn)行酸蝕處理具有很多優(yōu)點(diǎn)它是一種無(wú)毒無(wú)味的溶液，易于水洗，可以多次循環(huán)使用，節(jié)省了制作成本；在室溫下就可對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行酸蝕處理，不需加熱，使操作更加簡(jiǎn)單，節(jié)省了制作成本；利用它對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行酸蝕處理后，鋁靶材表面非常清潔，具有較好的表面質(zhì)量。為了能有效去除鋁靶材表面的雜質(zhì)， 可控制酸蝕處理的工藝參數(shù)如下SYC211-9與壓0的體積比為1 10 1 9，酸蝕處理的時(shí)間保持在40s 60s。在此步驟中，可以對(duì)鋁靶材20的所有表面或者僅對(duì)鋁靶材20的焊接面200進(jìn)行酸蝕處理。
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接著執(zhí)行步驟S4 對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行清洗。清洗的具體過(guò)程為用水沖洗鋁靶材表面Imin 2min，以去除鋁靶材表面上殘留的酸蝕液。進(jìn)一步地，可以先用熱水沖洗鋁靶材表面Imin aiiin，然后再用冷水沖洗鋁靶材表面Imin 2min，這樣可以避免鋁靶材表面上殘留的鋁件酸蝕液進(jìn)入后續(xù)的鋁件酸洗液中，并影響鋁靶材表面的酸洗處理效果。接著執(zhí)行步驟S5 對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行第一次酸洗處理。對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行第一次酸洗處理的目的是去除鋁靶材表面的氧化物，使得后續(xù)浸鋅處理中鋅層與鋁靶材表面具有更好的結(jié)合力。第一次酸洗處理的具體過(guò)程為將鋁靶材20浸在酸洗液中20s 30s，鋁靶材表面的氧化物與酸洗液發(fā)生反應(yīng)，以將氧化物去除。 現(xiàn)有的多種酸洗液都可實(shí)現(xiàn)對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行酸洗的目的。在本實(shí)施例中，酸洗液優(yōu)選為氫氟酸(HF)、硝酸(HNO3)與吐0按一定配比形成的混合溶液，利用此混合溶液對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行酸洗處理后，鋁靶材表面殘留的雜質(zhì)較少，能獲得較好的酸洗效果。其中，當(dāng)HF、HN03、 H2O的體積比為1 3 4 1 4 5時(shí)，酸洗效果最佳。接著執(zhí)行步驟S6 對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行清洗。清洗的具體過(guò)程為用水沖洗鋁靶材表面Imin 2min，以去除鋁靶材表面上殘留的酸洗液。這樣可以避免酸洗液進(jìn)入后續(xù)的浸鋅液中，并影響鋁靶材表面上形成的鋅層的質(zhì)量。接著執(zhí)行步驟S7 對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行第一次浸鋅處理。浸鋅處理是將鋁或鋁合金工件浸入強(qiáng)堿性的鋅酸鹽溶液中，在清除鋁或鋁合金表面氧化物的同時(shí)，置換出一層致密而附著力良好的沉積鋅層。這層沉積鋅層不僅可以防止鋁的再氧化，還改變了鋁的電極電位。在鋅的表面電鍍要比鋁表面電鍍?nèi)菀椎枚?，同時(shí)也改善了其它條件的影響，使鋁或鋁合金工件的電鍍獲得滿意的結(jié)合力。鋁或鋁合金工件與鋅層的結(jié)合力的好壞直接影響到后續(xù)鋁或鋁合金工件與金屬鍍層的結(jié)合力。因此，為了使得后續(xù)化學(xué)鍍工藝中金屬鍍層與鋁靶材表面具有較佳的結(jié)合力，首先需在鋁靶材表面形成質(zhì)量較佳的鋅層。經(jīng)浸鋅處理后形成的鋅層質(zhì)量與很多因素緊密相關(guān)，如浸鋅液的成分、浸鋅時(shí)間的長(zhǎng)短等等?，F(xiàn)有的多種浸鋅液都可實(shí)現(xiàn)在鋁靶材表面形成鋅層的目的。在本實(shí)施例中，浸鋅液是上海新陽(yáng)半導(dǎo)體材料股份有限公司提供的SYC212與H2O按一定配比形成的混合溶液。 SYC212是一種新型不含氰化物的浸鋅液，其成分包括質(zhì)量百分比分別為 10%的氫氧化鈉、0. 5% 1. 5%的氧化鋅、88. 5% 98. 5%的水，利用此浸鋅液對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行浸鋅處理后，鋁靶材表面與鋅層具有更好的結(jié)合力，從而使后續(xù)化學(xué)鍍工藝中形成的金屬鍍層與鋁靶材表面具有較佳的結(jié)合力，且能使鋁靶材表面形成的金屬鍍層獲得一致的光亮度。浸鋅時(shí)間的長(zhǎng)短會(huì)影響到鋅層的厚度、覆蓋度及均勻性。圖5顯示了第一次浸鋅時(shí)間對(duì)鋅層質(zhì)量的影響，從圖5可看出若第一次浸鋅時(shí)間太短，形成的鋅層會(huì)很薄，且覆蓋不完整；若第一次浸鋅時(shí)間太長(zhǎng)，鋅層均勻性降低，對(duì)鋅層與鋁靶材表面之間的結(jié)合力會(huì)造成不良影響。本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過(guò)不斷分析與試驗(yàn)得知，當(dāng)?shù)谝淮谓\處理的浸鋅時(shí)間為50s 60s時(shí)，在鋁靶材表面形成的鋅層質(zhì)量最好。第一次浸鋅處理的具體過(guò)程為將鋁靶材浸在浸鋅液中50s 60s，浸鋅液中5￥〇212與吐0的體積比為1 1 2 3。第一次浸鋅處理后，鋁靶材表面會(huì)形成鋅層。然后，對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行清洗，以避免浸鋅液進(jìn)入第二次酸洗處理中的酸洗液中。接著執(zhí)行步驟S8 對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行第二次酸洗處理。鋁靶材表面經(jīng)過(guò)第一浸鋅處理后形成的鋅層一般比較粗糙，覆蓋不完整，鋅層的附著力不佳，且鋅層中含有較多雜質(zhì)。為此，需對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行第二次酸洗處理，使后續(xù)第二次浸鋅處理形成的鋅層更加細(xì)致，質(zhì)量更好。第二次酸洗處理的具體過(guò)程為將鋁靶材浸在鋁件酸洗液中20s 30s。在本實(shí)施例中，第二次酸洗處理中的酸洗液優(yōu)選為氫氟酸(HF)、硝酸(HNO3)與吐0配比形成的混合溶液。利用此混合溶液對(duì)鋁靶材進(jìn)行酸洗處理后能獲得較好的酸洗效果。其中，當(dāng)HF、HN03、 H2O的體積比為1 3 4 1 4 5時(shí)，酸洗效果最佳。接著執(zhí)行步驟S9 對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行清洗。清洗的具體過(guò)程為用水沖洗鋁靶材表面Imin 2min，以去除鋁靶材表面上殘留的酸洗液。需注意的是，在此步驟中，必須徹底清洗鋁靶材20，否則會(huì)嚴(yán)重影響第二次浸鋅處理中形成的鋅層的質(zhì)量。接著執(zhí)行步驟SlO 對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行第二次浸鋅處理。鋁靶材表面進(jìn)行二次浸鋅后形成的鋅層更均勻，與鋁靶材表面的結(jié)合力更好，且耐蝕性更好。如前所述，浸鋅時(shí)間與鋅層的質(zhì)量之間有緊密聯(lián)系。圖6顯示了第二次浸鋅時(shí)間對(duì)鋅層質(zhì)量的影響，從圖6可看出若浸鋅時(shí)間太短，形成的鋅層薄，且覆蓋不完整；若浸鋅時(shí)間太長(zhǎng)，鋅層均勻性降低，對(duì)鋅層與鋁靶材表面的結(jié)合力會(huì)造成不良影響。本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過(guò)不斷分析與試驗(yàn)得知，當(dāng)?shù)诙谓\時(shí)間為1 2 時(shí)，在鋁靶材表面形成的鋅層
質(zhì)量最好。第二次浸鋅處理的具體過(guò)程為將鋁靶材浸在浸鋅液中1 25s，浸鋅液中 SYC212與H2O的體積比為1 1 2 3。需說(shuō)明的是，第一次浸鋅處理、第二次浸鋅處理可在同一浸鋅溶液中進(jìn)行，也可先在濃度較大的浸鋅溶液中進(jìn)行而后在濃度較低的浸鋅溶液中進(jìn)行。另外，后續(xù)化學(xué)鍍工藝中為了能在鋁靶材表面獲得結(jié)合力較好的金屬鍍層，可對(duì)鋁靶材進(jìn)行多次浸鋅處理。多次浸鋅處理能獲得較為致密、連續(xù)的鋅層。為保證在鋁靶材表面形成具有較好的質(zhì)量的鋅層，浸鋅操作時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)(1)將鋁靶材浸在浸鋅液時(shí)，須不斷攪動(dòng)鋁靶材，使浸鋅液充分到達(dá)鋁靶材表面；(2)第一次浸鋅處理、第二次浸鋅處理之間的各個(gè)步驟之間，使鋁靶材在空氣中停留的時(shí)間盡可能短；(3)應(yīng)盡量避免鋁靶材與其它物體相互碰撞，使鋅層不被破壞。接著執(zhí)行步驟Sll 對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行清洗。清洗的具體過(guò)程為利用純凈水或去離子水沖洗鋁靶材表面Imin 2min，以去除鋁靶材表面上殘留的浸鋅液。接著執(zhí)行步驟S12 利用化學(xué)鍍工藝，在鋁靶材的焊接面上形成金屬鍍層。金屬鍍層22的材料可以是鎳金屬，但并不以此為限，在其它實(shí)施方式中，金屬鍍層22也可以采用其它的金屬。
化學(xué)鍍工藝是一種不需要通電，依據(jù)氧化還原反應(yīng)原理，利用強(qiáng)還原劑在含有金屬離子的溶液中，將金屬離子還原成金屬而沉積在各種材料表面形成致密鍍層的方法。所獲得的鍍層可使得材料表面具備多種新的功能?；瘜W(xué)鍍是一種新型的金屬表面處理技術(shù)， 該技術(shù)工藝簡(jiǎn)便、節(jié)能、環(huán)保。如圖3所示，在本實(shí)施例中，采用化學(xué)鍍鎳工藝，在鋁靶材20的焊接面200上形成鎳金屬鍍層22。具體工藝包括將經(jīng)過(guò)活化處理后的鋁靶材20的所有表面浸入鍍槽的鍍液中，所述鍍槽和鍍液都為上海新陽(yáng)半導(dǎo)體材料股份有限公司制造的化學(xué)鍍鎳的鍍槽和鍍液。所述鍍液中含有鎳離子，在本實(shí)施例中，提供金屬鎳離子的可溶性鎳鹽為硫酸鎳(NiSO4 · 7H20)，其相對(duì)分子質(zhì)量為觀0. 88，綠色結(jié)晶，100°C時(shí)在IOOg水中的溶解度為 478. 5g，配成的溶液為深綠色。本實(shí)施例中，化學(xué)鍍鎳溶液配方中硫酸鎳(NiSO4 · 7H20)的濃度維持在20g/L 40g/L，或者說(shuō)含Ni 4g/L 8g/L。硫酸鎳(NiSO4WH2O)的濃度過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致有一部分游離的M2+存在于鍍液中時(shí)，鍍液的穩(wěn)定性下降，得到的鍍層常常顏色發(fā)暗，且色澤不均勻。硫酸鎳(NiSO4WH2O)的濃度過(guò)低，鍍速(鍍液的沉積速度)下降，而且形成的鍍層不夠致密。鍍液中還包括還原劑。本實(shí)施例中所述還原劑為次磷酸鈉，它含有兩個(gè)或多個(gè)活性氫，還原M2+就是靠還原劑的催化脫氫進(jìn)行的。用次磷酸鈉得到M-P合金鍍層，而且M-P 合金鍍層性能優(yōu)良。隨著次磷酸鈉濃度的增加，鎳的沉積速度上升。但次磷酸鈉的濃度也有限制，它與硫酸鎳濃度的摩爾比，不應(yīng)大于4，否則容易造成鍍層粗糙，甚至誘發(fā)鍍液瞬時(shí)分解。本實(shí)施例中次磷酸鈉的含量為20g/L 40g/L。這樣才能保證化學(xué)鍍鎳溶液既有最大的沉積速度，又有良好的穩(wěn)定性。本實(shí)施例中，化學(xué)鍍鎳溶液配方中還包括乙酸鈉、硼酸等?；瘜W(xué)鍍鎳工藝的影響因素主要包括鍍液溫度、鍍液的pH值、鍍液裝載量和施鍍時(shí)間。化學(xué)鍍鎳的過(guò)程中，鍍液溫度對(duì)于鍍層的沉積速度、鍍液的穩(wěn)定性以及鍍層的質(zhì)量均有重要影響?；瘜W(xué)鍍鎳的催化反應(yīng)一般只能在加熱條件下實(shí)現(xiàn)，許多化學(xué)鍍鎳的單個(gè)反應(yīng)步驟只有在50°C以上才有明顯的反應(yīng)速度，特別是酸性溶液中，操作溫度一般都在 85 95°C之間。鍍液沉積速度隨溫度升高而增快，一般溫度每升高10°C，沉積速度就加快一倍。但需要指出的是，鍍液溫度過(guò)高，又會(huì)使鍍液不穩(wěn)定，容易發(fā)生自分解。溫度除了影響鍍液沉積速度之外，還會(huì)影響鍍層質(zhì)量，溫度升高、鍍液沉積速度快，鍍層中含磷量下降，鍍層的應(yīng)力和孔隙率增加，耐蝕性能降低。本實(shí)施例中，所述鍍液的溫度為86°C 90°C。另夕卜，化學(xué)鍍鎳過(guò)程中溫度控制均勻十分重要。最好維持溶液的工作溫度變化在士2°C內(nèi)，若施鍍過(guò)程中溫度波動(dòng)過(guò)大，會(huì)在靶材表面上形成片狀鍍層，鍍層的質(zhì)量不好會(huì)影響鍍層與靶材的結(jié)合力。PH值對(duì)鍍液及鍍層的影響很大，它是工藝參數(shù)中必須嚴(yán)格控制的重要參數(shù)。在酸性化學(xué)鍍鎳過(guò)程中，PH值對(duì)沉積速度及鍍層含磷量具有重大的影響。隨pH值上升，鎳的沉積速度加快，同時(shí)鍍層的含磷量下降。PH值變化還會(huì)影響鍍層中應(yīng)力分布pH值高的鍍液得到的鍍層含磷低，表現(xiàn)為拉應(yīng)力，反之，PH值低的鍍液得到的鍍層含磷高，表現(xiàn)為壓應(yīng)力。 對(duì)每一個(gè)具體的化學(xué)鍍鎳溶液，都有一個(gè)最理想的PH值范圍。例如，在本實(shí)施例中，pH范圍為4. 6 4. 8。而化學(xué)鍍鎳施鍍過(guò)程中，隨著Ni-P合金鍍層不斷的沉積，H+不斷生成，鍍液的PH值不斷下降，因此，生產(chǎn)過(guò)程中必須及時(shí)調(diào)整、維持鍍液的pH值，使其波動(dòng)范圍控制在士0. 2范圍之內(nèi)。調(diào)整鍍液pH值，一般使用稀釋過(guò)的氨水(通常情況下，用40ml分析純的氨水稀釋至100ml，也可以用其它濃度的氨水，只要使得溶液的總pH值在4. 6 4. 8范圍內(nèi))或氫氧化鈉(通常情況下，以lmol/1的NaOH作為粗調(diào)，0. lmol/1的NaOH作為微調(diào)，也可以用其它濃度的氫氧化鈉溶液，只要使得溶液的總PH值在4. 6 4. 8范圍內(nèi))，調(diào)整鍍液的PH值要在攪拌的情況下進(jìn)行。用NaOH調(diào)整鍍液pH值時(shí)，只發(fā)生酸堿中和反應(yīng)，將反應(yīng)過(guò)程中生成的H+中和掉，而用氨水調(diào)整鍍液pH值時(shí)，除了中和鍍液H+外，鍍液中的氨分子與鍍液中的M2+反應(yīng)，降低了鍍液中游離的M2+濃度，有效抑制了亞磷酸鎳的沉淀，提高了鍍液的穩(wěn)定性。鍍液裝載量是指工件施鍍面積與使用鍍液體積之比?；瘜W(xué)鍍鎳施鍍時(shí)，裝載量對(duì)鍍液穩(wěn)定性影響很大。本實(shí)施例中，鍍液的裝載量在0.5dm2/L 1.5dm2/L。裝載量過(guò)大， 即催化表面過(guò)大，則沉積反應(yīng)劇烈，易生成亞磷酸鎳從而影響鍍液的穩(wěn)定性和鍍層性能；裝載量過(guò)小，鍍液中微小的雜質(zhì)顆粒便會(huì)成為催化活性中心而引發(fā)沉積，容易導(dǎo)致鍍液分解。采用不同施鍍時(shí)間對(duì)化學(xué)鍍鎳工藝中鍍層的硬度、沉積速率、耐腐蝕性、微結(jié)構(gòu)及形貌都有影響。本實(shí)施例中，施鍍持續(xù)時(shí)間可以為30min士5min，此時(shí)鍍層質(zhì)量最佳，所得鍍層光亮，胞狀組織均勻致密，耐腐蝕性強(qiáng)，并具有較高的硬度，鋁靶材表面所鍍金屬鎳層的厚度為6 μ m 10 μ m。如果化學(xué)鍍鎳的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)(大于35min)，則鋁靶材表面所鍍金屬鎳層的厚度過(guò)厚(大于IOym)，這樣鎳金屬層與鋁金屬層、鋁合金金屬層的結(jié)合力不強(qiáng)。如果化學(xué)鍍鎳的時(shí)間過(guò)短(小于25min)，則鍍層顏色不夠光亮，胞狀組織不會(huì)均勻致密，耐腐蝕性較差而且鍍層的厚度和硬度達(dá)不到要求。接著執(zhí)行步驟S13 將鋁靶材取出并進(jìn)行清洗，然后將其烘干。具體過(guò)程包括將鋁靶材20取出，用純凈水或者去離子水清洗；用氣槍吹干鋁靶材的表面。用純凈水或者去離子水對(duì)鋁靶材20清洗的時(shí)間為Imin 3min，純凈水或者去離子水的溫度為35°C 45°C。特別地，化學(xué)鍍鎳處理后，若鋁靶材20不是直接與背板焊接，而是需將鋁靶材20 存儲(chǔ)一段時(shí)間時(shí)，還可以包括將清洗后的電鍍有鎳金屬鍍層的鋁靶材20予以真空包裝的步驟，這樣可以避免鋁靶材20暴露于外界環(huán)境下，以致出現(xiàn)例如氧化、受潮等問題。需要說(shuō)明的，金屬鍍層22既可以形成在靶材20的各個(gè)表面上(圖未示)，然后用機(jī)械加工的方法將鋁靶材20焊接面200以外的其它金屬鍍層去除；也可以使金屬鍍層22 僅形成在靶材20的焊接面200上。如果金屬鍍層22形成在靶材20的各個(gè)表面上，則對(duì)鋁靶材20進(jìn)行化學(xué)鍍之前需要將鋁靶材20的各個(gè)表面進(jìn)行噴砂處理、酸蝕處理、第一次酸洗處理、第一次浸鋅處理、第二次酸洗處理、第二次浸鋅處理，之后再對(duì)鋁靶材20的各個(gè)表面進(jìn)行化學(xué)鍍工藝；如果金屬鍍層22僅形成在靶材20的焊接面200上，在對(duì)鋁靶材20進(jìn)行噴砂處理、酸蝕處理、第一次酸洗處理、第一次浸鋅處理、第二次酸洗處理、第二次浸鋅處理以及化學(xué)鍍工藝步驟中，對(duì)焊接面200以外的其它表面進(jìn)行保護(hù)，使得其它表面不進(jìn)行上述一系列操作。但是，保護(hù)其它表面而只將金屬鍍層22鍍?cè)诤附用?00的化學(xué)鍍的成本要比金屬鍍層22形成在靶材20的各個(gè)表面上，然后用機(jī)械加工將焊接面200以外的金屬鍍層去除的成本高。接著執(zhí)行步驟S14 將形成有金屬鍍層的鋁靶材焊接至背板，以形成靶材組件。
結(jié)合圖1和圖4所示，提供背板M，對(duì)靶材20和背板24進(jìn)行焊接。本實(shí)施例中焊接工藝為釬焊，將形成有金屬鍍層22的鋁靶材20焊接至背板24，并形成靶材組件。背板 24的材料為與鋁靶材20的材料相異的金屬，例如銅或銅合金。在本步驟中，具體可以包括對(duì)鋁靶材20進(jìn)行預(yù)熱，將釬料均勻分布在鋁靶材20 的焊接面200上；對(duì)銅或銅合金背板M的焊接面進(jìn)行打磨處理，并進(jìn)行預(yù)熱，將釬料均勻分布在銅或銅合金背板M的焊接面上；讓鋁靶材20的焊接面200 (焊接面200具有鎳金屬鍍層22)與銅或銅合金背板M的焊接面接觸，在高溫高壓作用下，將鋁靶材20焊接至銅或銅合金背板M形成靶材組件。經(jīng)驗(yàn)證，在步驟S14中，在鋁靶材20的焊接面200上已形成有易與背板相結(jié)合的鎳金屬鍍層22，利用鎳金屬鍍層22作為中間媒介，可以使得鋁靶材20與背板M在經(jīng)過(guò)釬焊作業(yè)后能牢固結(jié)合，鋁靶材20與背板M之間具有很高的結(jié)合強(qiáng)度，符合靶材組件的使用要求。另外，在靶材組件中的鋁靶材20濺射消耗后，可以通過(guò)拋光、打磨等表面處理方法， 也能較容易的去除在背板M的焊接面上殘留的釬料和鎳金屬鍍層，從而可以確保背板24 重新投入使用，并與其它鋁靶材20焊接構(gòu)成新的靶材組件，提高了背板M的利用率，節(jié)省了生產(chǎn)成本。如果直接將鋁靶材20與背板M用焊料進(jìn)行焊接，鋁靶材與背板并不能很好的與焊料進(jìn)行界面潤(rùn)濕并結(jié)合，即此時(shí)焊接強(qiáng)度為OMI^a左右(基本沒有結(jié)合力)。通過(guò)上述各步驟，可以使得鋁靶材在化學(xué)鍍處理后表面形成有鎳金屬鍍層，從而使得經(jīng)過(guò)釬焊作業(yè)后的鋁靶材與背板具有很高的結(jié)合強(qiáng)度。因此通過(guò)上述步驟可制作出高質(zhì)量的靶材組件。綜上所述，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)在將鋁靶材與背板焊接之前，包括對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行噴砂處理、酸蝕處理、兩次酸洗處理、兩次浸鋅處理，使得形成的鋅層與鋁靶材表面具有較好的結(jié)合力，從而使得化學(xué)鍍工藝中形成的金屬鍍層與鋁靶材表面具有更好的結(jié)合力。然后再利用金屬鍍層作為中間媒介，使得鋁靶材與背板焊接后實(shí)現(xiàn)二者的牢固結(jié)合，具有較高的結(jié)合強(qiáng)度。上述通過(guò)實(shí)施例的說(shuō)明，應(yīng)能使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明，并能夠再現(xiàn)和使用本發(fā)明。本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員根據(jù)本文中所述的原理可以在不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍的情況下對(duì)上述實(shí)施例作各種變更和修改是顯而易見的。因此，本發(fā)明不應(yīng)被理解為限制于本文所示的上述實(shí)施例，其保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求書來(lái)界定。
權(quán)利要求
1.一種靶材組件的制作方法，其特征在于，包括以下步驟提供鋁靶材；對(duì)所述鋁靶材表面進(jìn)行酸蝕處理；對(duì)經(jīng)過(guò)所述酸蝕處理后的鋁靶材表面進(jìn)行第一次酸洗處理；對(duì)經(jīng)過(guò)所述第一次酸洗處理后的鋁靶材表面進(jìn)行第一次浸鋅處理；對(duì)經(jīng)過(guò)所述第一次浸鋅處理后的鋁靶材表面進(jìn)行第二次酸洗處理；對(duì)經(jīng)過(guò)所述第二次酸洗處理后的鋁靶材表面進(jìn)行第二次浸鋅處理；利用化學(xué)鍍工藝，在經(jīng)過(guò)所述第二次浸鋅處理后的鋁靶材表面上形成金屬鍍層；將形成有金屬鍍層的鋁靶材焊接至背板，以形成靶材組件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靶材組件的制作方法，其特征在于，對(duì)所述鋁靶材表面進(jìn)行酸蝕處理之前還包括對(duì)所述鋁靶材表面進(jìn)行噴砂處理的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靶材組件的制作方法，其特征在于，對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行酸蝕處理之后、對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行第一次酸洗處理之前，以及對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行第一次酸洗之后、對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行第一次浸鋅處理之前，以及對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行第二次酸洗處理之后、 對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行第二次浸鋅處理之前，還包括對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行清洗的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靶材組件的制作方法，其特征在于，對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行第二次浸鋅處理之后、對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行化學(xué)鍍工藝之前，還包括用純凈水或者去離子水清洗鋁靶材表面的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靶材組件的制作方法，其特征在于，所述酸蝕處理中使用的酸蝕液為SYC211-9與H2O的混合溶液。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的靶材組件的制作方法，其特征在于，所述酸蝕處理的時(shí)間為 40s 60s。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的靶材組件的制作方法，其特征在于，所述酸蝕液中SYC211-9 與H2O的體積比為1 10 1 9。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靶材組件的制作方法，其特征在于，所述第一次或第二次酸洗處理中使用的酸洗液為HF、HN03與H2O的混合溶液。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的靶材組件的制作方法，其特征在于，所述第一次或第二次酸洗處理的時(shí)間為20s 30s。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的靶材組件的制作方法，其特征在于，所述酸洗液中HF、HN03、 H2O的體積比為1 3 4 1 4 5。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靶材組件的制作方法，其特征在于，所述第一次或第二次浸鋅處理中使用的浸鋅液為SYC212與H2O的混合溶液。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的靶材組件的制作方法，其特征在于，所述第一次浸鋅處理的時(shí)間為50s 60s。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的靶材組件的制作方法，其特征在于，所述浸鋅液中SYC212 與H2O的體積比為1 1 2 3。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的靶材組件的制作方法，其特征在于，所述第二次浸鋅處理的時(shí)間為15s 25s。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靶材組件的制作方法，其特征在于，所述金屬鍍層的材料為
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的靶材組件的制作方法，其特征在于，所述金屬鍍層的厚度為 6 μ m 10 μ m0
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的靶材組件的制作方法，其特征在于，所述化學(xué)鍍的施鍍時(shí)間控制在25min !35min。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的靶材組件的制作方法，其特征在于，所述化學(xué)鍍的鍍液的溫度控制在86°C 90°C。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的靶材組件的制作方法，其特征在于，所述化學(xué)鍍的鍍液的 PH值為4. 6 4. 8。
20.根據(jù)權(quán)利要求2所述的靶材組件的制作方法，其特征在于，所述噴砂處理中使用的噴砂為125號(hào)玻璃珠。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的靶材組件的制作方法，其特征在于，所述噴砂處理中空氣壓力為 0. 4MPa 0. 6Mpa。
22.根據(jù)權(quán)利要求5所述的靶材組件的制作方法，其特征在于，所述SYC211-9的成分是體積百分比為10% 20%的硫酸溶液。
23.根據(jù)權(quán)利要求11所述的靶材組件的制作方法，其特征在于，所述SYC212的成分包括質(zhì)量百分比分別為 10%的氫氧化鈉、0.5% 1.5%的氧化鋅、88. 5% 98. 5%的水。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種靶材組件的制作方法，其包括以下步驟提供鋁靶材；對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行酸蝕處理；對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行第一次酸洗處理；對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行第一次浸鋅處理；對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行第二次酸洗處理；對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行第二次浸鋅處理；利用化學(xué)鍍工藝，在鋁靶材表面上形成金屬鍍層；將形成有金屬鍍層的鋁靶材焊接至背板，以形成靶材組件。本發(fā)明在將鋁靶材與背板焊接之前，包括對(duì)鋁靶材表面進(jìn)行酸蝕處理、兩次酸洗處理、兩次浸鋅處理，使得化學(xué)鍍工藝中形成的金屬鍍層與鋁靶材表面具有更好的結(jié)合力。然后再利用金屬鍍層作為中間媒介，使得鋁靶材與背板焊接后實(shí)現(xiàn)二者的牢固結(jié)合，具有較高的結(jié)合強(qiáng)度。
文檔編號(hào)C23C14/34GK102534517SQ20111044539
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月27日
發(fā)明者姚力軍, 潘杰, 潘靖, 王學(xué)澤 申請(qǐng)人:余姚康富特電子材料有限公司