專利名稱：靶材的檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及靶材的檢測方法。
背景技術(shù)：
一般，靶材的制作包括將符合濺射性能的靶材與具有一定強度的背板結(jié) 合。所述背板可以在所述靶材組件裝配至濺射基臺中起到支撐作用，并具有 傳導(dǎo)熱量的功效。在濺射過程中，由于靶材的工作環(huán)境比較惡劣，如果靶材 與背板之間的結(jié)合度較差，將導(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，使得濺射無法達到濺射均勻的效果，同時還可能會對濺射基 臺造成損傷。
選擇一種有效的焊接方式可以使靶材與背板實現(xiàn)可靠結(jié)合，擴散焊(DB ， DiffusionBording)是一種常規(guī)的焊接方式，其是將兩被焊件緊壓在一起，置 于真空或保護氣氛中加熱，使兩焊接表面原子發(fā)生相互擴散來實現(xiàn)冶金結(jié)合
接，已被應(yīng)用于多個先進技術(shù)領(lǐng)域，包括電子、半導(dǎo)體領(lǐng)域。
對焊接后的靶材進行焊接質(zhì)量檢測是十分必要的。現(xiàn)有對擴散焊后的耙 材(例如銅靶材)進行檢測采用的是拉伸實驗(Tensile test),其是通過對靶 材試樣的抗拉強度的大小來推測產(chǎn)品焊接是否良好的檢測手段。這種檢測方 法是一種破壞性的實驗，破壞產(chǎn)品必然會增加成本；并且，這種檢測方法具 有局限性，因為通過拉伸實驗只能檢測實驗部位的抗拉強度，不能很好地反 映整個靶材的焊接情況。
隨著應(yīng)用不斷推廣，如何檢測和評價擴散焊界面的質(zhì)量，已成為目前無損檢測領(lǐng)域的一個重要課題。由于擴散焊接層的厚度非常小，有時還存在弱 接合缺陷，無損4企測的難度相當(dāng)大?，F(xiàn)有的一種對擴散焊后的銅靶材的無損 檢測方法是射線探傷檢測，其原理是根據(jù)被檢工件與其內(nèi)部缺陷介質(zhì)對射線 能量衰減程度不同，而引起射線透過工件后的強度差異，使缺陷能在實現(xiàn)底 片或X光電視屏上顯示出來。射線探傷對檢測象擴散焊這樣非常細小的缺陷非 常困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供一種耙材的檢測方法，其是無損探傷檢測，同 時可以提高擴散焊質(zhì)量檢測的可靠性和客觀性。
為解決上述問題，本發(fā)明提供一種靶材的檢測方法，包括 提供擴散焊后的耙材，所述耙材為銅或銅合金； 對所述革巴材進行超聲波檢測，其中，所述超聲波的頻率為2 8MHz。 可選的，所述超聲波的頻率為5MHz。檢測。
可選的，在對所述耙材進行超聲波檢測前還包括用超聲波探傷儀對所 述耙材的標(biāo)準(zhǔn)試樣進行檢測。
可選的，所述用超聲波探傷儀對所述耙材的標(biāo)準(zhǔn)試樣進行檢測包括計 算所述耙材的標(biāo)準(zhǔn)試樣的缺陷率；在計算所得的缺陷率超出預(yù)設(shè)范圍時調(diào)整 超聲波探傷儀的感度。
可選的，所述標(biāo)準(zhǔn)試樣的缺陷率的預(yù)設(shè)范圍設(shè)定為7~ 10%,所述超聲波 探傷儀的感度為31 ~ 33dB。
可選的，所述超聲波檢測是以水為介質(zhì)。
可選的，所述超聲波探傷儀包括發(fā)送超聲波和接收超聲波反射的超聲波 探頭，所述超聲波探頭伸入水中的深度為6 ~ 10mm。述過濾器的頻率為2MHz。
可選的，所述超聲波探傷儀還包括帶動超聲波探頭進行移動的超聲波探 頭架，所述超聲波探頭架與靶材頂面的距離為95mm。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案具有以下優(yōu)點無需破壞銅靶材，通過 對超聲波信號特征和擴散焊缺陷特征的分析，可以得到擴散焊焊接的缺陷位 置、大小和形狀評價的定量化直觀結(jié)果，從而提高了擴散焊焊接質(zhì)量檢測的 客觀性和可靠性，并且減少了擴散焊焊接缺陷檢測的漏檢和誤檢問題。


圖l是本發(fā)明實施方式靶材的檢測方法的基本流程圖； 圖2是本發(fā)明實施例靶材的^r測方法的流程圖； 圖3是本發(fā)明實施例的銅靶材的標(biāo)準(zhǔn)試樣的電子掃描圖； 圖4是本發(fā)明實施例靶材的檢測方法的檢測示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明實施方式采用超聲波對擴散焊后的銅靶材進行檢測，超聲波檢測 是一種無損探傷檢測，通過對超聲波信號特征的分析可以得到擴散焊連接質(zhì) 量的缺陷位置、大小和形狀等直觀結(jié)果。
圖1是本發(fā)明實施方式靶材的檢測方法的基本流程圖，所述方法包括 步驟Sll，提供擴散焊后的靶材，所述靶材為銅或銅合金； 步驟S12,對所述靶材進行超聲波檢測，其中，所述超聲波的頻率為2 8MHz。
頻率高于20000Hz的聲波稱為"超聲波"，超聲波具有方向性好，穿透能 力強，易于獲得較集中的聲能，在水中傳播距離遠等特點。超聲波檢測是無 損檢測方法之一，無損檢測是在不破壞前提下，檢查工件宏觀缺陷或測量工件特征的各種技術(shù)方法的統(tǒng)稱。經(jīng)發(fā)明人研究和分析發(fā)現(xiàn)，不同的焊接方式， 不同材料的靶材，超聲波的穿透能力則不同，因此對應(yīng)選擇的超聲波頻率也
不同，針對擴散焊后的銅靶材，確定選擇超聲波的頻率范圍在2 8MHz,例 如，3MHz、 5MHz、 7MHz,其中，以5MHz超聲波檢測的效果較佳。
在步驟S12中，可以使用超聲波探傷儀對所述靶材進行檢測。超聲波探 傷儀是運用超聲檢測的方法來檢測的儀器，其原理是超聲波在被檢測材料 中傳播時,材料的聲學(xué)特性和內(nèi)部組織的變化對超聲波的傳播產(chǎn)生一定的影 響，通過對超聲波受影響程度和狀況的探測了解材料性能和結(jié)構(gòu)變化。
在實際應(yīng)用時，為確保超聲波探傷儀工作在一個穩(wěn)定的狀態(tài)下，在對所 述靶材進行檢測前，需要先對所述靶材的標(biāo)準(zhǔn)試樣進行超聲波檢測，包括 計算所述靶材的標(biāo)準(zhǔn)試樣的缺陷率；在計算所得的缺陷率超出預(yù)設(shè)范圍時調(diào) 整超聲波探傷儀的控制參數(shù)，例如感度。
由于超聲波在水中的傳播距離遠，因此超聲波檢測可以以水為介質(zhì)，以 減少環(huán)境因素(例如空氣)對^r測結(jié)果的影響。
圖2是本發(fā)明實施例靶材的檢測方法的流程圖，本實施例中，先使用超 聲波探傷儀對銅靶材的標(biāo)準(zhǔn)試樣進行檢測，若檢測到的缺陷率超出預(yù)設(shè)范圍， 則調(diào)整超聲波探傷儀的控制參數(shù)；若檢測得到的缺陷率沒有超出預(yù)設(shè)范圍， 則對擴散焊后的銅靶材進行超聲波檢測。
參考圖2，本實施例靶材的檢測方法，包括如下步驟 步驟S21,提供銅耙材的標(biāo)準(zhǔn)試樣。
步驟S22,使用超聲波探傷儀對所述銅靶材的標(biāo)準(zhǔn)試樣進行檢測，其中，
超聲波頻率選擇為5MHz。
步驟S23，計算超聲波探傷儀檢測到的所述銅靶材的標(biāo)準(zhǔn)試樣的缺陷率。 步驟S24,判斷所述計算得到的缺陷率是否超過預(yù)設(shè)范圍，若是則執(zhí)行步
驟S25，若否則執(zhí)行步驟S26。步驟S25,調(diào)整超聲波探傷儀的控制參數(shù)，接著執(zhí)行步驟S22。 步驟S26,提供擴散焊后的銅靶材。
步驟S27，使用超聲波探傷儀對所述擴散焊后的銅靶材進行檢測，其中，
超聲波頻率選擇為5MHz。
步驟S28,根據(jù)超聲波檢測結(jié)果，評估銅靶材焊接表面的焊接質(zhì)量。
下面結(jié)合圖3和4對圖2所示的各步驟進行詳細說明。
步驟S21,提供銅靶材的標(biāo)準(zhǔn)試樣。請參考圖3，其是一種銅靶材的標(biāo)準(zhǔn)
試樣的示意圖，其是針對采用擴散焊方式焊接的銅靶材可能出現(xiàn)的焊接缺陷
而設(shè)計的，其中，標(biāo)準(zhǔn)試樣31具有焊接缺陷31a。銅靶材的標(biāo)準(zhǔn)試樣31與擴
散后的銅靶材具有相同的性能。
步驟S22,使用超聲波探傷儀對所述銅靶材的標(biāo)準(zhǔn)試樣進行檢測，其中，
超聲波頻率選擇為5MHz。請參考圖4，其是用超聲波探傷儀對目標(biāo)檢測物進
行檢測的示意圖。
如圖4所示，目標(biāo)探測物40，即圖3所示的銅靶材的標(biāo)準(zhǔn)試樣被放置在 水中，焊接缺陷面朝上。超聲波探傷儀包括超聲波#1頭41、超聲波探頭架42 和控制系統(tǒng)(圖中未示出)。超聲波探頭41用于發(fā)送超聲波和接收超聲 射，超聲波探頭架42用于帶動超聲波探頭41移動。本實施例中，超聲波探 頭41伸入水中的深度hl為6 ~ 10mm,超聲波探頭架42距目標(biāo)探測物40頂 面的3巨離h2為95mm。
考慮到超聲波對擴散焊后的銅靶材的穿透能力，本實施例中，超聲波探 傷儀的工作頻率選擇為5MHz。 一般，超聲波探傷儀還包括有過濾器，用于對 超聲波進行濾波，以消除外界噪聲干擾，達到更準(zhǔn)確的檢測結(jié)果。本實施例 中，針對選擇的超聲波頻率為5MHz,過濾器的頻率選擇為2MHz。
測試時，超聲波探傷儀的控制系統(tǒng)控制移動超聲波探頭架42,以帶動超 聲波探頭41的移動，使得超聲波探頭41發(fā)出的超聲波可以在目標(biāo)探測物40的整個表面上傳播，超聲波探頭移動的步長(包括水平方向和豎直方向移動
的距離)可以根據(jù)目標(biāo)探測物40的大小來調(diào)節(jié)。當(dāng)超聲波遇到異質(zhì)界面(如 焊接缺陷)時，部分聲波會被反射并被超聲波探頭41接收，超聲波探傷儀的 控制系統(tǒng)會將反射的超聲波信號轉(zhuǎn)換為電信號，通過分析所述轉(zhuǎn)換的電信號， 可以得到缺陷位置、大小和形狀等定量化結(jié)果。
步驟S23，計算超聲波探傷儀檢測到的所述銅靶材的標(biāo)準(zhǔn)試樣的缺陷率。 其中，缺陷率=缺陷面積/目標(biāo)探測物面積(％)。具體來說，圖4中，標(biāo)準(zhǔn)試 樣31的缺陷率-缺陷31a的面積/標(biāo)準(zhǔn)試樣31的面積(％)。
步驟S24，判斷所述計算得到的缺陷率是否超過預(yù)設(shè)范圍，若是則執(zhí)行步 驟S25,若否則執(zhí)行步驟S26。本實施例中，標(biāo)準(zhǔn)試樣31的缺陷率的預(yù)設(shè)范 圍設(shè)定為7 ~ 10%。若計算得到的標(biāo)準(zhǔn)試樣31的缺陷率在7 ~ 10%內(nèi)，說明超 聲波探傷儀處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)，則執(zhí)行步驟S26。否則，則執(zhí)行步驟S25。
步驟S25，調(diào)整超聲波探傷儀的控制參數(shù)，接著執(zhí)行步驟S22。超聲波探 傷儀包括多個可調(diào)的控制參數(shù)，例如，工作頻率、增益控制、衰減控制、步 長調(diào)節(jié)和感度調(diào)節(jié)等等。經(jīng)發(fā)明人研究和分析發(fā)現(xiàn)，針對不同材料的靶材和 不同的焊接方式，可以對應(yīng)設(shè)置不同的超聲波探傷儀的感度范圍，以確保其 檢測穩(wěn)定性，感度又稱為探傷靈敏度。本實施例中，針對擴散焊和銅靶材， 將感度控制在31 33dB的范圍內(nèi)，可以提高超聲波檢測的穩(wěn)定性，感度可以 進行微調(diào)。在對感度進行微調(diào)后，繼續(xù)執(zhí)行步驟S22,再對所述銅靶材的標(biāo)準(zhǔn) 試樣進行檢測并計算缺陷率。
步驟S26，提供擴散焊后的銅靶材。所述擴散焊后的銅靶材包括銅靶材和 與其結(jié)合的背板(例如銅背板)。
步驟S27,使用超聲波探傷儀對所述擴散焊后的銅靶材進行檢測，其中， 超聲波頻率選擇為5MHz。對所述擴散焊后的銅靶材進行檢測與步驟S22基本 相同，不同的是，圖4中的目標(biāo)探測物40為擴散焊后的銅靶材，超聲波探頭41產(chǎn)生的超聲波在銅靶材的焊接表面(例如，銅-銅擴散焊層)傳播，以檢測 銅耙材的擴散焊接質(zhì)量。
步驟S28,根據(jù)超聲波檢測結(jié)果，評估銅靶材焊接表面的焊接質(zhì)量。選用 5MHz的超聲進行檢測，在大面積擴散焊焊接及缺陷尺寸較大時檢測效果很 好，可以直接從超聲波探頭接收的反射波的高度來判斷界面質(zhì)量；對于細小 的缺陷，通過將反射的超聲波信號轉(zhuǎn)換為電信號并對其進行分析，可以獲取 缺陷的位置、大小和形狀，從而實現(xiàn)對焊接質(zhì)量好壞的定性和定量的評估， 并且，通過檢測能計算出0.00%的缺陷(計算出的缺陷率可以精確到小數(shù)點后 兩位)。
綜上所述，上述實施例釆用超聲波對擴散焊后的銅靶材進行焊接質(zhì)量檢 測，其無需破壞銅靶材，通過對超聲波信號特征和擴散焊缺陷特征的分析， 可以得到擴散焊焊接的缺陷位置、大小和形狀評價的定量化直觀結(jié)果，從而 提高了擴散焊焊接質(zhì)量檢測的客觀性和可靠性，并且減少了擴散焊焊接缺陷 檢測的漏檢和誤檢問題。
雖然本發(fā)明已以較佳實施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。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)，均可作各種更動與修改， 因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種靶材的檢測方法，其特征在于，包括提供擴散焊后的靶材，所述靶材為銅或銅合金；對所述靶材進行超聲波檢測，其中，所述超聲波的頻率為2～8MHz。
2. 如權(quán)利要求1所述的靶材的檢測方法，其特征在于，所述超聲波的頻率為 5MHz。
3. 如權(quán)利要求2所述的靶材的檢測方法，其特征在于，對所述靶材進行超聲 波檢測是用超聲波探傷儀對所述靶材進行檢測。
4. 如權(quán)利要求3所述的靶材的檢測方法，其特征在于，在對所述靶材進行超 聲波檢測前還包括用超聲波探傷儀對所述靶材的標(biāo)準(zhǔn)試樣進行檢測。
5. 如權(quán)利要求4所述的靶材的檢測方法，其特征在于，所述用超聲波探傷儀 對所述耙材的標(biāo)準(zhǔn)試樣進行檢測包括計算所述靶材的標(biāo)準(zhǔn)試樣的缺陷率； 在計算所得的缺陷率超出預(yù)設(shè)范圍時調(diào)整超聲波探傷儀的感度。
6. 如權(quán)利要求5所述的靶材的檢測方法，其特征在于，所述標(biāo)準(zhǔn)試樣的缺陷 率的預(yù)設(shè)范圍設(shè)定為7 ~ 10%，所述超聲波探傷儀的感度為31 ~ 33dB。
7. 如權(quán)利要求3所述的靶材的檢測方法，其特征在于，所述超聲波檢測是以 水為介質(zhì)。
8. 如權(quán)利要求7所述的靶材的檢測方法，其特征在于，所述超聲波探傷儀包 括發(fā)送超聲波和接收超聲波反射的超聲波探頭，所述超聲波探頭伸入水中的 深度為6~ 10mm。
9. 如權(quán)利要求7所述的靶材的檢測方法，其特征在于，所述超聲波探傷儀還 包括對所述超聲波進行濾波的過濾器，所述過濾器的頻率為2MHz。
10. 如權(quán)利要求7所述的靶材的檢測方法，其特征在于，所述超聲波探傷儀還 包括帶動超聲波探頭進行移動的超聲波探頭架，所述超聲波探頭架與靶材頂 面的3巨離為95mm。
全文摘要
一種靶材的檢測方法，包括提供擴散焊后的靶材，所述靶材為銅或銅合金；對所述靶材進行超聲波檢測，其中，所述超聲波的頻率為2～8MHz。所述靶材的檢測方法無需破壞靶材，同時可以提高焊接質(zhì)量檢測的客觀性和可靠性。
文檔編號G01N29/04GK101639461SQ20091014898
公開日2010年2月3日 申請日期2009年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月16日
發(fā)明者慶 劉, 周友平, 姚力軍, 杰 潘, 王學(xué)澤, 陳勇軍 申請人:寧波江豐電子材料有限公司