本发明属于靶材装配领域，涉及一种铝靶材的装配方法，尤其涉及一种铝靶材与铝合金背板的装配方法。
背景技术：
：包套：一种密闭容器，用来放置制品，焊接后需将包套抽真空至一定真空度才能进行热等静压，如生产过程中漏气会导致包套鼓包膨胀。固溶处理：指将合金加热到高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺。时效处理：指金属经固溶处理，从高温淬火或经过一定程度的冷加工变形后，在较高的温度放置或室温保持其性能，形状，尺寸随时间而变化的热处理工艺。一般地讲，经过时效，硬度和硬度有所增加，塑性韧性和内应力则有所降低。铝靶材组件：一种由背板和铝靶结合制成，应用于半导体领域的组件。现有铝合金背板和铝靶材扩散焊接温度在400℃以上，在此温度下铝靶材晶粒容易长大，且背板硬度会明显下降。其他低温焊接方法难以同时满足焊接结合率、结合强度等要求。cn104625389a公开了一种集成电路封装材料用铝合金溅射靶材的焊接方法，包括：在靶材焊接面上加工出一定形状尺寸的凸齿，在背板上加工出对应的凹槽，将靶材与背板进行装配组合后，放入包套进行真空封焊，然后采用热等静压的方法使材料完全填充凹槽，将靶材与背板连接。由于焊接温度低，可避免铝合金晶粒长大，靶材与背板之间焊接强度大，并且靶材整体变形小，有利于后期加工。该方法需要在靶材焊接面加工凸齿，又要在背板上加工出尺寸对应的凹槽，加工工艺复杂，不适用于大规模生产。技术实现要素：为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种铝靶材与铝合金背板的装配方法，所述装配方法在不影响铝靶材晶粒大小的同时有效提高了铝合金背板的硬度，也可以保证背板和铝靶材有较高的焊接结合强度。为达到上述技术效果，本发明采用以下技术方案：本发明提供一种铝靶材与铝合金背板的装配方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)对所述铝合金背板进行固溶处理和时效处理，得到硬度增强铝合金背板；(2)对步骤(1)得到的所述硬度增强铝合金背板的焊接面进行车削螺纹，并对所述铝靶材以及铝合金背板进行酸洗处理，得到预处理后的铝靶材以及铝合金背板；(3)将所述预处理后的铝靶材以及铝合金背板进行装配并置于包套中，抽真空后进行热等静压焊接。本发明中，由于铝靶组件的铝合金背板原材料硬度较低，而半导体溅射机台使用时需要的硬度较高，可以对铝靶材组件的铝合金背板进行固溶时效热处理使其背板硬度达到要求。铝合金背板固溶热处理温度为450～550℃，时效热处理温度为150～300℃。如先将铝靶材和背板焊接绑定再进行背板的固溶时效强化，会引起铝靶材的晶粒长大，最终不能满足客户的使用要求。因此需先将背板固溶时效强化后再与靶材焊接绑定，且焊接方法要保证足够的焊接结合强度、靶材晶粒不长大、背板硬度不下降。作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述固溶处理的温度为450～500℃，如455℃、460℃、465℃、470℃、475℃、480℃、485℃、490℃或495℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，步骤(1)所述固溶处理的时间为0.5～2h，如0.6h、0.7h、0.8h、0.9h、1.0h、1.1h、1.2h、1.3h、1.4h、1.5h、1.6h、1.7h、1.8h或1.9h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，步骤(1)所述固溶处理后进行水冷。作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述时效处理的温度为150～300℃，如160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、210℃、220℃、230℃、240℃、250℃、270℃、280℃或290℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，步骤(1)所述时效处理的时间为2～5h，如2.5h、3h、3.5h、4h或4.5h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，步骤(1)所述时效处理后进行空冷。作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述车削螺纹的尺寸为(0.45～0.85)mm*(0.15～0.6)mm，如0.50*0.55、0.55*0.45、0.60*0.40、0.65*0.35、0.70*0.25、0.75*0.20或0.80*0.18等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述酸洗的时间为1～5min，如1.5min、2min、2.5min、3min、3.5min、4min或4.5min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述酸洗的酸液为硝酸和氢氟酸的混合溶液。优选地，所述硝酸和氢氟酸的摩尔比为1～2:1，如1.1:1、1.2:1、1.3:1、1.4:1、1.5:1、1.6:1、1.7:1、1.8:1或1.9:1等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述酸洗后，对所述铝靶材以及铝合金背板进行真空干燥。优选地，所述真空干燥的温度为50～90℃，如55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃或85℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述真空干燥的时间为0.5～3h，如1.0h、1.5h、2.0h或2.5h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。作为本发明优选的技术方案，步骤(3)所述抽真空使包套内气体压强小于10-3pa，如1×10-5、2×10-5、5×10-5、8×10-5、1×10-4、2×10-4、5×10-4或8×10-4等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。作为本发明优选的技术方案，步骤(3)所述热等静压焊接的温度为200～300℃，如210℃、220℃、230℃、240℃、250℃、260℃、270℃、280℃或290℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，步骤(3)所述热等静压焊接的压力为80～120mpa，如85mpa、90mpa、95mpa、100mpa、105mpa、110mpa或115mpa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。作为本发明优选的技术方案，上述铝靶材与铝合金背板的装配方法包括以下步骤：(1)对所述铝合金背板进行固溶处理和时效处理，所述固溶处理的温度为450～500℃，时间为0.5～2h，所述固溶处理后进行水冷，所述时效处理的温度为150～300℃，时间为2～5h，所述时效处理后进行空冷，得到硬度增强铝合金背板；(2)对步骤(2)得到的所述硬度增强铝合金背板的焊接面进行车削螺纹，所述车削螺纹的尺寸为(0.45～0.85)mm*(0.15～0.6)mm，并使用硝酸和氢氟酸的混合溶液对所述铝靶材以及铝合金背板进行酸洗处理1～5min，50～90℃下真空干燥0.5～3h得到预处理后的铝靶材以及铝合金背板；(3)将所述预处理后的铝靶材以及铝合金背板进行装配并置于包套中，抽真空后进行热等静压焊接，所述热等静压焊接的温度为200～300℃，压力为80～120mpa。与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：本发明提供一种铝靶材与铝合金背板的装配方法，所述装配方法在不影响铝靶材晶粒大小的同时有效提高了铝合金背板的硬度，也可以保证背板和铝靶材有较高的焊接结合强度。附图说明图1为本发明提供的铝靶材与铝合金背板的装配方法的流程示意图。下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。具体实施方式下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：实施例1本实施例提供一种铝靶材与铝合金背板的装配方法，所述方法包括以下步骤：(1)对所述铝合金背板进行固溶处理和时效处理，所述固溶处理的温度为450℃，时间为2h，所述固溶处理后进行水冷，所述时效处理的温度为150℃，时间为5h，所述时效处理后进行空冷，得到硬度增强铝合金背板；(2)对步骤(2)得到的所述硬度增强铝合金背板的焊接面进行车削螺纹，所述车削螺纹的尺寸为0.45mm*0.15mm，并使用硝酸和氢氟酸的混合溶液对所述铝靶材以及铝合金背板进行酸洗处理1min，50℃下真空干燥3h得到预处理后的铝靶材以及铝合金背板；(3)将所述预处理后的铝靶材以及铝合金背板进行装配并置于包套中，抽真空后进行热等静压焊接，所述热等静压焊接的温度为200℃，压力为120mpa。实施例2本实施例提供一种铝靶材与铝合金背板的装配方法，所述方法包括以下步骤：(1)对所述铝合金背板进行固溶处理和时效处理，所述固溶处理的温度为500℃，时间为0.5h，所述固溶处理后进行水冷，所述时效处理的温度为300℃，时间为2h，所述时效处理后进行空冷，得到硬度增强铝合金背板；(2)对步骤(2)得到的所述硬度增强铝合金背板的焊接面进行车削螺纹，所述车削螺纹的尺寸为0.85mm*0.6mm，并使用硝酸和氢氟酸的混合溶液对所述铝靶材以及铝合金背板进行酸洗处理5min，90℃下真空干燥0.5h得到预处理后的铝靶材以及铝合金背板；(3)将所述预处理后的铝靶材以及铝合金背板进行装配并置于包套中，抽真空后进行热等静压焊接，所述热等静压焊接的温度为300℃，压力为80mpa。实施例3本实施例提供一种铝靶材与铝合金背板的装配方法，所述方法包括以下步骤：(1)对所述铝合金背板进行固溶处理和时效处理，所述固溶处理的温度为480℃，时间为1.8h，所述固溶处理后进行水冷，所述时效处理的温度为180℃，时间为4.5h，所述时效处理后进行空冷，得到硬度增强铝合金背板；(2)对步骤(2)得到的所述硬度增强铝合金背板的焊接面进行车削螺纹，所述车削螺纹的尺寸为0.50mm*0.25mm，并使用硝酸和氢氟酸的混合溶液对所述铝靶材以及铝合金背板进行酸洗处理2min，60℃下真空干燥2.5h得到预处理后的铝靶材以及铝合金背板；(3)将所述预处理后的铝靶材以及铝合金背板进行装配并置于包套中，抽真空后进行热等静压焊接，所述热等静压焊接的温度为220℃，压力为110mpa。实施例4本实施例提供一种铝靶材与铝合金背板的装配方法，所述方法包括以下步骤：(1)对所述铝合金背板进行固溶处理和时效处理，所述固溶处理的温度为470℃，时间为1.5h，所述固溶处理后进行水冷，所述时效处理的温度为250℃，时间为3.5h，所述时效处理后进行空冷，得到硬度增强铝合金背板；(2)对步骤(2)得到的所述硬度增强铝合金背板的焊接面进行车削螺纹，所述车削螺纹的尺寸为0.65*0.30，并使用硝酸和氢氟酸的混合溶液对所述铝靶材以及铝合金背板进行酸洗处理3min，80℃下真空干燥1.5h得到预处理后的铝靶材以及铝合金背板；(3)将所述预处理后的铝靶材以及铝合金背板进行装配并置于包套中，抽真空后进行热等静压焊接，所述热等静压焊接的温度为250℃，压力为100mpa。对比例1本对比例中，除了先将铝靶材与铝合金背板进行装配，再进行步骤(1)的固溶处理和时效处理外，其余条件均与实施例4相同。对比例1的操作会使铝靶晶粒长大。实施例1-4以及对比例1中使用的铝靶材为纯度99.999％的al，使用的铝合金背板的牌号为a2024。对实施例1-4装配后得到的铝靶的铝靶材与铝合金背板的结合强度，以及铝合金背板的硬度进行测试，其结果如表1所示。其中，铝合金背板的硬度的测试方法为维氏硬度测试方法。采用拉伸法测试结合强度，取直径35mm的圆柱形式样，两端加力直至两种焊接材料分离，记录分离时所加力的大小，强度＝力/圆柱式样截面积。表1结合强度/mpa维氏硬度/hv实施例121131实施例237118实施例327135实施例430128申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属
技术领域：
的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。当前第1页1 2 3
技术特征：1.一种铝靶材与铝合金背板的装配方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)对所述铝合金背板进行固溶处理和时效处理，得到硬度增强铝合金背板；
(2)对步骤(1)得到的所述硬度增强铝合金背板的焊接面进行车削螺纹，并对所述铝靶材以及铝合金背板进行酸洗处理，得到预处理后的铝靶材以及铝合金背板；
(3)将所述预处理后的铝靶材以及铝合金背板进行装配并置于包套中，抽真空后进行热等静压焊接。
2.根据权利要求1所述的装配方法，其特征在于，步骤(1)所述固溶处理的温度为450～500℃；
优选地，步骤(1)所述固溶处理的时间为0.5～2h；
优选地，步骤(1)所述固溶处理后进行水冷。
3.根据权利要求1或2所述的装配方法，其特征在于，步骤(1)所述时效处理的温度为150～300℃；
优选地，步骤(1)所述时效处理的时间为2～5h；
优选地，步骤(1)所述时效处理后进行空冷。
4.根据权利要求1-3任一项所述的装配方法，其特征在于，步骤(2)所述车削螺纹的尺寸为(0.45～0.85)mm*(0.15～0.6)mm。
5.根据权利要求1-4任一项所述的装配方法，其特征在于，步骤(2)所述酸洗的时间为1～5min。
6.根据权利要求1-5任一项所述的装配方法，其特征在于，步骤(2)所述酸洗的酸液为硝酸和氢氟酸的混合溶液；
优选地，所述硝酸和氢氟酸的摩尔比为1～2:1。
7.根据权利要求1-6任一项所述的装配方法，其特征在于，步骤(2)所述酸洗后，对所述铝靶材以及铝合金背板进行真空干燥；
优选地，所述真空干燥的温度为50～90℃；
优选地，所述真空干燥的时间为0.5～3h。
8.根据权利要求1-7任一项所述的装配方法，其特征在于，步骤(3)所述抽真空使包套内气体压强小于10-3pa。
9.根据权利要求1-8任一项所述的装配方法，其特征在于，步骤(3)所述热等静压焊接的温度为200～300℃；
优选地，步骤(3)所述热等静压焊接的压力为80～120mpa。
10.根据权利要求1-9任一项所述的装配方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)对所述铝合金背板进行固溶处理和时效处理，所述固溶处理的温度为450～500℃，时间为0.5～2h，所述固溶处理后进行水冷，所述时效处理的温度为150～300℃，时间为2～5h，所述时效处理后进行空冷，得到硬度增强铝合金背板；
(2)对步骤(2)得到的所述硬度增强铝合金背板的焊接面进行车削螺纹，所述车削螺纹的尺寸为(0.45～0.85)mm*(0.15～0.6)mm，并使用硝酸和氢氟酸的混合溶液对所述铝靶材以及铝合金背板进行酸洗处理1～5min，50～90℃下真空干燥0.5～3h得到预处理后的铝靶材以及铝合金背板；
(3)将所述预处理后的铝靶材以及铝合金背板进行装配并置于包套中，抽真空后进行热等静压焊接，所述热等静压焊接的温度为200～300℃，压力为80～120mpa。
技术总结本发明提供一种铝靶材与铝合金背板的装配方法，所述方法包括以下步骤：(1)对所述铝合金背板进行固溶处理和时效处理，得到硬度增强铝合金背板；(2)对步骤(1)得到的所述硬度增强铝合金背板的焊接面进行车削螺纹，并对所述铝靶材以及铝合金背板进行酸洗处理，得到预处理后的铝靶材以及铝合金背板；(3)将所述预处理后的铝靶材以及铝合金背板进行装配并置于包套中，抽真空后进行热等静压焊接。所述装配方法在不影响铝靶材晶粒大小的同时有效提高了铝合金背板的硬度，也可以保证背板和铝靶材有较高的焊接结合强度。
技术研发人员：姚力军;边逸军;潘杰;王学泽;陈石;廖培君
受保护的技术使用者：宁波江丰电子材料股份有限公司
技术研发日：2020.11.19
技术公布日：2021.03.12
