本发明属于溅射靶材制造技术领域，尤其涉及一种溅射铜环与固定组件的焊接方法。
背景技术：
磁控溅射是利用高能粒子轰击高纯靶材靶面，使靶材原子获得能量克服表面逸出功而从表面逸出沉积到基板上形成薄膜层。利用磁控溅射工艺可以在晶圆表面镀上金属、合金或电介质薄膜。但是高能粒子从各个方向轰击靶材导致逸出的靶材原子方向性差。不同方向的靶材原子沿直线到达基板表面会降低基板各部分沉积的薄膜层的均匀性，尤其当基板特征尺寸小，填孔深宽比大的情况下，靶材原子仅有一部分能垂直沉积到基底上，而大深宽比的台阶孔容易被堵住形成孔洞。
采用准直溅射可以在接触孔的底部、通孔的侧壁和台阶的侧壁获得良好的覆盖效果。准直溅射的方法是在靶材和基板之间设置一个与靶材相同材质的溅射环,在溅射环上施加射频电源后形成高密度等离子区，从靶材逸出的原子在等离子区被电离成带电粒子，不同方向运动的带电粒子在靶材和基板之间的电场作用下都垂直方向沉积于基板上，对深孔沉积效果良好；溅射环还可以吸附溅射过程中产生的颗粒物，防止基板被污染破坏。
溅射环的结构包括环体和固定组件，环体与固定组件采用焊接的方法连接为一体形成溅射环组件，从而在使用时固定在溅射腔室中。为充分发挥溅射环组件的准直溅射和吸附颗粒作用，避免焊接处产生放电和脱落，对焊接质量要求较高。
中国专利公开号为cn105436687a的专利，公开了一种聚焦环组件的焊接方法，该方法采用激光点焊或者氩弧焊点焊将多个待焊组件全部初步固定在聚焦环外侧面，再将聚焦环组合件置于焊接室中，抽真空处理后，对初步固定的固定组件逐个进行焊接。
中国专利公开号为cn102990234a的专利，公开了一种溅射钽环件凸台和环体的焊接方法，该方法采用激光点焊将所有凸台固定在环件上，再进行电子束焊接。激光点焊借助焊接保护气罩实现，焊接保护气罩为与凸台同轴的具有进出气孔的锥台，凸台嵌入到锥台腔内，通过定位板将锥台固定在环件上。该点焊方式可确保焊接点有充足的气体保护，避免严重氧化，并在点焊完成后进行酸洗，彻底去除焊接点处的表面氧化。点焊完成后将环件装夹在三爪卡盘上完成多个凸台的焊接。
中国专利公开号为cn102990216a的专利，提供了一种一次真空将溅射钽环件凸台焊接在环体上的方法，该方法采用夹具来实现凸台的固定，夹具将环件加紧，利用捆绑丝将凸台固定在夹具上，将所有凸台与环体固定后进行电子束焊接，只需抽一次真空即可完成所有凸台的焊接。
中国专利公开号为cn105436687a和cn102990234a的专利，采用氩弧焊或激光焊点焊固定组件时，相当于在电子束焊接之外又引入了第二种焊接方式，必须考虑到高温氧化问题以及焊点直径问题，如果焊点尺寸过大，电子束焊接时有可能覆盖不完全。中国专利公开号为cn102990216a的专利，采用捆绑丝固定组件，电子束焊接时温度高，存在将捆绑丝熔断的风险。
综上，如何对组件进行固定，规避以上风险，简化组件固定工序，提高生产效率，同时降低了生产成本，已经成为亟需解决的问题。
技术实现要素：
为了克服现有技术存在的一系列缺陷，本发明的目的在于针对上述问题，提供一种溅射铜环与固定组件的焊接方法，其特征在于，具体操作步骤为：
步骤1：提供溅射铜环100和固定组件102，并在溅射铜环100上开设有凹槽101以安装固定组件102；
步骤2：将固定组件102放入凹槽101内，采用铆合的方式将固定组件102初步固定于溅射铜环100上；
步骤3：安装溅射铜环100和固定组件102的组合体于焊接室的工装卡具上；
步骤4：抽真空；
步骤5：电子束焊接。
优选的，步骤1中，凹槽(101)的直径和固定组件102的底座直径的基本尺寸a相同，凹槽(101)的直径尺寸设置上公差,即为a(0， 0.1)mm，固定组件102的底座直径设置下公差，即为a(-0.1，0)mm，凹槽101的深度比固定组件102的底座高度大0.1～0.5mm。
优选的，步骤2中，放入凹槽101中的所有固定组件102的排气孔都朝同一方向。
优选的，步骤2中，铆合点数量为4～6个，且均匀分布。
优选的，铆合点直径保持在1.0～1.5mm，保证覆盖凹槽101侧壁与固定组件102底座圆周之间的缝隙，且铆合点在后续的电子束焊接中被完全覆盖。
优选的，步骤2中，铆合固定时，粘贴胶带以保护溅射环体100的表面和固定组件102。
优选的，步骤3中，安装完毕的溅射铜环100和固定组件102的组合体进入焊接腔室，调节其位置使其中一个固定组件102竖直。
优选的，步骤5中，电子束焊接时具体操作为先在不同于铆合点的位置用四点点焊进一步固定组件102，再在焊缝位置处圈焊两圈；然后重复步骤3、4和5，依次焊接所有的固定组件102。
优选的，步骤5中，焊接束流为10～17ma，焊接电压为120kv～150kv，焊接速度为2.5～3r/min。
优选的，焊接前的凹槽101的角度与焊接后固定组件102的角度差＜0.5°。
与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：
1)本发明采用冲头机械铆合的方式将固定组件初步固定于溅射铜环上，简化了组件固定工序，提高了生产效率，同时降低了生产成本；
2)本发明将溅射铜环上的凹槽直径与组件底座直径紧密间隙配合，同时保证了焊接时凹槽与组件同心，避免了成品铜环因组件的角度偏差导致无法安装；
3)本发明优化了溅射铜环上的凹槽深度与固定组件底座高度的尺寸公差，使焊缝饱满美观。
附图说明
图1为本发明一种溅射铜环与固定组件的焊接方法中溅射铜环的结构示意图；
图2为本发明一种溅射铜环与固定组件的焊接方法中溅射铜环与固定组件初步固定示意图；
图3为本发明一种溅射铜环与固定组件的焊接方法中溅射铜环与固定组件机械铆合固定示意图；
图4为本发明优选实施例1-5中焊接焊缝正面形貌示意图；
图5为本发明优选实施例1-5中焊接焊缝背面形貌示意图；
图6为本发明对比实施例1中焊缝正面崩坑；
图7为本发明对比实施例1中焊缝深度示意图；
图8为本发明对比实施例2中焊缝深度示意图
图9为本发明对比实施例2中焊缝背面严重凸起的示意图
图10为本发明对比实施例3中焊缝凹陷示意图。
图中附图标记为：
100-溅射铜环，101-凹槽，102-固定组件，200-冲头。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面通过参考附图描述的实施例以及方位性的词语均是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图对本发明的一种溅射铜环与固定组件的焊接方法进行详细描述。
本发明的一个宽泛实施例中，参照附图1-2，一种溅射铜环与固定组件的焊接方法，具体操作步骤为：
步骤1：提供公差配合良好的溅射铜环100和固定组件102，且溅射铜环100上开设有凹槽101以安装固定组件102；
步骤2：将固定组件102放入凹槽101内，采用冲头机械铆合的方式将固定组件102初步固定于溅射铜环100上；
步骤3：安装溅射铜环100和固定组件102的组合体于焊接室的工装卡具上；
步骤4：抽真空；
步骤5：电子束焊接。
优选的，步骤1中，凹槽101的直径为a(0， 0.1)mm，固定组件102的底座直径为a(-0.1，0)mm，凹槽101的深度比固定组件102的底座高度大0.1～0.5mm。
优选的，步骤2中，将固定组件102放入溅射铜环100的凹槽101中之前，先用酒精将凹槽101和固定组件102的底座擦拭干净并吹干，且放入凹槽101中的所有固定组件102的排气孔都朝同一方向。
优选的，步骤2中，冲头机械铆合固定组件102所使用的工具是普通a型冲头200。
优选的，步骤2中，铆合点数量为4～6个，且均匀分布。
优选的，步骤2中，铆合点直径保持在1.0～1.5mm，保证覆盖凹槽101侧壁与固定组件102底座圆周之间的缝隙，且铆合点在后续的电子束焊接中被完全覆盖。
优选的，步骤2中，铆合固定时，粘贴胶带保护溅射环体100的表面和固定组件102。
优选的，步骤3中，安装完毕的溅射铜环100和固定组件102的组合体进入焊接腔室，调节其位置使其中一个固定组件102竖直。
优选的，步骤5中，电子束焊接时具体操作为先在不同于铆合点的位置用四点点焊进一步固定组件，再在焊缝位置处圈焊两圈；重复步骤3、4和5，依次焊接所有的固定组件102。
优选的，步骤5中，焊接束流为10～17ma，焊接电压为120kv～150kv，焊接速度为2.5～3r/min。
下面结合附图，列举本发明的优选实施例，对本发明作进一步的详细说明。
实施例1-5
首先提供溅射铜环100和固定组件102，请参考附图1和附图2；所述溅射铜环100是闭合的圆，壁厚为3.3mm；溅射铜环100上铣有凹槽101以安装固定组件102，凹槽101和固定组件102的数量分别为7个，凹槽101之间的角度以产品设计要求为准；凹槽101的直径为25.4(0， 0.1)mm，固定组件102底座直径为25.4(-0.1，0)mm，二者按此公差配合，如果配合间隙过大，溅射铜环100与固定组件102之间的待焊部位间隙大，会影响固定组件102初步固定的效果，导致焊接质量差；配合间隙过大还可能导致固定组件102与凹槽101不同心，焊接完成后固定组件102存在角度偏差，不符合产品设计要求，客户无法安装；凹槽101深度为1.8±0.1mm，固定组件102的底座高度为1.5±0.1mm，二者相差过大会使溅射铜环100和固定组件102的焊接平面不在一水平面，影响焊接质量和美观性。
将固定组件102放入溅射铜环100的凹槽101中，放之前用酒精将凹槽101和固定组件102的底座擦拭干净并吹干，防止杂质污物在电子束焊接过程中产生飞溅；放入凹槽101的所有固定组件102的排气孔都朝同一方向。
将固定组件102放入凹槽101内，采用冲头200在固定组件102的底座圆周上进行机械铆合，铆合点数量为4～6个，且均匀分布；铆合点直径保持在1.0～1.5mm，保证可以覆盖凹槽101侧壁与固定组件102底座圆周之间的缝隙，且铆合点在后续的电子束焊接中可以被完全覆盖；铆合固定时粘贴胶带溅射铜环100的表面和固定组件102，避免划伤，机械铆合点见附图3。
初步固定完毕的溅射铜环100和固定组件102的组合体安装在电子束焊接的工装卡具上，安装完毕的溅射铜环100和固定组件102的组合体进入焊接腔室，调节待焊溅射铜环100的位置使第一个固定组件102竖直，然后抽真空准备焊接。
启动程序焊接，逐个焊接；具体操作为先在不同于铆合点的位置4点点焊进一步固定组件，焊点均匀分布；再在焊缝位置处圈焊两圈；第二圈焊接是为了对第一圈焊缝进行修饰，保证焊缝均匀；焊接完第一个固定组件102，根据固定组件102之间的角度转动转轴至下一个固定组件102到焊接口，按上述方法依次焊接所有固定组件102；其中，焊接束流10～17ma，焊接高压120kv～150kv，焊接速度2.5～3r/min；焊缝深度为1.8～2.3mm，焊缝正面饱满美观，焊缝背面有轻微的凸起，该凸起为正常的焊接痕迹；焊接前的凹槽101的角度与焊后固定组件102的角度基本一致，角度差＜0.5°，最低角度差可达0.061°，焊接综合效果较好，具体效果参阅附图4和附图5。
为了更好的体现本发明的先进性，列举以下对比实施例进行对比说明。
对比实施例1-3
对比实施例1和2在本发明权利保护范围外改变铆合点数量及焊接束流，对比实施例3在本发明权利保护范围外改变凹槽101与固定组件102底座的配合尺寸。
对比实施例1中，铆合点数量为3个，焊接束流9ma，焊缝深度为1.6mm，焊缝宽度较窄，焊缝背面略有轻微的凸起，焊接前的凹槽101的角度与焊后固定组件102的角度差为0.31°；该对比实施例中，焊缝深度仅为1.6mm，焊不到凹槽底部，客户使用过程中，存在脱焊的风险，整体焊接效果较差；该对比实施例中，机械铆合点数量为3个，在焊接过程中，电子束点焊时发现有两个固定组件出现了松动，且其中一个固定组件在圈焊过程中出现了崩坑，如附图6和附图7所示。
对比实施例2中铆合点数量为8个，焊接束流20ma，焊缝深度为2.5mm，焊缝背面凸起严重，焊接前的凹槽101的角度与焊后固定组件102的角度差为0.07°；该对比例中，焊缝深度为2.5mm，接近环体壁厚，焊缝背面严重凸起，焊接痕迹明显，影响美观性，该对比实施例中，机械铆合点数量为8个，由于凹槽直径仅为25.4(0， 0.1)mm，8个铆合点分布过于密集，且增加了工作量，焊接情况如附图8和附图9所示。
对比实施例3中，铆合点数量和焊接束流均在本发明权利保护范围内，但凹槽101的直径和固定组件102的底座直径均在本发明权利保护范围外，配合间隙为0.29mm，大于本发明权利保护范围内的0.2mm的间隙，焊缝深度为2.0mm，焊缝背面有轻微凸起，焊接前的凹槽101的角度与焊后固定组件102的角度差为0.587°，且焊后固定组件102的角度已经超出要求角度；该对比实施例中，凹槽101和固定组件102的底座配合间隙过大，焊缝有凹陷，影响美观性，且焊接前的凹槽101的角度与焊后固定组件102的角度差＞0.5°，极易导致焊后固定组件102的角度超出要求角度，焊接整体效果较差，如附图10。
为了更加清晰描述本发明，对优选实施例1-5以及对比实施例1-3的电子束焊接效果汇总到附表1中，其中，凹槽101的角度以某特定位置的两个相邻凹槽101的角度为例，且焊后固定组件102的角度与之对应。
附表1
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
1.一种溅射铜环与固定组件的焊接方法，其特征在于，具体操作步骤为：
步骤1：提供溅射铜环(100)和固定组件(102)，并在溅射铜环(100)上开设有凹槽(101)以安装固定组件(102)；
步骤2：将固定组件(102)放入凹槽(101)内，采用铆合的方式将固定组件(102)初步固定于溅射铜环(100)上；
步骤3：安装溅射铜环(100)和固定组件(102)的组合体于焊接室的工装卡具上；
步骤4：抽真空；
步骤5：电子束焊接。
2.根据权利要求1所述的一种溅射铜环与固定组件的焊接方法，其特征在于，步骤1中，凹槽(101)的直径和固定组件102的底座直径的基本尺寸a相同，凹槽(101)的直径尺寸设置上公差,即为a(0， 0.1)mm，固定组件102的底座直径设置下公差，即为a(-0.1，0)mm，凹槽(101)的深度比固定组件(102)的底座高度大0.1～0.5mm。
3.根据权利要求1所述的一种溅射铜环与固定组件的焊接方法，其特征在于，步骤2中，放入凹槽(101)中的所有固定组件(102)的排气孔都朝同一方向。
4.根据权利要求1或者3所述的一种溅射铜环与固定组件的焊接方法，其特征在于，步骤2中，铆合点数量为4～6个，且均匀分布。
5.根据权利要求4所述的一种溅射铜环与固定组件的焊接方法，其特征在于，铆合点直径保持在1.0～1.5mm，保证覆盖凹槽(101)侧壁与固定组件(102)底座圆周之间的缝隙，且铆合点在后续的电子束焊接中被完全覆盖。
6.根据权利要求1或者3所述的一种溅射铜环与固定组件的焊接方法，其特征在于，步骤2中，铆合固定时，粘贴胶带以保护溅射环体(100)的表面和固定组件(102)。
7.根据权利要求1所述的一种溅射铜环与固定组件的焊接方法，其特征在于，步骤3中，安装完毕的溅射铜环(100)和固定组件(102)的组合体进入焊接腔室，调节其位置使其中一个固定组件(102)竖直。
8.根据权利要求1所述的一种溅射铜环与固定组件的焊接方法，其特征在于，步骤5中，电子束焊接时具体操作为先在不同于铆合点的位置用四点点焊进一步固定组件(102)，再在焊缝位置处圈焊两圈；然后重复步骤3、4和5，依次焊接所有的固定组件(102)。
9.根据权利要求1或者8所述的一种溅射铜环与固定组件的焊接方法，其特征在于，步骤5中，焊接束流为10～17ma，焊接电压为120kv～150kv，焊接速度为2.5～3r/min。
10.根据权利要求1所述的一种溅射铜环与固定组件的焊接方法，其特征在于，焊接前的凹槽(101)的角度与焊接后固定组件(102)的角度差＜0.5°。
技术总结