专利名称：一种靶材与背板的连接结构的制作方法
技术领域：
本实用新型属于金属靶材与背板组件的连接结构技术领域，特别涉及一种靶材与背板的连接结构。
背景技术：
金属材料之间进行扩散焊接通常需要在真空条件下进行，保证材料的焊接界面不发生氧化，在受热受压条件下实现两金属块体表面原子间的相互扩散。采用真空扩散焊接炉或者真空热压炉等设备，在高真空和一定的温度压力条件下能够实现材料的扩散焊接。如果不采用上述设备，需要在大气条件下实现扩散焊接的话，通常要预先对焊金属组件进行真空包套或者进行惰性气体保护。近年来，发展出采用热等静压设备来进行材料的扩散焊接。热等静压扩散焊接同样需要预先对金属组件进行真空包套焊接处理。已有相关(《一种金属复合体包套真空焊接方法》，申请号CN96109741.8)对真空包套处理进行了详细的描述，该处理过程包括准备合适的包套材料，将包套材料焊接成适合放入金属组件的包套，对放有金属组件的包套进行加热、抽真空排气，最后再进行包套封口，在保证包套设计合理、不漏真空无缺陷的情况下，才能保证随后的扩散焊接不存在问题，而且扩散焊接完成后还要拆除包套。整个过程繁琐、加工时间长。高纯金属靶材是电子产品制造中重要的溅射镀膜原材料。靶材与背板组件的高强度连接通常需要采用扩散焊接的方式。一般在扩散焊接前也均需要制作真空包套再进行扩散焊接。国内外相关文献中对靶材与背板组件包套的结构、制作方法都进行了阐述。无论是在真空炉内还是采用包套处理进行热压或者热等静压的靶材与背板连接结构都是对金属组件进行整体真空防氧化处理。实际上，包括靶材与背板连接在内的大多数扩散焊接应用，金属组件需要进行真空防氧化保护的区域主要是扩散焊接界面，其他非焊接区域并不一定需要防护。
实用新型内容本实用新型与现有的单一的靶材与背板扩散连接结构不同，特别提供了一种靶材与背板的真空电子束焊接和扩散焊接双重连接结构，且仅对焊接面真空密封处理的靶材与背板连接结构。本实用新型的技术方案如下:本实用新型提供的靶材与背板的连接结构，背板上具有圆柱状凹槽，靶材沿厚度方向部分嵌入背板内部，凹槽直径与嵌入背板内部的靶材外径相配合，凹槽侧面与靶材之间为真空电子束封焊连接，凹槽底面与靶材之间为扩散焊接。一般来说，可选用的靶材形状如下:嵌入背板内部的靶材直径大于或等于未嵌入背板内部的靶材直径。靶材与背板连接完成后，将靶材与背板组件机加工出成品。所述背板表面的凹槽的深度为0.5 15mm。[0011]所述靶材与背板组件成品，靶材嵌入背板的深度控制在0.f 10mm。所述靶材与背板组件的电子束密封焊合时，焊接室真空度〈lXK^Pa。所述靶材与背板的连接包括高纯铝及铝合金靶材与铝背板、高纯铜及铜合金靶材与铜背板之间的连接。与已有方法相比，本实用新型具有以下特点:电子束焊接实现靶材边缘封焊，靶材与背板整体实现大面积扩散连接，双重保障焊接可靠性。通过真空条件下高能束将需要扩散焊接的结合面边缘焊合，精确实现扩散焊接区域的密封，在随后扩散焊接过程中实现致密扩散连接，无需整体进行包套或者真空保护。此外，在真空熔焊区域进行了结构设计，通过加工合适的凹槽使得靶材与背板之间形成良好配合，并且在电子束熔焊过程中不会因翘曲而出现未焊合的现象。本实用新型提供的连接结构省去了繁琐的包套处理工序，以及扩散焊接后的去包套工序，也不需要真空扩散焊接设备，具有加工工序少、工艺简单、成本低等优点。同时本连接结构增加了靶材的实际厚度，能够延长靶材的溅射时间，提高靶材使用寿命。本实用新型提供的连接结构适用于高纯铝及铝合金靶材与铝背板、高纯铜及铜合金靶材与铜背板之间的连接，实现电子束焊接和扩散焊接双重连接结构，不仅能保证靶材与背板的可靠连接，同时能增加靶材厚度、提高靶材使用寿命。
图1是需要进行扩散焊接的圆形金属靶材与背板，I为靶材，包括高纯铝及铝合金、高纯铜及铜合金；2为 背板，包括铝合金和铜合金，其中Hl为凹槽深度。图2是需要进行连接的圆形金属靶材与背板装配示意图，靶材与背板紧密配合，防止在真空熔焊过程中因翘曲而出现未焊合的现象。图3为将装配好的圆形金属靶材与背板通过真空封焊焊合在一起的示意图。la、2a分别代表待扩散焊接的表面，其中2a为加工成具有一定粗糙度的表面，3代表熔焊形成的焊缝，W代表焊缝宽度，H2代表焊缝深度。图4为将靶材与背板组件按照图纸尺寸要求进行加工完成的示意图，H3代表加工后成品中靶材嵌入背板凹槽中的深度，4代表扩散焊接层。
具体实施方式
下面的实施例可以使本专业技术人员更全面的理解本实用新型，但不以任何方式限制本实用新型。一种靶材与背板的连接结构，背板上具有圆柱状凹槽，靶材沿厚度方向部分嵌入背板内部，凹槽直径与嵌入背板内部的靶材外径相配合，凹槽侧面与靶材之间为真空电子束封焊连接，凹槽底面与靶材之间为扩散焊接。具体如下:实施例1高纯AlCu0.5合金和6061A1合金的高强度连接结构。通过数控车床将6061A1待焊面加工出一定粗糙度的表面，背板凹槽的加工深度Hl为6mm。AlCu0.5靶材I和背板2表面清洗干净后，在真空条件下进行电子束焊接，通过抽真空排出靶材板坯和背板之间残存的空气，焊接真空度为0.SXlO-1Pa,图3所示为两者焊合在一起，3是电子束焊缝，焊缝深度(H2)约8mm，焊缝宽度(W)约为3mm。将焊合的组件直接进行大气条件下的热压处理，压力设定为150MPa，温度为320°C，压制3h后炉冷，得到图3所示的焊接组件。对焊接样品进行C-Scan检测和拉伸强度测试。扩散焊接的拉伸强度达到84MPa，利用C-SCAN检测焊接面结合率达到98%，满足使用要求。靶材与背板组件按照图纸尺寸要求进行加工，如图4所示，对成品的靶材嵌入背板深度(H3)约为5mm ;实施例2高纯Cu和CuCr合金的高强度连接结构。通过数控车床将高纯Cu靶材和CuCr背板待焊面加工成配合的齿形面，背板凹槽的加工深度Hl为6mm。高纯铜靶材I和CuCr合金背板2表面清洗干净后，采用真空电子束焊接技术进行焊接，通过抽真空排出靶材板坯和背板之间残存的空气，焊接真空度为
IX 10_2Pa，焊缝深度(H2)约5mm，焊缝宽度(W)约为4mm。将焊合的组件直接进行热等静压处理，压力设定为50MPa，温度为390°C，压制5h后炉冷完成扩散焊接。对焊接样品进行C-Scan检测和拉伸强度测试。扩散焊接的拉伸强度达到130MPa，利用C-SCAN检测焊接面结合率达到99%，满足使用要求。靶材与背板组件按照图纸尺寸要求进行加工，如图4所示，对成品的靶材嵌入背板深度(H3)约为3mm。以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式
，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
权利要求1.种靶材与背板的连接结构，其特征在于:背板上具有圆柱状凹槽，靶材沿厚度方向部分嵌入背板内部，凹槽直径与嵌入背板内部的靶材外径相配合，凹槽侧面与靶材之间为真空电子束封焊连接，凹槽底面与靶材之间为扩散焊接。
2.据权利要求1所述的靶材与背板的连接结构，其特征在于:嵌入背板内部的靶材直径大于或等于未嵌入背板内部的靶材的直径。
3.据权利要求1所述的靶材与背板的连接结构，其特征在于:所述背板表面的凹槽的深度为0.5 15_。
4.据权利要求1所述的靶材与背板的连接结构，其特征在于:靶材嵌入背板的深度控制在0.1 10mm。
5.据权利要求1所述的靶材与背板的连接结构，其特征在于:所述靶材与背板的连接包括高纯铝及铝合金靶材与铝背板、高纯铜及铜合金靶材与铜背板之间的连接。
专利摘要本实用新型公开了属于金属靶材与背板组件的连接结构技术领域的一种靶材与背板的连接结构。背板上具有圆柱状凹槽，靶材沿厚度方向部分嵌入背板内部，凹槽直径与嵌入背板内部的靶材外径相配合，凹槽侧面与靶材之间为真空电子束封焊连接，凹槽底面与靶材之间为扩散焊接。本实用新型提供的连接结构省去了繁琐的包套处理工序，以及扩散焊接后的去包套工序，也不需要真空扩散焊接设备，具有加工工序少、工艺简单、成本低等优点。同时本连接结构增加了靶材的实际厚度，能够延长靶材的溅射时间，提高靶材使用寿命。
文档编号B23K33/00GK202922105SQ201220594938
公开日2013年5月8日 申请日期2012年11月12日 优先权日2012年11月12日
发明者曾浩, 何金江, 高岩, 万小勇, 李勇军, 王越, 熊晓东 申请人:北京有色金属研究总院, 有研亿金新材料股份有限公司