述真空包套的真空度至少为10_3Pa。
[0066]边加热边持续抽真空的目的是，一方面可以增加持续抽真空的容易度，提高抽真空的效率；另一方面，在加热保温的条件下进行闭气工艺时，脱气管会变软，更容易将脱气管的尾部封死。
[0067]然后将真空包套24置于静压炉内以便进行焊接工艺。
[0068]接着，继续参考图6，执行步骤S14，利用热等静压工艺将所述钨钛靶材的待焊接面与所述凹槽底面焊接形成钨钛铜靶材组件。
[0069]所谓热等静压(hot isostatic pressing, HIP)是将鹤钛祀材待焊接祀材组件置于真空密封的真空包套内，然后在高温条件下利用高压液体或高压气体对真空包套施加各向均等的压力，使真空包套在此高温高压环境中保持一段时间以将待焊接材料紧密焊接在一起。
[0070]此时，内部设有钨钛靶材21、铜背板22的真空包套24处于高温高压环境中。通过选择合适的工艺参数可使焊接后的靶材组件中钨钛靶材21与铜背板22具有较高焊接强度，具体的，发明人发现采用以下的工艺参数可以实现:真空包套24所处的外部环境温度为500°C?800°C，利用高压液体或高压气体使真空包套24所处的外部环境压强为大于等于95Mpa，并且，真空包套24在此高温高压环境中保持3?5小时。
[0071]真空包套24的厚度很薄，在外部环境压强的作用下，真空包套24可以实现很好的压力传导以使钨钛靶材21、铜背板22的各待焊接面形成压力，同时由于真空包套24长时间位于高温环境中，钨钛靶材21、铜背板22的各待焊接面会发生塑性变形和高温蠕变而实现小面积的钨钛靶材21与铜背板22之间的晶粒接触、持续压力作用下晶粒接触面积逐渐扩大，最后达到待焊接处都能实现晶粒接触，从而使得钨钛与铜之间形成原子间引力。
[0072]接着在待焊接处发生钨钛与铜之间的原子相互扩散，由于待焊接处的钨钛与铜之间的原子相互扩散而使待焊接处的许多空隙消失，同时，待焊接处的晶界迁移离开了原始位置，即使达到平衡状态，仍有许多小空隙遗留在待焊接处，引起晶格崎变、错位、空位等各种晶体缺陷大量堆积，待焊接处的各待焊接面能量显著增大，钨钛与铜处于高度激活状态，接着，钨钛与铜的原子扩散迁移十分迅速，很快在待焊接处的微小区域形成以钨钛-铜金属键为主要连接形式的接头，但是待焊接处的金属键远未达到均匀化程度，焊接强度并不闻。
[0073]所以需要将钨钛靶材待焊接靶材组件在外部环境温度为500°C?800°C，外部环境压强为大于等于95Mpa的条件下进行保温、保压3?5个小时，以使待接组件遗留下的空隙完全消失，使待焊接处都形成金属键，即实现金属键的均匀化，增加待铜焊接组件的焊接强度。保温、保压时间如果小于3小时，不能够使得钨钛靶材待焊接靶材组件的金属键的扩散更加均匀，保温时间如果大于5个小时，会引起钨钛靶材晶粒长大，反而会降低金属键的焊接强度。
[0074]外部环境温度若低于50(TC，并不能激活铜或钨钛的原子扩散；外部环境温度若高于800°C，造成成本的浪费，另外，会使得钨钛靶材21的晶粒长大，不符合溅射工艺的要求。如果温度继续升高，会使钨钛靶材21与铜背板22熔化。外部环境压强若低于95Mpa，同样不能激活铜或钨钛的原子扩散；在焊接设备允许的范围内，压力越大越有利于铜与钨钛的原子相互扩散，进而越有利于焊接工艺的进行。
[0075]另外，由于真空包套24不受靶材尺寸和背板尺寸等限制，可以将装有大尺寸待焊接组件的真空包套24放入热等静压炉中，采用热等静压的焊接工艺即在高温、高压条件下对真空包套24施加各向均等压力来实现均匀的大面积焊接，形成大尺寸的靶材组件。所述大尺寸的靶材组件的焊接处焊接率高、焊接强度较大、且不易变形等。
[0076]接着，执行步骤S15，焊接完成后，对真空包套进行冷却，去除真空包套以获得钨钛铜靶材组件。
[0077]焊接完成后，可使真空包套24在空气中冷却，冷却到200°C以下，然后通过化学方法或机械方法去除真空包套24，并且可以将固定靶材套圈取下，以获得靶材组件，例如，可以利用车削加工工艺将真空包套24去除，然后再经过车削或线切割等方法，从而制得最终尺寸的靶材组件。需要说明的是固定靶材套圈在焊接的过程中没有被破坏，可以重复利用。
[0078]需要说明的是，现有技术中，当钨钛靶材待焊接面与铜背板凹槽底面实现焊接后，需要采用车削或线切割的方法去除部分钨钛靶材周围的铜背板，以形成最终尺寸的靶材组件。本实施例中，采用固定靶材套圈代替靶材周围的背板来固定靶材，避免了钨钛靶材周围的铜背板的被去除，从而节省了工艺成本，再加上固定靶材套圈可以重复利用，更加大大降低了生产成本，从而可以实现钨钛铜靶材组件的批量生产。
[0079]最后，对本实施例钨钛铜靶材组件的焊接状况进行检测:
[0080]利用C-SCAN (水浸超声C扫描系统)检测焊接结合率，该由钨钛靶材与铜背板所组成的靶材组件其焊接结合率范围99%以上且焊接结合强度达到30Mpa以上。结果表明，采用本发明中焊接方法所获得的靶材组件的焊接性能十分可靠。
[0081]其他实施例中，如果不使用固定靶材套圈也能实施本发明。
[0082]本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
【主权项】
1.一种钨钛铜靶材组件的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤: 提供钨钛靶材、铜背板，所述铜背板具有容纳部分所述钨钛靶材的凹槽，所述凹槽的深度为I?2mm ； 将钨钛靶材置于所述凹槽内，所述钨钛靶材的待焊接面与所述凹槽底面接触，形成靶材组件坯料； 将所述靶材组件坯料放入真空包套； 利用热等静压工艺将所述钨钛靶材的待焊接面与所述凹槽底面焊接形成钨钛铜靶材组件； 焊接完成后，对所述真空包套进行冷却，去除所述真空包套以获得所述钨钛铜靶材组件。
2.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，还包括提供固定靶材套圈，将所述钨钛靶材置于所述凹槽内后，将所述靶材组件坯料放入真空包套之前，还包括步骤:采用固定靶材套圈将高于所述凹槽的钨钛靶材进行套设。
3.根据权利要求2所述的焊接方法，其特征在于，所述固定靶材套圈的材料为不锈钢。
4.根据权利要求2所述的焊接方法，其特征在于，所述钨钛靶材的形状为圆柱体，所述固定靶材套圈的形状为圆环柱体。
5.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，所述钨钛靶材的待焊接面具有凸起结构。
6.根据权利要求2所述的焊接方法，其特征在于，所述固定靶材套圈包括相对的环形上、环形下表面和位于环形上、环形下表面之间的外环侧壁和内环侧壁， 采用固定靶材套圈将高于所述凹槽的钨钛靶材进行套设包括:所述套圈下表面与所述铜背板的具有凹槽的表面接触，所述内环侧壁与所述钨钛靶材侧壁具有预定距离，所述固定靶材套圈的上表面与所述钨钛靶材的待溅射面相平，所述钨钛靶材的待溅射面为所述钨钛靶材待焊接面的相对面。
7.根据权利要求6所述的焊接方法，其特征在于，所述预定距离为0.2毫米?0.5毫米。
8.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，利用热等静压工艺将所述钨钛靶材的待焊接面与所述凹槽底面焊接形成钨钛铜靶材组件的步骤包括: 使真空包套的外部环境温度为大于等于500°C且小于等于800°C、外部环境压强为大于等于95Mpa ； 对位于所述环境温度、环境压强下的所述真空包套进行保温、保压大于等于3且小于等于5小时。
9.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，所述真空包套是由厚度为2.5mm?3.0mm的铜材料焊接形成； 将所述靶材组件坯料放入真空包套后，将所述真空包套抽真空至真空度至少为10_3Pa，再将所述真空包套密封。
10.根据权利要求2所述的焊接方法，其特征在于，将钨钛靶材置于所述凹槽之前，对所述铜背板的凹槽底面、钨钛靶材的待焊接面和固定靶材套圈进行清洗处理。
【专利摘要】一种钨钛铜靶材组件的焊接方法，包括以下步骤：提供钨钛靶材、铜背板，所述铜背板具有容纳部分所述钨钛靶材的凹槽，所述凹槽的深度为1～2mm；将钨钛靶材置于所述凹槽内，所述钨钛靶材的待焊接面与所述凹槽底面接触，形成靶材组件坯料；将所述靶材组件坯料放入真空包套；利用热等静压工艺将所述钨钛靶材的待焊接面与所述凹槽底面焊接形成钨钛铜靶材组件；焊接完成后，对所述真空包套进行冷却，去除所述真空包套以获得所述钨钛铜靶材组件。采用本发明的方法能够实现靶材高强度的焊接。
【IPC分类】B23K20-24, B23K20-22
【公开号】CN104741774
【申请号】CN201310754966
【发明人】姚力军, 赵凯, 相原俊夫, 大岩一彦, 潘杰, 王学泽, 张涛
【申请人】宁波江丰电子材料股份有限公司
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2013年12月31日