一种绑定靶材用合金及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种绑定靶材用合金及其制备方法和应用，属于材料技术领域。
【背景技术】
[0002]很多陶瓷靶材脆性很大，直接用来磁控溅射容易导致开裂，造成靶材报废，这就需要绑定这个生产工序，把靶材粘接到钛或铜板(或管)上面。为防止靶材脱落，靶材的粘接面积要达到95%以上，要求绑定用材料有良好的浸润性、铺展性，还要有适当的熔点。同时粘接层需要有良好的导电、导热性能，否则靶材将无法溅射，或是因冷却效果不良导致靶材开裂甚至脱落。目前，常用的粘接材料为金属铟，铟的性能优良，能满足绑定所用材料的性能要求。但是，铟在地球上储量稀少，价格昂贵，并且铟在熔化后容易氧化，在绑定过程中会造成5-15%的损耗，这就使绑定的成本非常高昂。
【发明内容】
[0003]本发明专利的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种靶材绑定用合金来代替铟，其成本低廉，原料丰富，对人体无毒无害，并且绑定效果优良，可以有效提高靶材绑定的成品率，降低成本。
[0004]按照本发明提供的技术方案，一种绑定靶材用合金，配方比例按重量份计:锡50-85份，铟5-30份，锌1 -3份，镓0.2-5份，铝0.5-5份，银0.5-3份，钕0.1 -2份。
[0005]所述绑定靶材用合金熔点180-330°(3，电阻率5-12.6 μΩ.cm，导热率73.2-200ff/(m.K)，表面张力3-8X10—2牛/米，热膨胀系数 10-20X10—6/°C。
[0006]所述绑定靶材用合金，配方比例按重量份计:锡60-65份，铟28-30份，锌2_3份，镓0.8-1 份，铝 0.5-0.8 份，银 0.3-0.6 份，钕 0.7-0.8 份。
[0007]合金的性能:熔点180-200°(3，电阻率7-9.5μΩ.cm，导热率75 _90W/(m.K)，表面张力5.6-7.0 X 10—2牛/米，热膨胀系数13-16 X 10—6/°C。
[0008]所述绑定靶材用合金，配方比例按重量份计:锡68-71份，铟22-25份，锌2_3份，镓0.8-1 份，铝 0.5-0.8 份，银 0.3-0.6 份，钕 0.7-0.8 份。
[0009]合金的性能:熔点200-220°C，电阻率8-12.6μΩ.cm，导热率75 -92ff/(m.K)，表面张力4-7.2 X10—2牛/米，热膨胀系数12-16 X 10—6/°C。
[0010]所述绑定靶材用合金，配方比例按重量份计:锡75-78份，铟15-17份，锌1_1.5份，镓 0.5-0.6 份，铝0.9-1.1份，银 2.5-3 份，钕 0.9-1.0 份。
[0011]合金的性能:熔点250-270°C，电阻率4-9 μΩ.cm，导热率90_110W/(m.K)，表面张力5-7.8 Χ10—2牛/米，热膨胀系数12-18 X 10—6/°C。
[0012]所述绑定靶材用合金，配方比例按重量份计:锡80-85份，铟10-13份，锌1-1.2份，嫁 0.2-0.3 份，招 2-3 份，银 1-1.2份，钦1.1-1.5 份。
[0013]合金的性能:熔点300-330°C，电阻率6-11 μΩ.cm，导热率80_110W/(m.K)，表面张力6.2-8.0Χ 10—2牛/米，热膨胀系数13-18 X 10—6/°C。
[0014]所述绑定革E材用合金的制备方法，步骤为:
(1)锡锭熔化:向坩祸内放入称量好的锡锭60-65份，用20-40kw的功率将锡锭熔化得到熔液，熔化温度控制为280-300°C，熔化时间为3min;
(2)铝粒熔化:将称量好的铝粒0.5-5份加入步骤(1)所得熔液中，用40-70kw的功率快速升温，升温至600°C，将铝粒完全熔化，之后以5-15kw的功率降温到350°C ；
(3)钕熔化:将称量好的钕0.1-2份用锡纸包裹，用石墨罩压在步骤(2)所得熔液中，用5-15kw的功率保持温度340-360°C稳定，经过4-6min，钕全部融化后取出石墨罩；
(4)银和锌块的恪化:将称量好的银0.5_3份和锌块1_3份加入步骤(3)所得恪液，用40-70kw的功率全部熔化，控制温度不高于400°C，之后将温度降到330-350°C;
(5)铟和镓的熔化:在步骤(4)所得熔液中加入铟28-30份和镓0.2-5份，用30-50kw的功率搅拌并熔化，控制温度不超过450°C，4-6min后停止加热;之后用勺子捞出熔液表面的渣；
(6)浇铸:将步骤(5)所得熔液浇铸成符合规格的合金锭。
[0015]步骤(2)所述招粒直径1mm，长度10mm;步骤(6)所述合金锭规格为20mm*20mm*100mmο
[0016]所述绑定靶材用合金的应用，步骤为:
(1)熔化:首先打开绑定平台的控温仪表，把温度设定为230-360°C，开始升温，把待加热的靶材和背板放置在加热平台上，使其加热；达到上述温度后，进入保温状态，把绑定靶材用合金焊料放在靶材和背板上面，因为温度的作用绑定靶材用合金焊料会逐渐熔化，或把绑定靶材用合金焊料剪成小块；
(2)涂抹:把步骤(1)熔化的绑定靶材用合金焊料均匀的涂在靶材和背板的上表面，用超声波笔震动涂抹;焊料涂好后，把靶材和背板有绑定靶材用合金焊料的一面贴合在一起，用压块压实，将控温仪表的温度设定值降低80-100°C，同时采取吹风的方式快速降温，使得绑定靶材用合金焊料凝固，靶材和背板得到牢固的粘接;取下绑定好的靶材，进行下一轮操作。
[0017]本发明的有益效果:本发明制备得到的合金不易氧化，每次绑定损耗在2%以下，靶材用完后此合金可以回收使用；用此合金绑定结合力强，并且软硬适中，塑性好，在靶材随温度变化收缩或膨胀时可以随形变化，也不会因为应力过大使陶瓷靶材开裂;此合金浸润性、铺展性好，粘度高，非常适合绑定工艺。
【具体实施方式】
[0018]实施例1
合金配方比例按重量份计:锡60份，铟30份，锌2份，镓2.5份，铝4份，银0.8份，钕0.7份。
[0019]所述绑定革E材用合金的制备方法，步骤为:
(1)锡锭熔化:向坩祸内放入称量好的锡锭，用20kw的功率将锡锭熔化得到熔液，熔化温度控制为280°C，熔化时间为3min;
(2)铝粒熔化:将称量好的铝粒加入步骤(1)所得熔液中，用40kw的功率快速升温，升温至600°C，将铝粒完全熔化，之后以5kw的功率降温到350°C ；
(3)钕熔化:将称量好的钕用锡纸包裹，用石墨罩压在步骤(2)所得熔液中，用5kw的功率保持温度340°C稳定，经过4min，钕全部融化后取出石墨罩；
(4)银和锌块的熔化:将称量好的银和锌块加入步骤(3)所得熔液，用40kw的功率全部熔化，控制温度不高于400°C，之后将温度降到330°C;
(5 )铟和镓的熔化:在步骤(4)所得熔液中加入铟和镓，用30kw的功率搅拌并熔化，控制温度不超过450°C，4min后停止加热;之后用勺子捞出熔液表面的渣；
(6)浇铸:将步骤(5)所得熔液浇铸成符合规格的合金锭。
[0020]步骤(2)所述招粒直径1mm，长度10mm;步骤(6)所述合金锭规格为20mm*20mm*100mmο
[0021]合金的性能:熔点180°C，电阻率7 μΩ - cm，导热率135W/(m.Κ)，表面张力5.6Χ10—2牛/米，热膨胀系数12 X 10—6/°c。
[0022]实施例2
合金配方比例按重量份计:锡65份，铟28份，锌3份，镓1.1份，招1.6份，银0.5份，钕0.8份。
[0023]所述绑定靶材用合金的制备方法，步骤为:
(1)锡锭熔化:向坩祸内放入称量好的锡锭，用40kw的功率将锡锭熔化得到熔液，熔化温度控制为300°C，熔化时间为3min;
(2)铝粒熔化:将称量好的铝粒加入步骤(1)所得熔液中，用70kw的功率快速升温，升温至600°C，将铝粒完全熔化，之后以15kw的功率降温到350°C ；
(3)钕熔化:将称量好的钕用锡纸包裹，用石墨罩压在步骤(2)所得熔液中，用1