专利名称：一种靶材焊接方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造技术领域，更具体地说，涉及一种靶材焊接方法。
技术背景
目前，半导体靶材的焊接一般多采用焊料结合的方法进行焊接。焊料结合(Solder Bonding)是一种简单、快捷的焊接方式，焊接过程主要是，利用熔点比母材(即被焊接材 料)熔点低的填充金属(称为钎料或焊料)，在低于母材熔点且高于焊料熔点的温度下，使 液态焊料与母材相互溶解扩散，使得液态焊料可在母材表面润湿、铺展，并填充母材间隙， 然后经过冷却，使液态的焊料凝固，进而实现零件间的连接。
采用焊料结合的方式进行焊接过程中，由于无需对焊件(即被焊接材料)施加压 力，因此避免了因重力作用造成的焊件变形。焊料结合的重点是根据焊件的性质选择合适 的焊料，由于焊料的价格昂贵，因此在焊接过程中，应尽可能的减少焊料的使用量，并提高 焊料的回收率，以降低生产成本。
但是，在目前的焊接过程中，由于受技术水平的限制，焊料的用量控制和回收技术 都较差，造成了焊料的浪费，提高了生产成本，下面对现有技术中的焊料结合方式进行详细 说明。
现有技术中焊料结合的焊接过程如图1-图3所示，图1为待焊接的靶材1，靶材1 的焊接面上放置有适量的焊料2，图2为背板3，背板的焊接面上设置有凹槽4，凹槽4中也 放置有适量的焊料2。焊接过程为，先将靶材1和背板3焊接面上的焊料2加热至熔化，对 焊接面进行超声波打磨处理，之后将靶材1放入背板3的凹槽4中，对靶材施加一定压力， 使其与背板紧密接触(如图3所示)，之后对焊料进行冷却，即将靶材1和背板3焊接在一 起。
在焊接过程中，靶材与背板接触并加压时，局部流动的焊料容易被挤压出去，而使 得靶材与背板的焊接面上无法保留足够的焊料，进而影响焊接质量。现有技术中，为防止熔 融的焊料的溢出，因此在背板上设置了凹槽，并且，为了使焊接面上保留足够的焊料，保证 焊接质量，现有技术中要尽可能的提高焊料的用量，从而造成焊料的用量较大，提高了生产 成本。发明内容
本发明实施例提供了一种靶材焊接方法，在保证焊接质量的前提下，有效减少了 焊料的用量，降低了生产成本。
为实现上述目的，本发明实施例提供了如下技术方案
一种靶材焊接方法，包括
在靶材和/或背板的焊接面上放置适量的焊料，并将焊料加热至熔化；
在所述背板的焊接面放置多根金属丝，以支撑所述靶材；
将所述靶材的焊接面与所述背板的焊接面相接触；
对所述焊料进行冷却，以完成所述靶材与背板的焊接。
优选的，所述多根金属丝的直径相同。
优选的，所述金属丝的直径为0. lmm-0. 5mm。
优选的，所述背板表面放置的多根金属丝，使所述靶材与所述金属丝接触后，所述 靶材表面受力均勻。
优选的，所述多根金属丝的平行放置且两两之间具有一定距离。
优选的，所述金属丝的原子与所述焊料的原子具有亲和力。
优选的，所述焊料为铟焊料。
优选的，所述金属丝为铜丝。
优选的，所述背板的焊接面设置有与所述靶材大小相适配的凹槽。
优选的，在所述背板的焊接面放置金属丝之前，还包括
对所述靶材和背板的焊接面进行超声波打磨。
与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点
本发明实施例提供的靶材焊接方法，通过在背板的焊接面上放置多根金属丝，由 于金属丝的存在，靶材和背板间会出现与金属丝的直径相同宽度的缝隙，这个缝隙可以容 纳熔融的焊料，在将靶材放置在背板上并加压时，由于金属丝的支撑，使靶材和背板受力均 勻，进而使整个焊接面焊接层的厚度均勻一致，同时也避免了流动的焊料局部被挤压出去 而造成焊料的浪费。由于避免了焊料被挤压出去，因此，本发明实施例中也无需为了使焊接 面上保留足够的焊料而提高焊料的用量，进一步的减少了焊料的用量，降低了生产成本。
同时，由于熔融的焊料可与金属丝和焊件进行很好的润湿，从而使熔融的焊料可 在靶材与背板的缝隙间均勻分布，保证了焊接质量。
通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中 相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示 出本发明的主旨。
图1-图3为现有技术中焊料结合的焊接方式的示意图4为本发明实施例一公开的靶材焊接方法的流程图5和图6为本发明实施例公开的金属丝的放置方法的示意图7为本发明实施例二公开的靶材焊接方法的流程图8-图11为本发明实施例公开的靶材焊接方法的示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明 的具体实施方式
做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以 采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的 情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应 限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
正如背景技术部分所述，采用现有技术中焊料结合方法，当靶材与背板接触并加 压时，熔融的焊料容易被挤压出去，造成焊料的浪费，并且，为了在靶材和背板间保留足够 的焊料，需要尽可能的提高焊料的用量，这又进一步的提高了焊料的浪费量，如此形成恶性 循环。发明人研究发现，出现上述问题的原因是，靶材与背板接触时，位于二者之间的焊料 无处容纳，因受力必然会被挤出，因此为了解决焊料被挤出的问题，需在靶材和背板间形成 容纳焊料的空间，从而也可以避免因焊料被挤出而使焊接面的焊料不足的情况。
同时，发明人还发现，现有技术中靶材与背板接触并加压时，所加压力在靶材和背 板表面并非均勻分布的，这一缺陷又会导致焊料被挤出，并且，由于受力不均，使得焊接面 焊料分布不均，从而导致焊接层的厚度不均。
实施例一
基于上述原因，本发明实施例公开了一种靶材焊接方法，该方法流程图如图4所 示，包括以下步骤
步骤SlOl 在靶材和/或背板的焊接面上放置适量的焊料，并将焊料加热至熔 化；
步骤S102 在所述背板的焊接面放置多根金属丝，以支撑所述靶材；
其中，金属丝的放置方法可以有多种，只要能够支撑靶材，使靶材与金属丝接触 后，表面受力均勻即可；金属丝的放置方法还需结合焊件的结构和形状进行适当的调整， 如果焊件为矩形，则多根金属丝平行放置，且两两之间具有一定距离即可，如果焊件为三角 形，则多根金属丝可以均平行于三角形的同一边放置，若有3根金属丝，也可以组成三角 形，每根金属丝分别平行于三角形的一边放置，这种放置方式有两种，分别如图5和图6所 示，标号11表示焊件，12表示金属丝。
关于其它形状的焊件，金属丝的放置方式只要与焊件的形状相适配即可，这里不 再一一列举，不过大多情况下，多根金属丝平行放置，且两两之间具有一定距离，能够形成 支撑靶材的平面即可。
步骤S103 将所述靶材的焊接面与所述背板的焊接面相接触，为了使靶材与背板 接触紧密，还可在靶材表面施加一定的压力；
步骤S104 对所述焊料进行冷却，以完成所述靶材与背板的焊接。
需要说明的是，本实施例中放置金属丝的目的是在靶材和背板之间形成容纳焊料 的空间，当靶材与背板接触并加压时，金属丝可以支撑靶材，使得位于靶材与背板之间的焊 料不会因受到挤压而溢出。
一般情况下，本实施例中的金属丝只要起到支撑靶材的作用即可，多根金属丝的 直径可以不同，但是为了使靶材表面受力均勻，以及使靶材与背板之间的焊接层厚度均勻， 因此，本实施例中的多根金属丝的直径相同，并且，多根金属丝的直径优选为0. lmm-0. 5mm。
并且，本实施例中对所述多根金属丝的长度也不做具体限定，只要能够与靶材和 背板的形状相适配即可，一般情况下，金属丝的长度不能超出靶材的边缘，如果靶材为矩 形，金属丝平行于靶材长度或宽度方向放置，则多根金属丝的长度最好相同，且不能大于靶 材的长度或宽度，如果金属丝垂直于靶材对角线方向放置，则多根金属丝的长度不同，且金属丝的两端不能超出靶材的各边。
同样的，本实施例对金属丝的数量也不做具体限定，只要能够使靶材表面受力均 勻即可，一般情况下，如果金属丝平行放置，则2根或3根即可。
需要说明的是，对于金属丝材料的选择，本实施例中也不做具体限定，只要金属丝 能够与所述焊料能够很好的扩散结合，或者说二者能够良好的润湿即可。所谓润湿，是指在 焊接过程中，熔融的焊料在被焊金属表面上形成均勻、平滑、连续并且附着牢固的合金刀过 程。熔化的焊料要润湿固体金属表面需要具备的条件是，焊料和被焊接金属表面必须清洁， 并且液态焊料与被焊接的金属间能够互相溶解，即两种原子之间具有良好的亲和力。因此， 基于上述原理，本实施例中的金属丝的原子与所述焊料的原子需具有良好的亲和力，并且 金属丝的表面必须是干净的。
另外，需要说明的是，本发明实施例中的背板的焊接面可以不设置凹槽，但是为了 使靶材与背板紧密结合，以及避免最初的熔融的焊料的流动，也可以在背板的焊接面设置 与所述靶材大小相适配的凹槽，凹槽的深度可以很浅，最好不大于金属丝的直径与靶材厚 度之和，一般情况下，不大于金属丝的直径即可。
本实施例的靶材焊接方法，通过在靶材和背板之间设置多根金属丝，使得靶材和 背板间具有与金属丝的直径相同宽度的缝隙，从而为熔融的焊料提供了容纳的空间，因此 当靶材与背板接触并加压时，流动的焊料不会因受挤压而溢出，避免了焊接面焊料的不足， 因此，也不必为了在靶材与背板间保留足够的焊料而提高焊料的用量，从而节省了焊料的 用量，降低了生产成本。
另外，由于多根金属丝的直径相同，使得靶材表面以及液态的焊料受力均勻，又由 于熔融的焊料可与金属丝和焊件进行很好的润湿，从而使熔融的焊料可在靶材与背板的缝 隙间均勻分布，使得整个焊接面的焊接层厚度均勻一致，保证了焊接质量。
实施例二
本实施例公开的靶材焊接方法的流程图如图7所示，与上一实施例不同的是，本 实施例中在所述背板的焊接面上放置金属丝之前，还包括
步骤S202 对所述靶材和背板的焊接面进行超声波打磨，可以保证焊接面的平 離iF. ο
下面以铟焊料为例说明本实施例的靶材焊接方法，本实施例中的背板的焊接面具 有凹槽，并且由于铜丝容易与铟焊料扩散结合，铟焊料能够在铜丝和焊件表面很好的润湿， 以保证焊接质量，所以下面的描述中选用铜丝。
铟焊料被广泛应用于各种半导体靶材的焊接，如钨靶、钛靶、钼靶、铬靶、镍靶、银 靶、ITO靶等，铟的价格昂贵，焊接时有效的减少其使用量可以大大的节约资源，降低生产成 本。
如图8-图11所示，图8为待焊接的靶材1，靶材1的焊接面上放置有适量的焊料 2，图9为背板3，背板的焊接面上设置有凹槽4，凹槽4中也放置有适量的焊料2。
焊接过程为，首先将加工好的焊件(即靶材1和背板幻的焊接面放置适量的焊料 2，然后加热焊件至焊料熔化，对焊件的焊接面做超声波打磨处理后，在背板3的焊接面上 平行的放置2-3根合适长度的直径相同的铜丝5(如图10所示)，以支撑靶材1，之后进行 焊接，将靶材1的焊接面与背板3的焊接面相接触并加压，也就是将靶材1放入背板3上的凹槽4处，使靶材1与背板3紧密接触，之后对熔融的焊料2进行冷却凝固，从而将靶材1 与背板3焊接在一起(如图11所示)。
经过以上焊接过程，靶材1和背板3之间的焊接层厚度均勻一致，且基本没有焊料 被挤压出去的，大大的节省了焊料用量，降低了生产成本。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领 域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内 容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。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做的任何简单 修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
权利要求
1.一种靶材焊接方法，其特征在于，包括在靶材和/或背板的焊接面上放置适量的焊料，并将焊料加热至熔化；在所述背板的焊接面放置多根金属丝，以支撑所述靶材；将所述靶材的焊接面与所述背板的焊接面相接触；对所述焊料进行冷却，以完成所述靶材与背板的焊接。
2.根据权利要求1所述的靶材焊接方法，其特征在于，所述多根金属丝的直径相同。
3.根据权利要求2所述的靶材焊接方法，其特征在于，所述金属丝的直径为 0. lmm-0. 5mm。
4.根据权利要求2所述的靶材焊接方法，其特征在于，所述背板表面放置的多根金属 丝，使所述靶材与所述金属丝接触后，所述靶材表面受力均勻。
5.根据权利要求4所述的靶材焊接方法，其特征在于，所述多根金属丝的平行放置且 两两之间具有一定距离。
6.根据权利要求1所述的靶材焊接方法，其特征在于，所述金属丝的原子与所述焊料 的原子具有亲和力。
7.根据权利要求6所述的靶材焊接方法，其特征在于，所述焊料为铟焊料。
8.根据权利要求7所述的靶材焊接方法，其特征在于，所述金属丝为铜丝。
9.根据权利要求1-8任一项所述的靶材焊接方法，其特征在于，所述背板的焊接面设 置有与所述靶材大小相适配的凹槽。
10.根据权利要求9所述的靶材焊接方法，其特征在于，在所述背板的焊接面放置金属 丝之前，还包括对所述靶材和背板的焊接面进行超声波打磨。
全文摘要
本发明实施例公开了一种靶材焊接方法，包括在靶材和/或背板的焊接面上放置适量的焊料，并将焊料加热至熔化；在所述背板的焊接面放置多根金属丝，以支撑所述靶材；将所述靶材的焊接面与所述背板的焊接面相接触；对所述焊料进行冷却，以完成所述靶材与背板的焊接。本发明实施例通过在靶材和背板之间设置多根金属丝，使得靶材和背板间具有与金属丝的直径相同宽度的缝隙，从而为熔融的焊料提供了容纳的空间，因此当靶材与背板接触并加压时，流动的焊料不会因受挤压而溢出，避免了焊接面焊料的不足，因此，也不必为了在靶材与背板间保留足够的焊料而提高焊料的用量，从而节省了焊料的用量，降低了生产成本。
文档编号B23K1/20GK102039459SQ20101055126
公开日2011年5月4日 申请日期2010年11月18日 优先权日2010年11月18日
发明者姚力军, 潘杰, 王学泽, 袁海军 申请人:宁波江丰电子材料有限公司