专利名称：一种制备背板的方法及背板结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体工艺领域，尤其涉及一种制备背板的方法及背板结构。
背景技术：
在大规模集成电路制作中，靶材组件是由符合溅射性能的靶材和具有一定强度的 背板相结合而构成。其中所述背板可以在所述靶材组件装配到溅射基台时起到支撑作用， 并具有传导热量的功效。目前，靶材组件中的背板通常使用铜、铝等活性较强的金属材质，或者还可以使用 不锈钢与铜或铜合金等材质制成。然而，所述不锈钢和铜或铜合金间的焊接问题是个难点， 现有的焊接方法包括摩擦接触焊、中频焊接、以钯基为钎料的钎焊等已经得到了广泛的使 用。但是上述焊接方法都有不足之处，其中摩擦接触焊受零件形状因素影响使其应用受到 一定限制，中频焊接对某些铜和不锈钢间的焊接达不到质量要求，钯基钎料价格较昂贵。另 一方面，由于所述背板制成后还将在高温下与靶材进行焊接，产品使用环境温度高，因此如 果使用低温焊料来焊接背板达不到使用要求，而使用高温钎料时，铜或铜合金又容易氧化， 焊缝抗拉强度低，同样达不到使用要求。在现有技术中，可以参考已公开的专利“铜和不锈钢镍基真空钎焊工艺”(中国专 利申请号为200710144743. 6)。具体地，在所述专利中，发明人使用了镍合金作为焊料在真 空环境下对不锈钢和铜进行焊接，其中所述镍基的熔点一般在900-1000°C左右，可以实现 在真空高温环境下对不锈钢和铜之间的焊接，并且提高了焊接件的焊缝强度。但是本专利 也有一定局限性，例如对于铜合金而言，其熔点比纯铜的熔点更低，那么当使用镍合金焊料 来焊接铜合金和不锈钢时则可能出现焊料熔点高于母材熔点的情况，这样就无法实现良好 的焊接效果。因此，需要提供一种能够同时有效防止铜或铜合金加热过程中表面氧化，又能与 不锈钢、铜或铜合金浸润的焊料以及相应的焊接方法，但是目前还没有较好的解决方案。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种制备背板的方法及背板结构，防止铜或铜合金加热 过程中表面发生氧化，使焊接效果更好，同时还能够不增加焊接成本的焊料以及相应的焊 接方法。为解决上述问题，本发明提供了一种制备背板的方法，包括如下步骤提供含铜基 板和不锈钢基板；将焊料层置于含铜基板的焊接面和不锈钢基板的焊接面上，所述焊料层 含银；将含铜基板的焊接面和不锈钢基板的焊接面对接；对含铜基板、焊料层及不锈钢基 板进行焊接，形成背板。优选地，所述焊料层为银合金焊料。优选地，所述含银的焊料层的熔点为700°C 850°C。优选地，所述焊接为真空中加热保温。
优选地，所述含铜基板为纯铜基板或铜合金基板。优选地，进行焊接后，还包括步骤对所述背板进行粗加工以及对所述背板进行精加工。另一方面，还提供了一种背板结构，含铜基板，不锈钢基板，所述不锈钢基板和所 述含铜基板间具有焊料层，所述焊料层含银。优选地，所述焊料层为银合金焊料。优选地，所述含铜基板为纯铜基板或铜合金基板。与现有技术相比，本发明具有以下优点使用含银的焊料层对母材(包括不锈钢 基板和含铜基板)进行焊接，由于所述含银的焊料层的熔点比不锈钢基板和含铜基板熔点 低，经加热熔化后，利用液态焊料浸润母材，填充焊接面并与母材相互扩散以实现连接，最 后再经过粗加工和精加工等工艺加工成合格的溅射靶材产品。进一步地，通过在真空高温 环境下进行焊接还可以防止减小空气对所述背板材质的影响。
图1是本发明提供的一种背板结构中所述不锈钢基板和含铜基板的结构示意图；图2是在图1基础上将所述不锈钢基板和含铜基板连接后形成背板的结构示意 图；图3是将图2所示的背板放入真空室内进行加热保温的示意图；图4是本发明所述一种制备背板的焊接方法的流程图。
具体实施例方式发明人发现在现有的制备由不锈钢基板和含铜基板构成背板的工艺中，选择合适 的焊料是个难题，由于所制成的背板还要与靶材进行焊接最终加工成溅射靶材组件，因此 产品使用的环境温度很高，使用低温焊料达不到使用要求，而使用高温焊料时，铜或铜合金 加热过程中表面会发生氧化，焊缝抗拉强度低，也达不到使用要求。因此，需要提供一种在 真空高温环境下能与不锈钢和铜或铜合金浸润，同时在加热过程中使不锈钢基板、含铜基 板表面不发生氧化的焊料。为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明 的具体实施方式
做详细的说明。首先，本发明提供了一种制备背板的方法。参考如图4所示的焊接方法的流程图。 具体地，包括如下步骤执行步骤Si，提供含铜基板和不锈钢基板。本实施例中，所述含铜基板可以是纯铜基板，也可以是铜合金基板。所述含铜基 板的形状可以根据不同的使用环境和溅射设备要求来选择，例如，所述含铜基板的形状可 以是圆形、矩形、圆锥形或者其他类似的形状。所述含铜基板的厚度可以是5mm至IOmm不 等。优选地，在本发明中，所述含铜基板的形状是圆形，其直径可以在规定尺寸上加上5mm 至IOmm左右的余量，这样在后续进行粗加工或者精加工过程中可以提供较宽裕的加工空 间。本实施例中，所述不锈钢基板的形状也可以根据不同的使用环境和溅射设备要求来选择。优选地，在本发明中，所述不锈钢基板的形状是圆形，其厚度可以是5mm至IOmm不 等。进一步地，与所述含铜基板相类似地，所述不锈钢基板的直径也可以在规定尺寸上加上 5mm至IOmm左右的余量，这样在后续进行粗加工或者精加工过程中可以提供较宽裕的加工 空间。执行步骤S2，将焊料层置于含铜基板的焊接面和不锈钢基板的焊接面。具体地，所提供焊料的熔点比本发明所述背板母材的熔点低，即所述焊料的熔点 低于所述不锈钢基板和所述含铜基板的熔点。在本发明中，优选地，所述焊料为含银的焊 料，主要包括各种银合金焊料等。其中所述银合金焊料的熔点在700°C至850°C之间，都低 于所述不锈钢基板的熔点(通常在1500°C以上)和所述含铜基板(包括纯铜或铜合金)的 熔点(通常在1083°C左右)。进一步地，本领域技术人员可以将所述含银焊料层放置于所述含铜基板和不锈钢 基板中的其中一块基板上也可。在实际应用中，可以根据不同的焊接位置，将所述焊料层置 于所述含铜基板和所述不锈钢基板的焊接面上。执行步骤S3，将含铜基板的焊接面和不锈钢基板的焊接面对接。执行步骤S4，对含铜基板、焊料层及不锈钢基板进行焊接，形成背板。在本发明中，主要通过将上述含铜基板、焊料层及不锈钢基板放在真空环境中进 行加热保温。具体地，在实际应用中，所述真空环境可以一个真空包套，将所述含铜基板、 焊料层及不锈钢基板放入真空包套中，然后对所述真空包套进行抽气加热，使其各项参数 (主要包括温度、压强等)达到制备背板的工艺要求。又例如，所述真空环境也可以是一个 真空室，所述真空室内设定所需要的温度、压强等参数，然后将所述含铜基板、焊料层及不 锈钢基板放入所述真空室内进行加热保温。本领域技术人员还可以利用其他形式的真空环 境来对所述含铜基板、焊料层及不锈钢基板进行加热保温，在此不予赘述。通过上述过程， 由于所述含银的焊料层的熔点比不锈钢基板和含铜基板熔点低，经加热熔化后，可以利用 液态焊料浸润母材(即所述含铜基板和所述不锈钢基板)，填充焊接面并与母材相互扩散 以实现连接。进一步地，在经过上述步骤Sl至步骤S4后，还可以对所述背板进行粗加工和精加 工。本领域技术人员理解，经过上述步骤Sl至步骤S4，所述背板的毛坯已经完成，所述粗加 工主要目的是切除毛坯余量，加工出所述背板的大体形状，同时也为后续的精加工作好准 备，减少精加工的工作量。最后再对所述背板进行精加工，主要包括挖槽、打孔等机械加工， 使所述背板达到预期的使用要求。需要说明的是，所述粗加工和精加工的实施方式可以根 据不同的使用环境以及溅射设备需求而变化，并不局限于上述挖槽、打孔等过程，在此不予 赘述。基于上述制备背板的方法所形成的背板结构，主要包括含铜基板，不锈钢基板以 及所述不锈钢基板和所述含铜基板间的焊料层，其中所述焊料层是含银的焊料。参考图1至图3所提供的本发明所述背板结构示意图。具体地，其中图1是本发 明提供的一种背板结构中所述不锈钢基板和所述含铜基板的结构示意图。如图1所示，包 括含铜基板11、不锈钢基板12以及分别位于所述铜或铜合金板11上的焊接面111和位于 所述不锈钢基板12上的焊接面121。在本实施例中，所述不锈钢基板12和所述含铜基板 11都是圆形板。根据不同的应用环境以及溅射设备的实际需求，所述背板的形状还可以是矩形、环形、圆锥形等其他形状，这并不影响本发明的实质，在此不予赘述。然后参考图2所示的是在图1基础上将所述不锈钢基板和含铜基板连接后形成背 板的结构示意图。如图2所示，所述背板1包括含铜基板11、不锈钢基板12以及焊料层13。 具体地，参考上述图4所描述的制备背板方法中所述步骤Sl至步骤S3所述首先，提供含 铜基板11和不锈钢基板12 ；然后，将将焊料层13置于含铜基板的焊接面111和不锈钢基 板的焊接面121上，在本发明所述的实施例中，优选地，所述焊料层13为含银的焊料层，其 中所述含银的焊料包括各种银合金焊料等；接着，将所述不锈钢基板12放于所述焊料层13 上，这样就形成了本发明所述背板1的结构。进一步参考图3所示的将所述背板1放入真空室内进行加热保温的示意图。具体 地，参考上述图4所描述的制备背板方法中所述步骤S4所描述的过程，本领域技术人员可 以根据实际需求预先设定所述真空室2内的温度、压强等参数。然后，再将所述背板1放入 真空室2中进行加热保温。通过上述过程可以实现将所述含铜基板11、焊料层13以及不锈 钢基板12焊接在一起，从而制成本发明所需要的背板结构。更进一步地，在形成所述背板1的基础上，在实际应用中，本领域技术人员还可以 对所述背板1进行后续的粗加工和精加工，以实现最终尺寸合格的溅射靶材产品。具体地， 例如，本发明提供的含铜基板11和不锈钢基板12形状上包含一定尺寸的余量，在粗加工时 可以通过机械加工去除所述含铜基板11和不锈钢基板12上的余量，使所述背板尺寸符合 实际需求。进一步地，还可以在所述背板1上进行精加工。例如，可以在所述背板1上挖凹 槽、打圆孔等，上述精加工过程可以根据不同溅射设备的具体要求来实施，这并不影响本发 明的实质，在此不予赘述。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。
权利要求
1.一种制备背板的方法，其特征在于，包括 提供含铜基板和不锈钢基板；将焊料层置于含铜基板的焊接面和不锈钢基板的焊接面上，所述焊料层含银； 将含铜基板的焊接面和不锈钢基板的焊接面对接； 对含铜基板、焊料层及不锈钢基板进行焊接，形成背板。
2.根据权利要求1所述制备背板的方法，其特征在于，所述焊料层为银合金焊料。
3.根据权利要求1至2中任一项所述制备背板的方法，其特征在于，所述含银的焊料层 的熔点为700°C 850°C。
4.根据权利要求1所述制备背板的方法，其特征在于，所述焊接为真空中加热保温。
5.根据权利要求1所述制备背板的方法，其特征在于，所述含铜基板为纯铜基板或铜 合金基板。
6.根据权利要求1所述制备背板的方法，其特征在于，进行焊接后，还包括步骤 对所述背板进行粗加工；对所述背板进行精加工。
7.一种背板结构，包括含铜基板，不锈钢基板，其特征在于，所述不锈钢基板和所述含铜基板间具有焊料层，所述焊料层含银离子。
8.根据权利要求7所述的一种背板结构，其特征在于，所述焊料层为银合金焊料。
9.根据权利要求7所述的背板结构，其特征在于，所述含铜基板为纯铜基板或铜合金基板。
全文摘要
一种制备背板的方法及背板结构。其中所述制备背板的方法包括提供含铜基板和不锈钢基板；将焊料层置于含铜基板的焊接面和不锈钢基板的焊接面上，所述焊料层含银；将含铜基板的焊接面和不锈钢基板的焊接面对接；对含铜基板、焊料层及不锈钢基板进行焊接，形成背板。本发明旨在通过使用含银的焊料使不锈钢基板和含铜基板实现良好的焊接，使焊接后的背板抗拉强度高，同时也很好地解决了不锈钢和铜或铜合金之间难以钎焊的问题。
文档编号B23K1/00GK102059519SQ201010572250
公开日2011年5月18日 申请日期2010年12月3日 优先权日2010年12月3日
发明者姚力军, 潘杰, 王学泽, 陈勇军 申请人:宁波江丰电子材料有限公司