本发明涉及溅射靶材领域，具体而言，涉及一种铝铜靶材及其焊接方法。
背景技术：
溅射靶材主要应用于电子及信息产业，如集成电路、信息存储、液晶显示屏、激光存储器、电子控制器件等；亦可应用于玻璃镀膜领域；还可以应用于耐磨材料、高温耐蚀、高档装饰用品等行业。是pvd(物理气相沉积)工艺不可或缺的消耗材料。真空镀膜用纯铝靶材一般需要高强度、高导电性和高导热性的铜合金材料作为背板与其焊接。现有技术中，常采用锡焊的方式，将高纯铝靶材和铜合金背板焊接在一起，但由于锡焊焊料熔点低，靶材如在机台溅射时温度超过200℃就会因焊料融化而导致脱焊，所以对于使用溅射寿命较长的铝铜靶材不能采用锡焊，而扩散焊接是一种很好的耐高温的焊接方式。扩散焊接是指，相互接触的材料表面，在温度和压力的作用下相互靠近，局部发生塑性变形，原子间产生相互扩散，在界面处形成新的扩散层，从而实现可靠连接。对于高纯铝和铜合金材料来说，要使二者在低温下的扩散在一起是很困难的，即使能够结合，其结合强度也达不到溅射靶材的要求。然而，高纯铝材料的再结晶温度低，随着热处理温度升高，晶粒急剧长大，在高温下扩散焊接，又存在着晶粒异常长大的问题。因此，目前还缺乏一种能够有效地将高纯铝靶材与铜合金背板进行焊接的方法。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种铝铜靶材的焊接方法，其可以在低温下实现高纯铝靶材与铜合金背板的焊接，避免高纯铝靶材的晶粒异常长大，得到高强度的铝铜靶材。本发明的另一目的在于提供一种铝铜靶材，其采用上述铝铜靶材的焊接方法焊接得到，其高纯铝靶材与铜合金背板的结合强度高，能够更好地应用于高温下的溅射。本发明的实施例是这样实现的：一种铝铜靶材的焊接方法，其包括：在铜合金背板的焊接面上镀一层过渡膜，过渡膜包括钛膜和镍膜中的任一种；采用扩散焊接的方式，在300～400℃下，将纯铝靶材与镀有过渡膜的铜合金背板焊接在一起。一种铝铜靶材，其由上述铝铜靶材的焊接方法焊接而成。本发明实施例的有益效果是：本发明实施例提供了一种铝铜靶材的焊接方法，其先在铜合金背板上镀上钛膜或镍膜，通过钛膜或镍膜与高纯铝之间的良好扩散性能，来增加铜合金背板与高纯铝靶材之间的结合强度，实现了高纯铝靶材与铜合金背板在较低温度下的焊接。该焊接方法操作简单方便，在避免高纯铝靶材的晶粒异常长大的同时，得到高结合强度的铝铜靶材。本发明实施例还提供了一种铝铜靶材，其采用上述铝铜靶材的焊接方法焊接得到，与现有的锡焊靶材相比，该铝铜靶材的高纯铝靶材与铜合金背板之间的结合强度高，并且耐高温，能够更好地应用于高温下的溅射作业。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本发明实施例所提供的铝铜靶材的剖面示意图。具体实施方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本发明实施例的一种铝铜靶材及其焊接方法进行具体说明。本发明实施例提供了一种铝铜靶材的焊接方法，其包括：在铜合金背板的焊接面上镀一层过渡膜，过渡膜包括钛膜和镍膜中的任一种；采用扩散焊接的方式，在300～400℃下，将纯铝靶材与镀有过渡膜的铜合金背板焊接在一起。扩散焊接是指，相互接触的材料表面，在温度和压力的作用下相互靠近，局部发生塑性变形，原子间产生相互扩散，在界面处形成新的扩散层，从而实现可靠连接。对于高纯铝和铜合金材料来说，要使二者在低温下的扩散在一起是很困难的，即使能够结合，其结合强度也达不到溅射靶材的要求。然而，高纯铝材料的再结晶温度低，随着热处理温度升高，晶粒急剧长大，在高温下扩散焊接，又存在着晶粒异常长大的问题。发明人通过创造性劳动发现，钛膜或镍膜与高纯铝之间具有良好的扩散性能。因此发明人先在铜合金背板上镀上钛膜或镍膜，让钛膜或镍膜位于铜合金背板与高纯铝靶材之间，如图1所示，通过钛膜或镍膜与高纯铝之间的扩散，来增加铜合金背板与高纯铝靶材之间的结合强度，实现了高纯铝靶材与铜合金背板在较低温度(300～400℃)下的焊接。进一步地，过渡膜的厚度为4～10μm，优选纯度达到99.9％以上的钛或镍。过渡膜太薄的情况下，钛和镍很难与高纯铝之间形成足够的扩散，达不到铝铜靶材的强度需求；而过渡膜太厚的情况下，过渡膜自身的强度降低，从而对整个铝铜靶材的结合强度造成影响。经过发明人自身创造性劳动发现，当过渡膜的厚度在4～10μm的范围内时，得到的铝铜靶材的结合强度较高。优选地，本发明实施例中采用真空磁控溅镀将过渡膜镀在铜合金背板的焊接面上。真空磁控溅镀能够精确地控制溅射镀膜过程，容易得到高精度的均匀膜厚，利于或许扩散焊接的进行。优选地，过渡膜与铜合金背板的结合强度大于100mpa，以满足铝铜靶材的强度需求。进一步地，扩散焊接的方式为热等静压焊接，压力为80～200mpa，保温时间为2～4h。增加焊接压力可以利于焊接处的原子扩散，从而增强焊接处的结合强度。但过高的压力不仅对设备要求高，而且容易造成铜合金背板和高纯铝靶材产生过大的塑性变形。经过发明人创造性劳动发现，在压力为80～200mpa下，焊接得到铝铜靶材能够得到较好的结合强度。焊接时的保温时间与温度、压力三者密切相关，保温时间过短，会造成扩散不充分，达不到所需的结合强度；保温时间过长可能导致高纯铝的晶粒长大，导致韧性降低。发明人经过创造性劳动发现，在温度为300～400℃，压力为80～200mpa的条件下，保温时间为2～4h时，得到的铝铜靶材的结合强度较好。本发明实施例所提供的一种铝铜靶材的焊接方法，还包括：在镀过渡膜之前，先在铜合金背板的焊接面上车削形成平面螺纹。平面螺纹可以增加过渡膜与铜合金背板之间的接触面积，从而增加二者的结合强度。优选地，平面螺纹为三角螺纹，螺纹间距为0.4～0.6mm，螺纹深度为0.15～0.25mm。进一步地，在进行扩散焊接之前，先对高纯铝靶材的焊接面进行酸洗。酸洗用于去除高纯铝靶材表面的氧化膜，让高纯铝和过渡膜之间能够更好地进行扩散。优选地，酸洗采用的酸试剂由浓硝酸、浓硫酸和水按照1：1：5～10混合得到。将酸洗后的高纯铝靶材在50～80℃下真空干燥1～2h，再进行扩散焊接。真空干燥可以去除高纯铝靶材酸洗后残留的酸试剂，让高纯铝和过渡膜之间能够更好地进行扩散。真空干燥最好在酸洗后5h内进行，并需在2天内进行包套焊接，以防止高纯铝靶材的再次氧化。本发明实施例还提供了一种铝铜靶材，其由上述铝铜靶材的焊接方法焊接而成。与现有的锡焊靶材相比，该铝铜靶材的高纯铝靶材与铜合金背板之间的结合强度高，并且耐高温，能够更好地应用于高温下的溅射作业。以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。实施例1本实施例提供了一种铝铜靶材，其制备方法如下：s1.在铜合金背板的焊接面上车削形成平面螺纹，该平面螺纹为三角螺纹，螺纹间距为0.4mm，螺纹深度为0.15mm。s2.通过真空磁控溅射，在上述铜合金背板的焊接面上镀一层厚度10μm的钛膜。s3.用酸试剂(浓硝酸：浓硫酸：水＝1：1：5)对高纯铝靶材的焊接面进行酸洗，去除其表面的氧化膜。s4.将酸洗后的高纯铝靶材在50℃下真空干燥2h。s5.将s2步骤中镀膜后的铜合金背板与s4中干燥后的高纯铝靶材进行真空包套，并在温度300℃，压强200mpa的条件下进行热等静压焊接，保温时间为2h。实施例2本实施例提供了一种铝铜靶材，其制备方法如下：s1.在铜合金背板的焊接面上车削形成平面螺纹，该平面螺纹为三角螺纹，螺纹间距为0.6mm，螺纹深度为0.25mm。s2.通过真空磁控溅射，在上述铜合金背板的焊接面上镀一层厚度4μm的镍膜。s3.用酸试剂(浓硝酸：浓硫酸：水＝1：1：10)对高纯铝靶材的焊接面进行酸洗，去除其表面的氧化膜。s4.将酸洗后的高纯铝靶材在80℃下真空干燥1h。s5.将s2步骤中镀膜后的铜合金背板与s4中干燥后的高纯铝靶材进行真空包套，并在温度400℃，压强50mpa的条件下进行热等静压焊接，保温时间为4h。实施例3本实施例提供了一种铝铜靶材，其制备方法如下：s1.在铜合金背板的焊接面上车削形成平面螺纹，该平面螺纹为三角螺纹，螺纹间距为0.5mm，螺纹深度为0.20mm。s2.通过真空磁控溅射，在上述铜合金背板的焊接面上镀一层厚度8μm的镍膜。s3.用酸试剂(浓硝酸：浓硫酸：水＝1：1：7)对高纯铝靶材的焊接面进行酸洗，去除其表面的氧化膜。s4.将酸洗后的高纯铝靶材在60℃下真空干燥1h。s5.将s2步骤中镀膜后的铜合金背板与s4中干燥后的高纯铝靶材进行真空包套，并在温度380℃，压强150mpa的条件下进行热等静压焊接，保温时间为3h。实施例4本实施例提供了一种铝铜靶材，其制备方法如下：s1.在铜合金背板的焊接面上车削形成平面螺纹，该平面螺纹为三角螺纹，螺纹间距为0.45mm，螺纹深度为0.18mm。s2.通过真空磁控溅射，在上述铜合金背板的焊接面上镀一层厚度6μm的钛膜。s3.用酸试剂(浓硝酸：浓硫酸：水＝1：1：9)对高纯铝靶材的焊接面进行酸洗，去除其表面的氧化膜。s4.将酸洗后的高纯铝靶材在70℃下真空干燥1.5h。s5.将s2步骤中镀膜后的铜合金背板与s4中干燥后的高纯铝靶材进行真空包套，并在温度330℃，压强120mpa的条件下进行热等静压焊接，保温时间为2.5h。对比例1本对比例提供了一种铝铜靶材，其制备方法如下：s1.在铜合金背板的焊接面上车削形成平面螺纹，该平面螺纹为三角螺纹，螺纹间距为0.4mm，螺纹深度为0.15mm。s2.通过真空磁控溅射，在上述铜合金背板的焊接面上镀一层厚度2μm的钛膜。s3.用酸试剂(浓硝酸：浓硫酸：水＝1：1：5)对高纯铝靶材的焊接面进行酸洗，去除其表面的氧化膜。s4.将酸洗后的高纯铝靶材在50℃下真空干燥2h。s5.将s2步骤中镀膜后的铜合金背板与s4中干燥后的高纯铝靶材进行真空包套，并在温度300℃，压强200mpa的条件下进行热等静压焊接，保温时间为2h。对比例2本对比例提供了一种铝铜靶材，其制备方法如下：s1.在铜合金背板的焊接面上车削形成平面螺纹，该平面螺纹为三角螺纹，螺纹间距为0.4mm，螺纹深度为0.15mm。s2.通过真空磁控溅射，在上述铜合金背板的焊接面上镀一层厚度12μm的钛膜。s3.用酸试剂(浓硝酸：浓硫酸：水＝1：1：5)对高纯铝靶材的焊接面进行酸洗，去除其表面的氧化膜。s4.将酸洗后的高纯铝靶材在50℃下真空干燥2h。s5.将s2步骤中镀膜后的铜合金背板与s4中干燥后的高纯铝靶材进行真空包套，并在温度300℃，压强200mpa的条件下进行热等静压焊接，保温时间为2h。对比例3本对比例提供了一种铝铜靶材，其制备方法如下：s1.在铜合金背板的焊接面上车削形成平面螺纹，该平面螺纹为三角螺纹，螺纹间距为0.4mm，螺纹深度为0.15mm。s2.通过真空磁控溅射，在上述铜合金背板的焊接面上镀一层厚度10μm的锌膜。s3.用酸试剂(浓硝酸：浓硫酸：水＝1：1：5)对高纯铝靶材的焊接面进行酸洗，去除其表面的氧化膜。s4.将酸洗后的高纯铝靶材在50℃下真空干燥2h。s5.将s2步骤中镀膜后的铜合金背板与s4中干燥后的高纯铝靶材进行真空包套，并在温度300℃，压强200mpa的条件下进行热等静压焊接，保温时间为2h。对比例4本对比例提供了一种铝铜靶材，其制备方法如下：s1.在铜合金背板的焊接面上车削形成平面螺纹，该平面螺纹为三角螺纹，螺纹间距为0.4mm，螺纹深度为0.15mm。s2.通过真空磁控溅射，在上述铜合金背板的焊接面上镀一层厚度10μm的铌膜。s3.用酸试剂(浓硝酸：浓硫酸：水＝1：1：5)对高纯铝靶材的焊接面进行酸洗，去除其表面的氧化膜。s4.将酸洗后的高纯铝靶材在50℃下真空干燥2h。s5.将s2步骤中镀膜后的铜合金背板与s4中干燥后的高纯铝靶材进行真空包套，并在温度300℃，压强200mpa的条件下进行热等静压焊接，保温时间为2h。对比例5本对比例提供了一种铝铜靶材，其制备方法如下：s1.在铜合金背板的焊接面上车削形成平面螺纹，该平面螺纹为三角螺纹，螺纹间距为0.4mm，螺纹深度为0.15mm。s2.通过真空磁控溅射，在上述铜合金背板的焊接面上镀一层厚度10μm的钒膜。s3.用酸试剂(浓硝酸：浓硫酸：水＝1：1：5)对高纯铝靶材的焊接面进行酸洗，去除其表面的氧化膜。s4.将酸洗后的高纯铝靶材在50℃下真空干燥2h。s5.将s2步骤中镀膜后的铜合金背板与s4中干燥后的高纯铝靶材进行真空包套，并在温度300℃，压强200mpa的条件下进行热等静压焊接，保温时间为2h。试验例采取实施例1～4以及对比例1～5所提供的铝铜靶材，进行拉断试验。试验方法为：分别固定铜合金背板一侧以及高纯铝靶材一侧，逐步增加拉力，将二者分开直至断开，记录拉断位置。记录结果如表1所示。表1.拉断试验结果拉断位置实施例1高纯铝靶材实施例2高纯铝靶材实施例3高纯铝靶材实施例4高纯铝靶材对比例1铜合金背板与高纯铝靶材连接部对比例2铜合金背板与高纯铝靶材连接部对比例3铜合金背板与高纯铝靶材连接部对比例4铜合金背板与高纯铝靶材连接部对比例5铜合金背板与高纯铝靶材连接部由表1可以看出，本发明实施例1～4所提供的铝铜靶材中，铜合金背板与高纯铝靶材的结合强度较高，在进行拉断试验时，断裂面均位于高纯铝靶材上，说明该铝铜靶材的结合强度大于高纯铝的断裂强度。对比例1和对比例2所提供的铝铜靶材相比于实施例1，分别采用了更薄和更厚的钛膜，均导致了结合强度的降低，断裂面位于铜合金背板与高纯铝靶材连接部。对比例3～5在实施例1的基础上，替换了过渡层的金属，同样造成了焊接强度不足，断裂面位于铜合金背板与高纯铝靶材连接部。综上所述，本发明实施例提供了一种铝铜靶材的焊接方法，其先在铜合金背板上镀上钛膜或镍膜，通过钛膜或镍膜与高纯铝之间的良好扩散性能，来增加铜合金背板与高纯铝靶材之间的结合强度，实现了高纯铝靶材与铜合金背板在较低温度下的焊接。该焊接方法操作简单方便，在避免高纯铝靶材的晶粒异常长大的同时，得到高结合强度的铝铜靶材。本发明实施例还提供了一种铝铜靶材，其采用上述铝铜靶材的焊接方法焊接得到，与现有的锡焊靶材相比，该铝铜靶材的高纯铝靶材与铜合金背板之间的结合强度高，并且耐高温，能够更好地应用于高温下的溅射作业。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12