一种扩散焊接型AlSc合金靶材的一次成型制备方法专利检索-通过液态化合物分解抑或覆层形成化合物溶液分解且覆层中不留存表面材料反应产物的化学镀覆（表面化学反应的入C23C 8/00C23C 22/00）接触镀专利检索查询-专利查询网

一种扩散焊接型AlSc 合金靶材的一次成型制备方法
申请号	CN202011617741.6	申请日	2020-12-30	公开(公告)号	CN113278932A	公开(公告)日	2021-08-20
申请人	有研亿金新材料有限公司;			发明人	曹晓萌; 丁照崇; 李勇军; 贾倩; 李利利; 曲鹏; 杜文路; 陈明; 熊晓东; 庞欣;
摘要	本发明公开了属于磁控溅射靶材制造技术领域的一种扩散焊接型AlSc 合金靶材的一次成型制备方法。本发明公开的扩散焊接型AlSc合金靶材的制备方法，采用熔炼工艺成型，将配比好的合金熔液直接浇注在焊接面有燕尾槽并加镀层的背板上，另外一面通冷却水冷却，通过背板燕尾槽的结构设计，实现靶材近尺寸成型及与背板扩散焊接一体成型，最终AlSc合金靶材的焊合率≥99％，焊接强度≥10MPa。通过浇注一次成型扩散焊接靶材，减少繁琐的靶面成型及热等静压扩散焊接，大大降低成本，并利用背板焊接面加镀层，防止焊接面生成脆性相，得到焊接强度满足使用要求的产品。
权利要求	1.一种扩散焊接型AlSc 合金靶材的一次成型制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 1)选择铝金属原料和钪金属原料，按照合金配比进行熔炼，得到熔融合金液； 2)在背板焊接面加工出浇注槽，浇注槽内加工出燕尾槽； 3)在背板焊接面上加镀层； 4)将熔融合金液直接浇注在焊接面有燕尾槽的浇注槽内，背板另一面通冷却水冷却，实现靶材近尺寸成型及与背板扩散焊接一体成型；所述AlSc合金靶材焊合率≥99％，焊接强度≥10MPa。 2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述AlSc合金中Sc含量为0‑40at％。 3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述合金背板包括Cu合金背板、Mo背板等，具体包括，CuCr合金、CuZnSn合金、CuZn合金。 4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述燕尾槽尺寸深度为0.1‑1mm，上开口宽度为1‑5mm，侧壁与底面角度为70°，燕尾槽上边间距为1‑10mm。 5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，背板厚度为10‑30mm，加工出浇注槽，浇注槽深为5‑10mm。 6.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，镀层方式为化学镀或磁控溅射，镀层材质为Ni或NiV，化学镀得到的厚度为5‑20um，磁控溅射得到的镀层厚度为100‑2000nm。
说明书全文	一种扩散焊接型AlSc 合金靶材的一次成型制备方法技术领域 [0001] 本发明属于磁控溅射靶材制造技术领域，尤其涉及一种扩散焊接型AlSc合金靶材的一次成型制备方法。背景技术 [0002] 伴随高频移动通信(5G)、物联网时代的到来，超越摩尔定律的新兴半导体技术日新月异，其中MEMS器件在国防安全、工业智能和智能生活等领域均拥有巨大的应用市场。基于压电效应的射频滤波器、传感器、换能器等是急需重点发展的关键半导体器件。为满足器件的高频、大带宽、小型化、集成化需求，具有高机电耦合系数并且与当前集成电路工艺高度兼容的AlScN 薄膜是新一代压电MEMS器件的核心。高纯AlSc稀土合金靶材主要用于溅射高纯AlScN薄膜，相比AlN、ZnO、锆钛酸铅(PZT)等现有压电薄膜，其具有更强更优的压电性能，是高频移动通信(5G)射频滤波器芯片、MEMS微型先进传感器等制造核心材料。 [0003] 传统工艺制备复合AlSc合金靶材需要先制备AlSc合金靶坯，然后通过钎焊或扩散焊接实现靶材与背板的结合。AlSc靶坯本身性质较脆，热机械处理容易产生裂纹，后续焊接过程，钎焊工艺采用In焊接得到的复合靶材强度较低，不适合大功率溅射。而热扩散焊接需要制作包套，在热等静压炉中进行，采用高压长时间的工艺，也容易使脆性靶材产生裂纹，并且扩散焊接的热等静压炉设备造价高，工艺复杂。发明内容 [0004] 针对上述问题，本发明提出了一种扩散焊接型AlSc合金靶材的一次成型制备方法，包括以下步骤： [0005] 1)选择铝金属原料和钪金属原料，按照合金配比进行熔炼，得到熔融合金液； [0006] 2)在背板焊接面加工出浇注槽，浇注槽内加工出燕尾槽； [0007] 3)在背板焊接面上加镀层； [0008] 4)将熔融合金液直接浇注在焊接面有燕尾槽的浇注槽内，背板另一面通冷却水冷却，实现靶材近尺寸成型及与背板扩散焊接一体成型； [0009] 所述AlSc合金靶材焊合率≥99％，焊接强度≥10MPa。 [0010] 所述AlSc合金中Sc含量为0‑40at％。 [0011] 所述合金背板包括Cu合金背板、Mo背板等，具体包括，CuCr合金、CuZnSn合金、CuZn合金。 [0012] 所述燕尾槽尺寸深度为0.1‑1mm，上开口宽度为1‑5mm，侧壁与底面角度为70°，燕尾槽上边间距为1‑10mm。 [0013] 背板厚度为10‑30mm，加工出浇注槽，浇注槽深为5‑10mm。 [0014] 镀层方式为化学镀或磁控溅射，镀层材质为Ni或NiV，化学镀得到的厚度为5‑20um，磁控溅射得到的镀层厚度为100‑2000nm。 [0015] 本发明的有益效果在于： [0016] 1.AlSc合金靶材采用熔炼工艺成型，快速浇注在焊接面有燕尾槽的合金背板上，能够实现背板和靶面一次成型，工艺简单，大大降低成本。 [0017] 2.本发明利用燕尾槽的特殊结构设计，并在焊接面加Ni或NiV镀层，防止Al与背板反应生成脆性相，首先能够实现AlSc靶面与背板的机械咬合，防止焊接面开裂，实现高可靠性焊接。 [0018] 3.本发明所述方法通过在背板焊接面进行化学镀或电镀Ni或NiV，然后进行浇注，实现靶材的高可靠性焊接，避免了Al‑Cu进行扩散焊接时易生成脆性中间相的问题，防止了扩散焊接界面脆性中间相生成。 [0019] 4.为降低焊接靶材工艺的复杂性并保留足够的焊接强度，本发明主要通过设计焊接面的结构，在背板焊接面加入燕尾槽结构，并在焊接面加Ni或NiV镀层，防止Al与背板反应生成脆性相，实现靶材与背板的机械咬合进一步实现原子扩散。AlSc合金溶液直接浇注在焊接面具有燕尾槽的背板上，形成结构上的凹凸部位相结合，即机械咬合，甚至进一步进行原子间扩散，达到较好的焊接强度。附图说明 [0020] 图1为本发明AlSc合金靶材制备流程示意图。 [0021] 图2为焊接面带燕尾槽的背板示意图。 [0022] 图3为燕尾槽尺寸详细示意图。 [0023] 图4为浇注成型AlSc合金靶材示意图。 [0024] 其中，1‑背板；2‑浇注靶面；3‑进水口；4‑出水口。具体实施方式 [0025] 一种扩散焊接型AlSc合金靶材的一次成型制备方法，包括以下步骤： [0026] 1)选择铝原材料和钪原材料，按照所需配比(Sc含量在0‑40at％)进行熔炼，得到熔融合金液； [0027] 2)将Cu合金或Mo背板1进行机加工，并在焊接面按照燕尾槽尺寸深度为0.1‑1mm，宽度为1‑5mm，间距为1‑10mm进行加工； [0028] 3)在背板焊接面进行化学镀或磁控溅射镀Ni或NiV； [0029] 4)将铝钪合金溶液直接浇注在焊接面有燕尾槽的Cu合金背板或Mo背板上的浇注槽内，得到浇注靶面2，另一面通冷却水冷却，实现靶材近尺寸成型及与背板扩散焊接一体成型； [0030] 5)Al合金或Cu合金背板焊接面的背面通过进水口3和出水口4通冷却水进行冷却； [0031] 所述AlSc合金靶材焊合率≥99％，焊接面的焊接强度≥10MPa。 [0032] 以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明： [0033] 实施例1～4 [0034] 1、按照如图1所示的流程，进行AlSc靶材制备；准备所需的原材料，Al原材料和Sc原材料； [0035] 2、按照0‑40at％Sc配比进行熔炼，得到熔融合金液； [0036] 3、按照图2及图3进行Mo背板机加工，并在焊接面按照燕尾槽尺寸深度为0.1‑1mm，宽度为1‑5mm，间距为1‑10mm进行加工； [0037] 4、在背板焊接面进行化学镀Ni； [0038] 5、将铝钪合金溶液直接浇注在焊接面有燕尾槽的Mo背板上，背面通冷却水冷却，实现靶材近尺寸成型及与背板扩散焊接一体成型，如图3。 [0039] 对比例1 [0040] 1、准备所需的原材料，Al原材料和Sc原材料； [0041] 2、按照15at％Sc配比进行熔炼，得到熔融合金液，在模具中冷却成铸锭； [0042] 3、将铸锭进行热机械处理，锻造或轧制； [0043] 4、通过机加工得到规定尺寸的AlSc合金靶坯； [0044] 5、将Mo背板通过车床机加工，加工成规定尺寸； [0045] 6、将AlSc合金靶坯与Mo背板进行钎焊，得到AlSc合金靶材。 [0046] 对比例2 [0047] 1、准备所需原材料，Al原材料和Sc原材料； [0048] 2、按照15at％Sc配比进行熔炼，得到熔融合金液，在模具中冷却成铸锭。 [0049] 3、将铸锭进行热机械处理，锻造或轧制； [0050] 4、通过机加工得到规定尺寸的AlSc合金靶坯； [0051] 5、将Mo背板通过车床机加工，加工成规定尺寸； [0052] 6、制作包套，将AlSc合金靶坯与Mo背板装入包套中； [0053] 7、将装好包套的靶坯及背板进行除气、封焊。 [0054] 8、在热等静压炉中进行扩散焊接，得到扩散焊接AlSc合金靶材。 [0055] 实施例1～3及对比例1、2中AlSc靶材的制备及性能结果见表1。 [0056] 表1实施例及对比例AlSc靶材的制备及性能 [0057]

意见反馈