一種綁定靶材用合金及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種綁定靶材用合金及其制備方法和應(yīng)用，屬于材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]很多陶瓷靶材脆性很大，直接用來磁控濺射容易導致開裂，造成靶材報廢，這就需要綁定這個生產(chǎn)工序，把靶材粘接到鈦或銅板(或管)上面。為防止靶材脫落，靶材的粘接面積要達到95%以上，要求綁定用材料有良好的浸潤性、鋪展性，還要有適當?shù)娜埸c。同時粘接層需要有良好的導電、導熱性能，否則靶材將無法濺射，或是因冷卻效果不良導致靶材開裂甚至脫落。目前，常用的粘接材料為金屬銦，銦的性能優(yōu)良，能滿足綁定所用材料的性能要求。但是，銦在地球上儲量稀少，價格昂貴，并且銦在熔化后容易氧化，在綁定過程中會造成5-15%的損耗，這就使綁定的成本非常高昂。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明專利的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種靶材綁定用合金來代替銦，其成本低廉，原料豐富，對人體無毒無害，并且綁定效果優(yōu)良，可以有效提高靶材綁定的成品率，降低成本。
[0004]按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，一種綁定靶材用合金，配方比例按重量份計:錫50-85份，銦5-30份，鋅1 -3份，鎵0.2-5份，鋁0.5-5份，銀0.5-3份，釹0.1 -2份。
[0005]所述綁定靶材用合金熔點180-330°(3，電阻率5-12.6 μΩ.cm，導熱率73.2-200ff/(m.K)，表面張力3-8X10—2牛/米，熱膨脹系數(shù) 10-20X10—6/°C。
[0006]所述綁定靶材用合金，配方比例按重量份計:錫60-65份，銦28-30份，鋅2_3份，鎵0.8-1 份，鋁 0.5-0.8 份，銀 0.3-0.6 份，釹 0.7-0.8 份。
[0007]合金的性能:熔點180-200°(3，電阻率7-9.5μΩ.cm，導熱率75 _90W/(m.K)，表面張力5.6-7.0 X 10—2牛/米，熱膨脹系數(shù)13-16 X 10—6/°C。
[0008]所述綁定靶材用合金，配方比例按重量份計:錫68-71份，銦22-25份，鋅2_3份，鎵0.8-1 份，鋁 0.5-0.8 份，銀 0.3-0.6 份，釹 0.7-0.8 份。
[0009]合金的性能:熔點200-220°C，電阻率8-12.6μΩ.cm，導熱率75 -92ff/(m.K)，表面張力4-7.2 X10—2牛/米，熱膨脹系數(shù)12-16 X 10—6/°C。
[0010]所述綁定靶材用合金，配方比例按重量份計:錫75-78份，銦15-17份，鋅1_1.5份，鎵 0.5-0.6 份，鋁0.9-1.1份，銀 2.5-3 份，釹 0.9-1.0 份。
[0011]合金的性能:熔點250-270°C，電阻率4-9 μΩ.cm，導熱率90_110W/(m.K)，表面張力5-7.8 Χ10—2牛/米，熱膨脹系數(shù)12-18 X 10—6/°C。
[0012]所述綁定靶材用合金，配方比例按重量份計:錫80-85份，銦10-13份，鋅1-1.2份，嫁 0.2-0.3 份，招 2-3 份，銀 1-1.2份，欽1.1-1.5 份。
[0013]合金的性能:熔點300-330°C，電阻率6-11 μΩ.cm，導熱率80_110W/(m.K)，表面張力6.2-8.0Χ 10—2牛/米，熱膨脹系數(shù)13-18 X 10—6/°C。
[0014]所述綁定革E材用合金的制備方法，步驟為:
(1)錫錠熔化:向坩禍內(nèi)放入稱量好的錫錠60-65份，用20-40kw的功率將錫錠熔化得到熔液，熔化溫度控制為280-300°C，熔化時間為3min;
(2)鋁粒熔化:將稱量好的鋁粒0.5-5份加入步驟(1)所得熔液中，用40-70kw的功率快速升溫，升溫至600°C，將鋁粒完全熔化，之后以5-15kw的功率降溫到350°C ；
(3)釹熔化:將稱量好的釹0.1-2份用錫紙包裹，用石墨罩壓在步驟(2)所得熔液中，用5-15kw的功率保持溫度340-360°C穩(wěn)定，經(jīng)過4-6min，釹全部融化后取出石墨罩；
(4)銀和鋅塊的恪化:將稱量好的銀0.5_3份和鋅塊1_3份加入步驟(3)所得恪液，用40-70kw的功率全部熔化，控制溫度不高于400°C，之后將溫度降到330-350°C;
(5)銦和鎵的熔化:在步驟(4)所得熔液中加入銦28-30份和鎵0.2-5份，用30-50kw的功率攪拌并熔化，控制溫度不超過450°C，4-6min后停止加熱;之后用勺子撈出熔液表面的渣；
(6)澆鑄:將步驟(5)所得熔液澆鑄成符合規(guī)格的合金錠。
[0015]步驟(2)所述招粒直徑1mm，長度10mm;步驟(6)所述合金錠規(guī)格為20mm*20mm*100mmο
[0016]所述綁定靶材用合金的應(yīng)用，步驟為:
(1)熔化:首先打開綁定平臺的控溫儀表，把溫度設(shè)定為230-360°C，開始升溫，把待加熱的靶材和背板放置在加熱平臺上，使其加熱；達到上述溫度后，進入保溫狀態(tài)，把綁定靶材用合金焊料放在靶材和背板上面，因為溫度的作用綁定靶材用合金焊料會逐漸熔化，或把綁定靶材用合金焊料剪成小塊；
(2)涂抹:把步驟(1)熔化的綁定靶材用合金焊料均勻的涂在靶材和背板的上表面，用超聲波筆震動涂抹;焊料涂好后，把靶材和背板有綁定靶材用合金焊料的一面貼合在一起，用壓塊壓實，將控溫儀表的溫度設(shè)定值降低80-100°C，同時采取吹風的方式快速降溫，使得綁定靶材用合金焊料凝固，靶材和背板得到牢固的粘接;取下綁定好的靶材，進行下一輪操作。
[0017]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明制備得到的合金不易氧化，每次綁定損耗在2%以下，靶材用完后此合金可以回收使用；用此合金綁定結(jié)合力強，并且軟硬適中，塑性好，在靶材隨溫度變化收縮或膨脹時可以隨形變化，也不會因為應(yīng)力過大使陶瓷靶材開裂;此合金浸潤性、鋪展性好，粘度高，非常適合綁定工藝。
【具體實施方式】
[0018]實施例1
合金配方比例按重量份計:錫60份，銦30份，鋅2份，鎵2.5份，鋁4份，銀0.8份，釹0.7份。
[0019]所述綁定革E材用合金的制備方法，步驟為:
(1)錫錠熔化:向坩禍內(nèi)放入稱量好的錫錠，用20kw的功率將錫錠熔化得到熔液，熔化溫度控制為280°C，熔化時間為3min;
(2)鋁粒熔化:將稱量好的鋁粒加入步驟(1)所得熔液中，用40kw的功率快速升溫，升溫至600°C，將鋁粒完全熔化，之后以5kw的功率降溫到350°C ；
(3)釹熔化:將稱量好的釹用錫紙包裹，用石墨罩壓在步驟(2)所得熔液中，用5kw的功率保持溫度340°C穩(wěn)定，經(jīng)過4min，釹全部融化后取出石墨罩；
(4)銀和鋅塊的熔化:將稱量好的銀和鋅塊加入步驟(3)所得熔液，用40kw的功率全部熔化，控制溫度不高于400°C，之后將溫度降到330°C;
(5 )銦和鎵的熔化:在步驟(4)所得熔液中加入銦和鎵，用30kw的功率攪拌并熔化，控制溫度不超過450°C，4min后停止加熱;之后用勺子撈出熔液表面的渣；
(6)澆鑄:將步驟(5)所得熔液澆鑄成符合規(guī)格的合金錠。
[0020]步驟(2)所述招粒直徑1mm，長度10mm;步驟(6)所述合金錠規(guī)格為20mm*20mm*100mmο
[0021]合金的性能:熔點180°C，電阻率7 μΩ - cm，導熱率135W/(m.Κ)，表面張力5.6Χ10—2牛/米，熱膨脹系數(shù)12 X 10—6/°c。
[0022]實施例2
合金配方比例按重量份計:錫65份，銦28份，鋅3份，鎵1.1份，招1.6份，銀0.5份，釹0.8份。
[0023]所述綁定靶材用合金的制備方法，步驟為:
(1)錫錠熔化:向坩禍內(nèi)放入稱量好的錫錠，用40kw的功率將錫錠熔化得到熔液，熔化溫度控制為300°C，熔化時間為3min;
(2)鋁粒熔化:將稱量好的鋁粒加入步驟(1)所得熔液中，用70kw的功率快速升溫，升溫至600°C，將鋁粒完全熔化，之后以15kw的功率降溫到350°C ；
(3)釹熔化:將稱量好的釹用錫紙包裹，用石墨罩壓在步驟(2)所得熔液中，用1