靶材组件的制造方法技术领域
本发明涉及溅射靶材制造领域，尤其涉及一种靶材组件的制造方法。
背景技术
靶材是溅射技术的基础材料，在液晶显示器产业和信息存储产业中具有
显著优势。近年来，液晶显示器大幅度取代以阴极射线管为主的电脑和电视
机显示器，使靶材的技术与市场需求大幅度增加。
现有技术通常采用拼接方式制备液晶显示器所使用的溅射靶材，即每个
靶材组件可由多片靶材拼接而成。为了保证拼接靶材具有良好的导电和导热
性能，靶材在溅射前需要与背板(铜或铝等材料)焊接到一起。半导体领域
的发展对拼接靶材组件的焊接质量要求越来越高。
但是，现有的拼接靶材组件的制造工艺存在靶材易碎的问题。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种靶材组件的制造方法，减小靶材破碎的几
率。
为解决上述问题，本发明提供一种靶材组件的制造方法，包括：提供靶
材、背板和保护板，所述保护板的热膨胀系数小于靶材的热膨胀系数，或者
保护板的热膨胀系数与靶材的热膨胀系数相同或相当；所述靶材用于焊接的
面为第一焊接面，与第一焊接面相对的面为溅射面，所述背板用于焊接的面
为第二焊接面；将所述保护板粘贴于所述靶材的溅射面上；焊接所述靶材的
第一焊接面和所述背板的第二焊接面；焊接后去除保护板。
可选的，所述靶材组件为拼接靶材组件，包括位于背板上的多个靶材；
提供靶材、背板和保护板的步骤包括：提供多个靶材、一背板和多个保
护板；将所述保护板粘贴于所述靶材的溅射面上的步骤中，在每一靶材的溅
射面上均粘贴一保护板；
焊接所述靶材的第一焊接面和所述背板的第二焊接面的步骤包括：加热
所述靶材和背板；分别在所述多个靶材的第一焊接面和背板的第二焊接面上
涂覆焊料；在所述背板的第二焊接面上依次放置所述多个靶材，并在相邻靶
材之间插入支撑条；冷却且在焊料未凝固时，去除所述支撑条；冷却后的靶
材第一焊接面和背板第二焊接面焊接在一起。
可选的，所述支撑条为不锈钢片。
可选的，所述支撑条的长度等于靶材与支撑条相邻边的边长。
可选的，所述支撑条的长度为135～165mm，宽度为9～11mm，厚度为
0.2～0.4mm。
可选的，在相邻靶材之间插入支撑条的步骤之前，所述制造方法还包括，
在支撑条的侧面粘贴耐温胶带。
可选的，采用钎焊焊接所述靶材的第一焊接面和所述背板的第二焊接面，
所述焊料为钎焊料。
可选的，所述制造方法还包括：
分别在所述靶材的第一焊接面和背板的第二焊接面上涂覆焊料的步骤之
后，在背板的第二焊接面上平行放置两根铜丝；
在所述背板的第二焊接面上依次放置所述多个靶材的步骤包括，将多个
靶材依次放置在背板第二焊接面上的两根铜丝上，使所述铜丝支撑靶材。
可选的，所述加热所述靶材和背板的步骤包括：将所述靶材和背板放在
加热平台上，升温至所述焊料的熔点；所述焊料为铟焊料；
所述冷却且在焊料未凝固时，去除所述支撑条的步骤包括：将加热平台
降温至150～160摄氏度，将支撑条抽出；关闭加热平台，使背板和靶材随加
热平台冷却；冷却至80摄氏度以下时，取出所述背板和靶材；自热冷却至室
温。
可选的，所述背板为长方形，在长边方向上包括两个端部和位于两端部
之间的中间区域；
所述自然冷却至室温的步骤包括：支撑所述背板的两端部，使背板的中
间区域悬空，自然冷却至室温。
可选的，所述靶材和保护板为矩形。
可选的，所述保护板的边长比靶材相应边的边长小1～2mm。
可选的，所述靶材的材料为硅，所述背板的材料为铜；所述保护板的材
料为硅或氧化硅。
可选的，所述保护板的热膨胀系数与靶材的热膨胀系数相当是指保护板
与靶材的热膨胀系数的比值在0.9～1.1的范围内。
可选的，所述靶材位于第一焊接面和溅射面之间的面为第一侧面，所述
保护板用于与靶材粘结的面为粘贴面，与所述粘贴面相对的面为背面，所述
粘贴面和背面之间的面为第二侧面；
将所述保护板粘贴于所述靶材的溅射面上的步骤包括：在靶材溅射面与
保护板粘贴面之间设置耐温胶带；在保护板第二侧面和保护板露出的靶材溅
射面上粘贴耐温胶带，以使所述耐温胶带覆盖靶材和保护板之间的缝隙。
可选的，所述制造方法还包括：焊接所述靶材的第一焊接面和所述背板
的第二焊接面的步骤之前，通过喷砂设备对靶材的第一焊接面和背板的第二
焊接面进行喷砂处理。
可选的，所述制造方法还包括：将所述保护板粘贴于所述靶材的溅射面
上的步骤之前，通过气动抛光机对靶材溅射面进行抛光；并在抛光后用异丙
醇溶液清洗靶材溅射面。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
本发明的靶材组件的制造方法中，在对靶材和背板进行加热之前，将所
述保护板粘贴于靶材溅射面上。在加热和冷却过程中，所述保护板能够减小
由于靶材和背板热膨胀系数不匹配而在温度变化时引起的热冲击，从而保护
靶材，防止靶材破碎。
可选方案中，在相邻靶材之间插入支撑条，利用支撑条对靶材进行对准，
以所述支撑条为基准能够较容易地对靶材的位置进行校准，从而能够较容易
地对靶材之间焊缝的宽度和均匀性进行调节和控制。
附图说明
图1至图8是本发明靶材组件的制造方法一实施例各步骤的结构示意图。
具体实施方式
现有的靶材组件的制造方法存在焊接过程中靶材易碎的问题。
现结合现有技术的靶材组件的制造方法，分析焊接过程中靶材易碎的原
因：
现有技术的靶材组件的制造方法中，在对背板和靶材进行加热和冷却的
过程中，温度的变化使靶材和背板发生热胀冷缩现象。然而，由于靶材和背
板的热膨胀系数不匹配，靶材与背板产生变形不匹配，靶材会受到背板力的
作用，从而使靶材内产生应力，导致靶材破碎，焊接质量降低。
为解决所述技术问题，本发明提供了一种靶材组件的制造方法，本发明
的靶材组件的制造方法中，在对靶材和背板进行加热之前，将所述保护板粘
贴于靶材溅射面上。在加热和冷却过程中，所述保护板能够减小由于靶材和
背板热膨胀系数不匹配而在温度变化时引起的热冲击，从而保护靶材，防止
靶材破碎。同时，所述保护板能够减少靶材与外界的直接接触，从而减小靶
材因为外界对其进行触碰而导致破碎的可能性。
可选方案中，利用支撑条对靶材进行对准，以所述支撑条为基准能够较
容易地对靶材的位置进行校准，从而能够较容易地对靶材之间的焊缝的宽度
和均匀性进行调节和控制。
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例做详细的说明。
参考图1至图8是本发明靶材组件的制造方法一实施例各步骤的结构示
意图。所述靶材组件的制造方法，包括：
请参考图1，提供靶材101、背板100和保护板102，所述保护板102的
热膨胀系数与靶材101的热膨胀系数相同或相当；所述靶材101用于焊接的
面为第一焊接面，与第一焊接面相对的面为溅射面，所述背板100用于焊接
的面为第二焊接面。
需要说明的是，在焊接过程中，靶材101和背板100会因为温度的变化而
产生变形，在靶材组件技术领域中，通常背板100的热膨胀系数大于靶材101
的热膨胀系数，从而使背板100的变形大于靶材101的变形。因此，在焊接
过程发生温度变化时，靶材101除了自身热胀冷缩产生变形外还会因受到背
板100力的作用而发生进一步变形。粘贴于靶材101上的保护板102的热膨
胀系数小于靶材101的热膨胀系数，或者与靶材101热膨胀系数相同或相近，
因此，在发生温度变化时保护板102的变形小于或等于靶材101的变形，从
而对靶材101产生力的作用，且保护板102施加给靶材101的力与背板100
施加给靶材101的力方向相反，从而使靶材101所受到的合力减小，进而减
小靶材101内的应力，降低靶材101破碎的可能性。
此外，所述保护板102能够减少靶材101与外界的直接接触，从而减小
靶材101因为外界对其进行触碰而导致破碎的可能性。
本实施例中，所述靶材101为硅片。所述靶材101的形状为矩形，矩形
靶材101易于拼接和调节靶材101之间的焊缝。但是本发明对此不作限定，
所述靶材101还可以为平行四边形。
本实施例中，所述背板100的材料为铜，本发明对此不作限定，所述背
板100的材料还可以为铝。
本实施例中，所述保护板102的材料为硅或氧化硅，硅或氧化硅的热膨
胀系数与所述靶材101的热膨胀系数相同或相近。但是，本发明对所述保护
板102的材料不做限定，所述保护板102的材料可以根据背板100和靶材101
的材料选择其他材料。
本实施例中，所述保护板102也为矩形。但是本发明对此不作限定，所
述保护板102的形状可以根据靶材101的形状进行选择。
需要说明的是，如果所述保护板102过大不利于保护板102和靶材101
的粘贴，所述保护板102过小，很难在焊接过程中起到减小靶材101内热冲
击的作用。因此，保护板102的边长比靶材101相应边的边长小1～2mm。例
如，本实施例中矩形保护板102的长边比矩形靶材101的长边小1～2mm，矩
形保护板102的短边比矩形靶材101的短边小1～2mm。
还需要说明的是，本实施例中，所述靶材组件为拼接靶材组件，包括位
于背板100上的多个靶材101。
具体的，所述提供靶材101、背板100和保护板102的步骤包括：提供多
个靶材101(本实施例中为3个)、一背板100和多个保护板102(本实施例
中为3个)。
继续参考图1，将所述保护板102粘贴于所述靶材101的溅射面上。所述
保护板102能够在焊接过程中，减小靶材101和背板100因热膨胀系数不匹
配引起的热冲击。
本实施例中，将所述保护板102粘贴于所述靶材101的溅射面上的步骤
包括：在每一靶材101的溅射面上均粘贴一保护板102。
具体的，所述靶材101位于第一焊接面和溅射面之间的面为第一侧面，
所述保护板102用于与靶材101粘贴的面为粘贴面，与所述粘贴面相对的面
为背面，位于粘贴面和背面之间的面为第二侧面。将所述保护板102粘贴于
所述靶材101的溅射面上的步骤包括：在靶材101溅射面与保护板102粘贴
面之间设置耐温胶带；在保护板102第二侧面和保护板102露出的靶材101
溅射面上粘贴耐温胶带，以使所述耐温胶带覆盖靶材101和保护板102之间
的缝隙，并露出靶材101的第一焊接面和第一侧面。
需要说明的是，本实施例中，将所述保护板102粘贴于所述靶材101的
溅射面上的步骤之前，所述制造方法还包括：通过气动抛光机对靶材101溅
射面进行抛光并利用异丙醇溶液擦拭靶材101表面，使靶材101溅射面平坦
并保证靶材101溅射面清洁，从而降低靶材101与保护板102粘贴的难度。
请参考图2至图5，焊接所述靶材101的第一焊接面和所述背板100的第
二焊接面；在焊接过程中，所述保护板102减小靶材101和背板100因热膨
胀系数不匹配引起的热冲击。
本实施例中，焊接所述靶材101的第一焊接面和所述背板100的第二焊
接面的步骤包括：加热所述靶材101和背板100；分别在所述靶材101的第一
焊接面和背板100的第二焊接面上涂覆焊料；在所述背板100的第二焊接面
上依次放置所述多个靶材101，并在相邻靶材101之间插入支撑条104，所述
支撑条104用于调节相邻靶材101之间的焊缝；冷却且在焊料未凝固时，去
除所述支撑条104；冷却后，靶材101第一焊接面和背板100第二焊接面焊接
在一起。
本实施例中，采用钎焊焊接所述靶材101和所述背板100，所述焊料为钎
焊料，钎焊料对铜背板和硅靶材具有很好的浸润性，且可以使背板100重复
利用，节约成本。具体的，所述焊料为铟焊料。铟焊料的熔点低，焊接温度
低，焊接过程对靶材101的热冲击小，靶材101不易碎。
本实施例中，所述加热所述背板100和保护板102的步骤包括：将背板
100、与保护板102粘合的靶材101、支撑条104和压块103放置于加热平台
上，将加热平台升温至190～200摄氏度，焊料熔化。
需要说明的是，所述将加热平台升温至190～200摄氏度的过程应缓慢进
行，升温过快会增大靶材101内的热冲击，容易引起靶材101破碎。
还需要说明的是，本实施例中，所述背板100的侧面具有螺纹孔，所述
螺纹孔在后续靶材组件的使用过程固定所述靶材组件。在加热所述靶材101
和背板100之前，在背板100侧面粘贴耐温胶带，所述耐温胶带用于保护所
述螺纹孔，防止焊料浸入。
本实施例中，所述分别在所述靶材101的第一焊接面和背板100的第二
焊接面上涂覆焊料的步骤包括：通过超声波处理装置在所述靶材101的第一
焊接面和背板100的第二焊接面上涂覆焊料，使焊料浸润所述第一焊接面和
第二焊接面。并用异丙醇溶液检测所述焊料对第一焊接面和第二焊接面的浸
润性。
如图2所示，本实施例中，在所述背板100的第二焊接面上依次放置所
述多个靶材101的步骤之前，还包括：在所述背板100的焊接面上平行放置
两根铜丝107，所述铜丝107用于保存背板100的第二焊接面上的焊料。
具体的，本实施例中，在所述背板100的第二焊接面上依次放置所述多
个靶材101的步骤中，所述多个靶材101依次放置于所述两根铜丝107上，
使所述铜丝107支撑靶材101，为焊料提供空间，使第一焊接面和第二焊接面
之间的焊料厚度大于等于所述铜丝107的直径。本实施例中，所述多个靶材
101沿所述两个铜丝107延伸方向依次排列。
本实施例中，如果所述铜丝107的直径过小，很难起到保存焊料的作用，
如果所述铜丝107的直径过大，容易使第一焊接面和第二焊接面之间产生缝
隙，而导致焊接强度下降。具体的，所述铜丝107的直径在0.2～0.3mm的范
围内。
如图3和图4所示，本实施例中，所述调节相邻靶材101之间焊缝的步
骤包括：在所述背板100的第二焊接面上依次放置所述多个靶材101之后，
在第一块靶材101上放置压块103，所述压块103用于固定所述第一块靶材
101。将支撑条104插入第一块靶材101和第二块靶材101之间，所述支撑条
104用于控制靶材101之间焊缝的宽度，增加焊缝的均匀性；调节第二块靶材
101的位置，使第二块靶材101贴近支撑条104，从而对焊缝的宽度进行调节。
重复上述步骤至所有焊缝调节完毕。
具体的，本实施例中，所述支撑条104的材料为不锈钢。
需要说明的是，所述支撑条104的厚度H用于控制焊缝的宽度，如果所
述支撑条104的厚度H过大会导致焊缝过大，如果支撑条104的厚度H过小
很难阻止被压块103压住的靶材101下方焊料向焊缝流淌，而使焊缝中焊料
增加，阻碍焊缝的调节。具体的，本实施例中，所述支撑条104的厚度H为
0.2～0.4mm。
本实施例中，为了满足后续利用夹具固定所述靶材101的需要，所述支
撑条104的长度L等于靶材101与支撑条104相邻边的边长。具体的，所述
支撑条104的长度L(如图5所示)为135～165mm，宽度W为9～11mm。但
是本发明对此不作限定，在其他实施例中，所述支撑条104的长度L还可以
大于靶材101与支撑条104相邻边的边长。
本实施例中，在相邻靶材101之间插入支撑条104的步骤之前，在所述
支撑条104侧面粘贴耐温胶带。所述耐温胶带能够防止支撑条104划伤靶材
101，此外还有利于焊缝调节完成后较容易地抽出所述支撑条104。
如图5所示，本实施例中，在相邻靶材101之间插入支撑条104的步骤
之后，去除所述支撑条104的步骤之前，所述制造方法还包括：提供夹具105，
所述夹具105为环形，用于固定靶材101并使靶材101相邻边平行；将所述
夹具105放置于靶材101露出的背板100第二焊接面上，并使焊接于背板100
上的所有靶材101置于环形夹具105内；通过螺栓106将靶材101固定于所
述夹具105上。
具体的，所述夹具105为方环形，具有矩形开口，所述矩形开口用于容
纳焊接在一起的靶材101，将所述夹具105放置于靶材101露出的背板100第
二焊接面上的过程中，使所述焊接在一起的靶材101放置于所述矩形开口中。
本实施例中，所述夹具105在相对的两侧壁上具有螺孔，夹具105相对
侧壁上的螺孔相对。所述螺孔贯穿所述夹具105的侧壁。通过螺栓106将靶
材101固定于所述夹具105上的步骤包括：使螺栓106分别穿过夹具105侧
壁上相对的两个螺孔并与靶材101接触，从而将所述靶材101固定于夹具105
上，同时使靶材101与夹具105接触的边与夹具105的相应边平行，从而使
靶材101的相邻边相互平行。
需要说明的是，本实施例中，用夹具105固定靶材101的过程是在加热
平台上进行的。在将所述夹具105放置于靶材101露出的背板100第二焊接
面上之前，将夹具105在加热平台上加热至190～200摄氏度。
如图4至图6所示，本实施例中，所述焊料为铟焊料，所述冷却且在焊
料未凝固时，去除所述支撑条104的步骤包括：将加热平台降温至150～160
摄氏度，将支撑条104抽出；关闭加热平台，使背板100和靶材101随加热
平台冷却；冷却至80摄氏度以下时，取出；自热冷却至室温。
需要说明的是，将加热平台降温至150～160摄氏度，将所述支撑条104
抽出的过程中，如果支撑条104取出过晚，焊料凝固，支撑条104会粘贴在
靶材101之间的焊缝中而不易抽出；支撑条104取出过早，在支撑条104取
出到焊料凝固的过程中，靶材101容易发生移动而使焊缝宽度发生变化。因
此，本实施例中，当加热平台降温至150～160摄氏度时焊料开始凝固，在焊
料即将凝固尚未完全凝固时将所述支撑条104取出。
本实施例中，所述背板为长方形，在长边方向上包括两个端部和位于两
端部之间的中间区域述自然冷却至室温的步骤包括：支撑所述背板100的两
端部，使背板100的中间区域悬空，自然冷却至室温。这样能够使靶材101
和背板100的中间区域在冷却的过程中自由收缩，从而减小靶材101和背板
100在加热过程中因膨胀产生的弯曲变形。
具体的，本实施例中，将固定在一起的靶材101、背板100和夹具105放
置于货架上，使中间悬空。
需要说明的是，本实施例中，焊接所述靶材101的第一焊接面和所述背
板100的第二焊接面的步骤之前，所述制造方法还包括：通过喷砂装置对靶
材101的第一焊接面和背板100的第二焊接面进行喷砂处理。所述喷砂处理
能够增加第一、第二焊接面的粗糙度，从而增加第一、第二焊接面之间的摩
擦力，增加焊接后的焊接强度。
具体的，所述喷砂装置包括喷枪和沙粒。如果所述喷砂的力度过大容易
导致靶材101破碎，所述喷砂的力度不能过大。
本实施例中，所述沙粒为125号碳化硅，喷砂压力为1～4kgf/cm2，所述
喷枪到靶材101第一焊接面和背板100第二焊接面的距离为18～22cm。喷砂
至第一、第二焊接面无明显纹路，表面均一粗糙即可。
本实施例中，所述喷砂处理之后，所述靶材组件制造方法还包括：用空
气枪吹干净第一、第二焊接面，并用异丙醇溶液擦拭所述第一、第二焊接面。
请参考图7和图8，焊接后去除保护板102(如图6所示)。
具体的，如图7所示，本实施例中，焊接后去除保护板102的步骤包括：
去除保护板102和靶材101表面的耐温胶带，从而使保护板102和靶材101
分离。
本实施例中，所述去除保护板102的步骤之前，还包括去除所述压块103
(参考图6)。
如图8所示，本实施例中，所述焊接后去除保护板102的步骤之后，所
述制造方法还包括，去除所述夹具105(参考图7)。
本实施例中，所述焊接后去除保护板102的步骤之后，所述制造方法还
包括：去除所述夹具105之后，在靶材101和背板100上粘贴防水胶带，使
所述防水胶带覆盖靶材101和背板100之间的缝隙，并在靶材101的焊接面
上粘贴防水胶带，使所述防水胶带覆盖相邻靶材101之间的焊缝；通过超声
波检测焊接的缺陷率，如果焊接结合率大于97％，且单个缺陷面积小于等于
2％，则焊接合格，否则返焊；去除所述防水胶带和背板100侧面的耐温胶带。
本实施例中，焊接后去除保护板102的步骤之后，所述制造方法还包括：
对所述靶材101和背板100进行机械加工，加工成为符合设计要求的靶材组
件。
综上，本发明的靶材组件的制造方法中，在对靶材和背板进行加热之前，
将所述保护板粘贴于靶材的溅射面上。在加热和冷却过程中，所述保护板能
够减小由于靶材和背板热膨胀系数不匹配而在温度变化引起的热冲击，从而
保护靶材，防止靶材破碎。此外，本发明利用支撑条对靶材进行对准，以所
述支撑条的位置为基准能够较容易地对靶材的位置进行校准，从而对靶材之
间焊缝的宽度和均匀性进行调节和控制。从而，能够实现在焊接过程中对焊
缝的调节。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，
在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保
护范围应当以权利要求所限定的范围为准。