CN202063989U

CN202063989U - 靶材背板结构

Info

Publication number: CN202063989U
Application number: CN2011201239929U
Authority: CN
Inventors: 连汉滨
Original assignee: PERFECT WELDING TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: PERFECT WELDING TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2011-04-25
Filing date: 2011-04-25
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2021-04-25

Abstract

一种靶材背板结构，包括上盖板与基板，该基板造有至少一焊道及至少一冷却水道、至少一进水端及至少一出水端；该上盖板形成至少一定位孔，该至少一定位孔相对应于基板上的至少一焊道；该上盖板与该基板沿着该焊道接合固定。可改善已知制作靶材背板的制程复杂且设备成本昂贵等缺点，并可达靶材背板低变形及内部冷却水道高密封的目的。

Description

靶材背板结构

技术领域

本实用新型涉及一种靶材背板结构，特别指一种具有上盖板与基板的靶材，并利用电弧焊接与激光焊接制程结合的创设。

背景技术

在薄膜晶体管液晶显示器（TFT-LCD）与半导体晶圆等制造业中，真空镀膜设备如电浆式化学气相沉积（Plasma enhance chemical vapor deposition, PECVD）设备及物理气相沉积（Physical vapor deposition， PVD）设备等，均需采用靶材背板以固定并承载靶材，且利用靶材背板冷却靶材，而将靶材于镀膜制程中所产生的高热带走以进行散热。

传统具有冷却水道的靶材背板主要是采用无氧铜材质加工形成具有冷却水道的基板，然后以无氧铜材质的上盖板覆盖基板，接着再对基板与上盖板的接缝进行密封焊接，并对靶材背板的形状尺寸作最后加工。借着无氧铜材质能快速吸收热量的优点，传统靶材背板可迅速将靶材于镀膜制程中所产生的高温热量带走，然而由于无氧铜材质的密度较大且强度不佳，因此造成靶材背板需具备足够的厚度以增加强度，进而使得传统靶材背板的重量亦相对较重，并造成材料成本增加且焊接困难等问题。

因此，目前的靶材背板已逐渐采用纯钛等强度较佳且具有高导热性的材质，以取代传统使用的无氧铜材质。纯钛材质的强度较佳，故可使靶材背板的厚度相对较小，且其密度约为无氧铜材质的一半，因此可减轻靶材背板的重量达50%以上。对于PECVD设备而言，渐采用纯钛材质制作的靶材背板有利于更佳的空间规划，因其可采用立式且电磁控制组件于真空腔体外部，进而具有制程优化的效果。

然而，目前采用纯钛材质之靶材背板在国外主要以电子束焊接其基板与上盖板，其需要在真空的状态下进行焊接，因此其设备成本及技术需求较高，进而使得靶材背板之制造成本亦相对提高，且因为电子束能量的控制决定着焊接的结果，若其能量控制太大会击穿被焊物，而若其能量控制太小将影响焊接的渗透深度，进而使得基板与上盖板容易因水压作用造成金属疲劳而分离，因此其技术困难度较高。此外，目前TFT-LCD制造业应用于彩色滤光片（Color filter, CF）段制作氧化铟锡(Indium tin oxides, ITO)透明导电膜及制作黑色矩阵（Black matric, BM）中铬（Chromium, Cr）薄膜的镀膜制程的靶材背板，正朝向大面积的趋势发展。为因应此趋势发展，除了将靶材背板拆解成许多小面积来制作外，否则就需要使用相对较大的电子束焊接设备以进行焊接，因此已知制作靶材背板的方法较为复杂且需要较高的设备成本。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：针对上述现有技术的不足，提供一种靶材背板结构，可改善已知靶材背板制程复杂且设备成本昂贵等缺点，并同时达到靶材背板低变形率及内部冷却水道高密封的目的。

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种靶材背板结构，包括上盖板与基板，其特点是：所述基板造有至少一焊道及至少一冷却水道、至少一进水端及至少一出水端；该上盖板形成至少一定位孔，该至少一定位孔相对应于基板上的至少一焊道；该上盖板与该基板沿着该焊道接合固定。

所述冷却水道密封于该上盖板与基板间，且该冷却水经由该进水端进入该冷却水道并经由该出水端离开该冷却水道。

本实用新型采用的另一种技术方案是：一种靶材背板结构，包含至少一上盖板与一基板，其特点是：所述基板上具有至少一容置空间以容置该上盖板，且该容置空间的周缘呈阶梯状且紧靠该上盖板；该上盖板形成至少一定位孔，该定位孔相对应于该基板上的至少一焊道，该上盖板与该基板通过该定位孔与焊道的接合而固定与定位。

所述基板上另包含至少一第一冷却水道及至少一第二冷却水道，该第二冷却水道连接该第一冷却水道且与该第一冷却水道相邻，该第一冷却水道中的冷却水不会经由该上盖板与该基板间的连接面泄漏至该第二冷却水道。

上述方案中的焊道为直线、圆弧或曲线。上述上盖板与该基板可由钛、铁、不锈钢、镍合金、铝合金、镁合金、铜合金或钛合金制成。

本实用新型的优点是：该靶材背板结构制程简单，可降低设备成本，且可达靶材背板低变形及内部冷却水道高密封的目的。

附图说明：

图1是本实用新型第一实施例的靶材背板的分解图。

图2是本实用新型第一实施例的靶材背板的制作流程图。

图3是本实用新型第一实施例的靶材背板的俯视示意图。

图4是本实用新型第二实施例的靶材背板的剖面示意图。

图5是本实用新型第二实施例的靶材背板的制作流程图。

标号说明：

步骤S10 形成至少一定位孔于上盖板

步骤S20 进行一塞孔焊接制程

步骤S30 进行一第一激光复合焊接制程

10 靶材背板 12 上盖板

14 基板 16 定位孔

18 焊道 20 冷却水道

22 进水端 24 出水端

30 周缘 32 点焊位置

34 切割线步骤 S50 进行一点焊制程

步骤S60 进行一第一激光复合焊接制程 40 靶材背板

42 上盖板 44 基板

46 容置空间 48 周缘

50 点焊位置 52 焊道

54 第一冷却水道 56 第二冷却水道

58 连接面 60 定位孔

具体实施方式：

为使对本实用新型的目的、构造特征及其功能有进一步的了解，兹配合相关实施例及图式详细说明如下：

请同时参照图1及图2，其分别为本实用新型第一实施例的靶材背板的分解图与本实用新型第一实施例的靶材背板的制作方法流程图。本实用新型第一实施例所示的靶材背板10应用于PECVD与PVD等设备，具有固定、承载及冷却靶材的功用，其包含上盖板12与基板14，其中上盖板12与基板14为钛、铁、不锈钢、镍合金、铝合金、镁合金、铜合金或钛合金等材质所制成，且靶材背板10的外观可为矩形、圆形或方形等任何形状。本实用新型第一实施例的靶材背板结构，系应用焊接以结合上盖板12与基板14。其中，该基板14造有至少一焊道18及至少一冷却水道20、至少一进水端22及至少一出水端24，该上盖板12上则形成至少一定位孔16（步骤S10），该定位孔16可利用钻孔或冲孔等方法，将定位孔16形成于相对应至少一焊道18的上盖板12上。接着，进行一塞孔焊接制程（步骤S20），其利用一电弧焊接以熔接定位孔16与焊道18，藉此固定与定位上盖板12与基板14。然后，进行一第一激光复合焊接制程（步骤S30），其同时利用电弧焊接与激光焊接（Laser beam welding, LBM）以沿着焊道18熔接上盖板12与基板14。

上述电弧焊接系利用一电极产生一高温的电弧，此电弧的温度可达3000℃以上，而将电极与待焊物产生熔融，达到接合的目的。其中，电弧焊接可为惰性气体钨棒电弧焊接（Inert-gas tungsten arc welding, GTAW）、惰性气体金属极电弧焊接（Inert-gas metal arc welding, GMAW）或电浆电弧焊接（Plasma arc welding, PAW）。此外，电极可为消耗性电极或非消耗性电极，若为非消耗性电极，则上述电弧焊接需利用一金属填料进行熔接。

激光焊接是利用一激光振荡器产生一单波长的激光束，并引导激光束经一如透镜的光学组件，而将激光束集中并聚焦在待焊物上，使待焊物达到其熔点（但不超过其沸点）以进行熔接。其中，激光焊接可为CO2雷射焊接或Nd-YAG雷射焊接等类型。不同于电子束焊接，激光焊接在空气中即可进行焊接，其具有入热量低、变形量少、速率快及高渗透深度等特点。

激光复合焊接制程（Laser hybrid welding）同时结合电弧焊接与激光焊接，以作用于同一熔池进行熔接。因此，激光复合焊接制程具备激光焊接的高渗透深度及高效率，并配合电弧焊接的电弧特性以搅拌熔池，进而降低焊道18的气孔的产生而提高焊接质量，且由于激光复合焊接制程的入热量约为传统仅用电弧焊接的1/5至1/10，因此被焊物的变形量可相对减少约1/3至1/5。此外，更可搭配如氩气、氮气或氦气等惰性气体保护气氛的设计，将焊道18附近高于300℃的区域均覆盖高纯度惰性气体，以减少高温氧化的现象发生而保护焊道18。

请同时参照图3，其为本实用新型第一实施例的靶材背板俯视示意图。系揭示，塞孔焊接制程利用电弧焊接以熔接定位孔16与焊道18，藉此固定及定位上盖板12与基板14，以省去已知需利用夹具固定上盖板12与基板14而妨碍焊接作业进行的缺点。然后，第一激光复合焊接制程同时利用电弧焊接与激光焊接以沿着焊道18熔接上盖板12与基板14，使冷却水道20被密封而使一冷却水不会经由上盖板12与基板14间的连接面（图中未示）泄漏，且冷却水经由进水端22进入冷却水道20并经由出水端24离开冷却水道20。其中焊道18的路径可选自直线、圆弧及曲线所组成的群组。

本实用新型第一实施例另包含进行一第二激光复合焊接制程，其同时利用电弧焊接与激光焊接以沿着上盖板12的周缘30熔接密封上盖板12与基板14，进而使得冷却水道28中的冷却水不会经由上盖板12与基板14间的连接面泄漏。此外，于第二激光复合焊接制程之前，本实用新型第一实施例可另包含一点焊制程，其利用电弧焊接于至少一点焊位置32熔接上盖板12的周缘30与基板14，以固定与定位上盖板12与基板14。

值得注意的是，为配合靶材背板10的长度与尺寸规格的要求，本实用新型第一实施例靶材背板10的上盖板12或基板14亦可根据不同设计，如依切割线34分解成复数块，并利用如上述的点焊制程及激光复合或激光焊接制程以进行接合。

请同时参照图4及图5，其分别为本实用新型第二实施例的靶材背板的剖面示意图与本实用新型第二实施例的靶材背板的制作方法流程图。本实施例所示，该靶材背板40包含数个上盖板42与一基板44。基板44上具有至少一容置空间46以容置上盖板42，且容置空间46的周缘48呈阶梯状且紧靠上盖板42，其中上盖板42与基板44为钛、铁、不锈钢、镍合金、铝合金、镁合金、铜合金或钛合金等材质所制成，且靶材背板40的外观可为矩形、圆形或方形等任何形状。本实用新型第二实施例的靶材背板的制作方法，是应用焊接以结合上盖板42与基板44。首先，进行一点焊制程（步骤S50），其利用一电弧焊接于至少一点焊位置50熔接容置空间46的周缘48与上盖板42，以固定及定位上盖板42与基板44。然后，进行一第一激光复合焊接制程（步骤S60），其同时利用电弧焊接与一激光焊接以沿着周缘48熔接密封上盖板42与基板44。

本实用新型第二实施例另包含进行一第二激光复合焊接制程，其是同时利用电弧焊接与激光焊接以沿着基板44上的至少一焊道52以熔接上盖板42与基板44，其中焊道52的路径选自直线、圆弧及曲线所组成的群组。值得注意的是，基板44上包含至少一第一冷却水道54及至少一第二冷却水道56，第二冷却水道56连接第一冷却水道54且与第一冷却水道54相邻，第二激光复合焊接制程系沿着焊道52熔接上盖板42与基板44，以使第一冷却水道54中的冷却水不会经由上盖板42与基板44间的连接面58泄漏至第二冷却水道56。

此外，本实用新型第二实施例在第二激光复合焊接制程之前可另包含形成至少一定位孔60于上盖板42，其系相对应基板44上的焊道52而将定位孔60形成于上盖板42。然后，进行一塞孔焊接制程，其系利用电弧焊接以熔接定位孔60与焊道52，藉此固定与定位上盖板42与基板44。

相较于已知技术，本实用新型的靶材背板结构结合电弧焊接与激光焊接制程，其可改善已知靶材背板制作方法因使用电子束焊接制程而需在真空的状态下进行焊接，因此需将较大尺寸的靶材背板拆解成许多小面积来制作或使用相对较大的电子束焊接设备以进行焊接，造成制程复杂度增加且设备成本昂贵等问题。此外，已知靶材背板制作方法若全程仅采用具有高入热量的电弧焊接制程，将造成焊接后的靶材背板产生高变形量的问题，本实用新型的靶材背板结构除可改善上述问题，并具有高渗透深度、高效率、高焊接质量以及内部冷却水道高密封的优点。

Claims

1.一种靶材背板结构，包括上盖板与基板，其特征在于：所述基板造有至少一焊道及至少一冷却水道、至少一进水端及至少一出水端；该上盖板形成至少一定位孔，该至少一定位孔相对应于基板上的至少一焊道；该上盖板与该基板沿着该焊道接合固定。

2.如权利要求1所述的靶材背板结构，其特征在于：所述冷却水道密封于该上盖板与基板间，且该冷却水经由该进水端进入该冷却水道并经由该出水端离开该冷却水道。

3.如权利要求1所述的靶材背板结构，其特征在于：所述焊道为直线、圆弧或曲线。

4.如权利要求1所述的靶材背板结构，其特征在于：所述上盖板与该基板由钛、铁、不锈钢、镍合金、铝合金、镁合金、铜合金或钛合金制成。

5.一种靶材背板结构，包含至少一上盖板与一基板，其特征在于：所述基板上具有至少一容置空间以容置该上盖板，且该容置空间的周缘呈阶梯状且紧靠该上盖板；该上盖板形成至少一定位孔，该定位孔相对应于该基板上的至少一焊道，该上盖板与该基板通过该定位孔与焊道的接合而固定与定位。

6.如权利要求5所述的靶材背板结构，其特征在于：所述基板上另包含至少一第一冷却水道及至少一第二冷却水道，该第二冷却水道连接该第一冷却水道且与该第一冷却水道相邻，该第一冷却水道中的冷却水不会经由该上盖板与该基板间的连接面泄漏至该第二冷却水道。

7.如权利要求5所述的靶材背板结构，其特征在于：所述焊道为直线、圆弧或曲线。

8.如权利要求5所述的靶材背板结构，其特征在于：所述上盖板与该基板由钛、铁、不锈钢、镍合金、铝合金、镁合金、铜合金或钛合金制成。