铜背板绑定那些坑，90%的人都踩过，一篇讲透靶材绑定的全流程

把靶材粘贴到铜背板这件事情，在我们这个行业里面，一直以来都不能算作是“高科技”。不过，越是这种基础性的步骤，就越容易被大家所忽视。坦白地讲，在刚进入这个行业领域的时候，相关人员也并没有给予太多的关注，普遍认为这不过是把两块材料粘贴到一起，能够存在什么复杂之处。但是当真正实际操作起来之后才了解到，要是粘贴得不够牢固，那么后续就会有一系列的问题随之而来。

我们工厂在早期阶段去进行靶材的生产工作，主要是依靠银胶。这种材料的优点可以说是显而易见的，即快捷、节省事务、并且不需要高温处理。对于小批量的订单，特别是客户急切需要进行打样的情况，选用银胶可以说是最为顺手的选项。可是问题也同样十分明显。一旦设备在高功率条件下运行，或者是靶材的直径尺寸稍大一些，界面部分就开始出现问题。胶层本身不耐高温，在设备长时间开机运行之后会逐渐发生老化现象，最终结果就是直接发生脱层，从而导致掉靶。

仍然记得有一次情况，是氧化铟锡靶也就是ITO，来配相应的铜背板，客户是位于南方的一家实验室。他们所使用的设备功率不能算是很大，但是选用的却是脉冲模式，因此热冲击会比较频繁。我们当时并没有过多地去思考，依照惯例运用了银胶来进行粘贴，结果靶材才刚刚安装到机器上不足半个小时，就听他们那边的工程师讲“啪”的一声，整片靶材都脱落了下来，险些砸坏了玻璃罩。客户一边去进行设备的拆卸工作，一边通过电话联系我们，那一天我的手机都差一点被他们打到没有电。

从那次事件之后，我们便开始去摸索热压焊接这种方法。它的操作流程看上去并不复杂：在靶材以及铜背板的中间放置一层银箔，然后送入到真空炉里面，去控制温度以及压力。典型的参数我们目前会控制在190摄氏度到230摄氏度这个区间，压力大约是4MPa，并且需要维持30到60分钟。具体数值还需要依据靶材的材质以及尺寸来确定。这种方法虽然在时间上要慢了一些，但是所获得的粘接强度十分稳定，导热性能也良好，客户方面的反馈基本上都相当不错。

当然，也并非所有过程都一帆风顺。进行热压操作最担心两件事情，第一是温度分布不均匀，第二是施加压力的速度过快。特别是针对那些脆性材料，比如说ZnO、BZO、TiO₂这一类型的陶瓷靶材。我们刚开始尝试热压方法的那段时间，有一次就压爆了两片靶材，造成的损失不小。后来我们总结出来一个操作节奏：要分阶段去提升压力，先进行0.5MPa的预压，并维持十分钟，然后才缓慢地把压力加上去。温度方面也必须要控制得平稳，不然的话热应力会过大，靶材的中心位置就容易发生开裂。

还有另外一次是去制作Mo靶粘贴铜背板的产品。Mo这种材料的热导率比较高、并且其膨胀系数和铜的差距不算特别大，从理论上来看，应当是属于“比较容易粘贴”的材料。但是在实际进行压合的时候，背板因为受热而发生了轻微的翘曲变形，这种情况导致了边缘的银箔没能够粘贴稳妥，设备开机不久之后边缘就开始冒出气泡。后来我们给铜板额外增加了预铣的工艺步骤，运用CNC把表面扫平之后，再选用研磨石去进行打磨，以求把平整度保持在±0.01mm的范围以内。虽然这样一来多增加了几道工序，但是成品的合格率得到了很大程度的提高。

我自己印象最为深刻的一次，是为一个客户去进行定制靶材的生产，所选用的材料是LaNiO₃，这是一种氧化物陶瓷，质地非常脆，而且对于热量极为敏感。我们尝试了两种不同的方法：其中一次是运用银胶，另一次是进行热压，最终的结果是热压工艺粘贴得非常牢固，连续工作了十几个小时进行打磨镀膜都没有发生脱落；而银胶那边，在4小时之后界面就开始出现鼓包的现象。后来这位客户就明确要求只需要热压工艺的产品，我们也顺势直接把这个类别的产品标准化处理掉了。

最近这几年以来，我们公司内部已经逐渐建立起来了一套完整的背板匹配清单。简单地来说，就是会依据靶材的种类不同，来选用不同的粘接方式：

金属类材料（例如Mo、Ti、W）：优先选用热压方式，银箔的厚度方面会控制在50μm左右。

氧化物类材料（例如ITO、ZnO、BZO）：选用热压方式并且要控制好升压的速率，在必要的时候还需要增加缓冲垫。

实验室使用的小尺寸靶材：可以临时运用银胶，但是需要向客户说明其使用的限制条件。

应用于高功率并且需要长时间连续镀膜的产品：不推荐运用银胶，一律都选用热压方式。

当然，还存在另外一种方法是铟焊。这种方法更加讲究实际的操作技巧，手工操作的成分比较多，比较适宜经验丰富的技工来操作。但是铟这种材料的价格偏高，并且其热导率也要低于银，所以我们目前运用得不多，主要是应用在一些对高真空环境有特别高要求的科研类客户。

从具体的操作经验方面来看，靶材粘接的效果好与不好，通常和以下三个因素有关系：

物体表面的清洁程度如何。

材料本身热膨胀的匹配程度如何。

压合相关的参数设定是不是足够科学合理。

只要能够把这三个要点都控制到位，绝大部分产品的粘接效果都不会太差。我们现在对每一批次的热压产品都会去进行拉力测试，其界面剥离强度一般都能够达到10MPa以上。在此之前还进行过热冲击实验，也就是运用循环升温和降温的方式来模拟设备反复开机和停机10次以上，合格率大约在95%左右。

很多同行或许会忽略掉这一个步骤，他们可能会觉得“只要能粘上就可以了”。但是当产品真正到达客户手中之后，一旦出现了诸如脱层、掉靶这样的问题，所带来的后果就是返工、退货，甚至有可能会丢失订单。我们曾经在这方面吃过亏，从那以后在每一个细节上都不敢有丝毫的马虎大意。