一种适于溅射环批量电子束焊接的组件及方法

文档序号:27116 发布日期:2021-09-24 浏览:37次 >En<

阅读说明:本技术 一种适于溅射环批量电子束焊接的组件及方法 (Assembly and method suitable for batch electron beam welding of sputtering rings ) 是由 张延宾 张晓娜 宋泽鹏 李嘉 郭凤岐 丁照崇 冯昭伟 李武林 邱明亮 于 2021-06-25 设计创作,主要内容包括:本发明提出了一种溅射环批量电子束焊接的组件及方法,包括芯轴、隔板、套筒、挡板和螺栓。芯轴固定在电子束焊机卡盘上,尾部可通过电子束焊机工作台上的尾座顶尖支撑。批量焊接溅射环时,可一次安装多个溅射环,两个隔板固定一个溅射环,最后依靠挡板和螺栓固定。焊接时,只需要进行第一个溅射环支撑件和电极坐标、高压、束流和线速度等参数设定,其他溅射环可通过编程自动进行焊接。该溅射环批量电子束焊接组件及方法减少了多次抽真空和冷却时间,也减少了多次设定坐标参数的时间,提高了生产效率,降低了企业生产成本。(The invention provides a sputtering ring batch electron beam welding assembly and a method. The mandrel is fixed on a chuck of the electron beam welding machine, and the tail part of the mandrel can be supported by a tailstock center on a workbench of the electron beam welding machine. When the sputtering rings are welded in batches, a plurality of sputtering rings can be installed at one time, one sputtering ring is fixed by two clapboards, and finally, the sputtering rings are fixed by the baffle plates and the bolts. During welding, only the first sputtering ring support piece and parameters such as electrode coordinates, high voltage, beam current, linear speed and the like need to be set, and other sputtering rings can be automatically welded through programming. The sputtering ring batch electron beam welding assembly and the method reduce multiple times of vacuumizing and cooling time, also reduce multiple times of setting coordinate parameters, improve production efficiency and reduce production cost of enterprises.)

一种适于溅射环批量电子束焊接的组件及方法

技术领域

本发明属于磁控溅射

技术领域

,特别是一种适于溅射环批量电子束焊接组件及方法。

背景技术

磁控溅射是现代半导体芯片生产过程中常用的一种薄膜淀积技术,其利用高能粒子轰击具有高纯度的靶材,使靶材原子从表面逸出并均匀地沉积于衬底上形成均匀的薄膜层,并在研磨抛光等工序后,在衬底上形成集成电路的阻挡层、互联线以及接触层。在磁控溅射机台腔体内,溅射环是配合相应的靶材共同使用的部件,放置在靶材和基板中间,主要作用是通过施加其上的电场而产生的电磁场对溅射出的靶材原子运动进行约束,从而使得镀膜入射角更垂直集中,有利于芯片深孔填充,同时吸附溅射过程中有可能出现的大颗粒。

磁控溅射环在结构上包括环体、支撑件和电极,环体、支撑件和电极通过焊接的方法组合在一起,为保证材料纯度,不引入其他杂质成分,同时能够保证焊接强度、焊缝表面光滑,采用电子束焊接是最优选择。真空电子束焊接效率较低,客观因素是焊接需要在真空环境下进行,在焊接前需要抽真空,在焊接完工件后,工件需要冷却,每一次焊接抽真空和冷却都需要时间。为了充分利用有效焊接时间,减少抽真空和冷却无效时间,提高生产效率,降低企业成本,需要提供一种能够进行溅射环批量电子束焊接的组件及方法。

发明内容

本发明目的是提供一种适于溅射环批量电子束焊接的组件及方法,该组件及方法能够进行溅射环的批量焊接,焊接效率高,同时灵活性高,可任意组合,焊接单件或多件。

为实现上述目的,一方面本发明提出了一种适于溅射环批量电子束焊接的组件,用于真空电子束焊机焊接溅射环,包括芯轴、隔板、挡板和螺栓;其特征在于:芯轴的一端为圆柱体,其安装到真空电子束焊机的卡盘上,另一端设有螺纹孔,螺栓安装在所述螺纹孔内,焊机尾座顶尖顶住所述螺栓固定;所述芯轴上有多个台阶,台阶的高度从圆柱端到螺纹孔端逐渐减小;所述隔板为多个,之间安装溅射环;所述隔板呈圆盘形,在靠近其边缘两侧设有凸台,直径略小于溅射环内径,在圆心处设有大孔,保证所述芯轴穿过;所述螺栓前部设有挡板,用于阻挡所述隔板。

优选地,芯轴为钢制材料或铝制材料,所述隔板为铝制材料。

优选地,隔板上设有多个减重孔。

更优选地,隔板上设有六个减重孔。

优选地,所述隔板的数量根据溅射环的数量而设置,所述隔板的数量比溅射环的数量少一个。

优选地,芯轴上台阶的数量为7个。

优选地,根据焊接时装配的溅射环的数量在所述挡板和与其邻近的隔板之间设置有套筒,用于阻挡所述隔板。

优选地,所述组件可以进行多个溅射环批量焊接,也可以进行溅射环单件焊接。

另一方面,本发明提出了适于溅射环批量电子束焊接的方法,其利用上面提到的适于溅射环批量电子束焊接的组件进行溅射环焊接,其特征在于:将所述组件安装到电子真空束焊机内,将溅射环调整为同一方向,设置第一个溅射环支撑件、电极的坐标参数,完成第一个溅射环的焊接;在同样的真空环境中,利用编程实现其他溅射环的依次自动焊接。

本发明的有益效果是:本发明的适于溅射环批量电子束焊接的组件及方法能够进行溅射环的批量电子束焊接,节省了焊接时多次抽真空和冷却时间,提高了生产效率;同时,当焊接多个溅射环时,第一个溅射环程序设定好后,可编程设置自动焊接后续几个溅射环;根据需要焊接的溅射环数量来组合隔板和套筒,不但能够焊接多件,也能进行单件焊接,组合方便灵活。

附图说明

图1是本发明中被批量溅射的溅射环装配示意图;

图2是本发明适于溅射环批量电子束焊接的组件及溅射环装配的总体示意图;

图3是本发明一个实施例的适于溅射环批量电子束焊接的组件焊接四件溅射环时的装配示意图;

图4是本发明一个实施例的适于溅射环批量电子束焊接的组件焊接三件溅射环时的装配示意图;

图5是本发明的一个实施例适于溅射环批量电子束焊接的组件焊接两件溅射环时的装配示意图;

图6是本发明一个实施例的适于溅射环批量电子束焊接的组件焊接一件溅射环时的装配示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明,以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施,但所举实施例不作为对本发明的限定。

如图1所示,本发明所焊接的溅射环200,包括环体201、电极202和支撑件203。在焊接前,电极202和支撑件203已采用其他方法固定在环体201上。

如图2-图6所示,为本发明提出的适于溅射环批量电子束焊接的组件的实施例100,主要用在真空电子束焊机上,用于批量焊接溅射环200,包括芯轴101、隔板102、螺栓103、挡板105以及套筒。

芯轴101为钢制材料或铝制材料,芯轴101的一端为圆柱体,其安装到真空电子束焊机的卡盘上,另一端设有螺纹孔,螺栓103安装在其内;芯轴上有多个台阶,其数量可根据真空电子束焊机工作台的大小而设置,在一般的电子束焊机中,优选芯轴上的台阶数为7个;台阶的高度从圆柱端到螺纹孔端逐渐减小,以便于装配。

隔板102为圆盘形,在靠近其边缘两侧设有凸台,直径略小于溅射环200内径,在圆心处设有大孔,保证芯轴101能够穿过,隔板102上设有多个减重孔,优选为六个,便于操作人员取放和安装。隔板102为多个,之间安装溅射环200,根据溅射环200的数量设置隔板的数量,隔板的数量比溅射环的数量少一个,相邻两个隔板用于固定中间的溅射环。隔板通常采用铝材料。

螺栓103安装于芯轴101的螺纹孔中,在螺栓103前部设有挡板105,用于阻挡隔板,减少螺栓对隔板的磨损。

实际使用中,根据溅射环的数量在挡板105前部,即挡板105和其相邻的隔板之间设有套筒,用于阻挡隔板,如附图4-6的实施例示出的,分别设置有第一套筒104、第二套筒106或第三套筒107。套筒的尺寸由挡板和与其相邻的隔板之间的距离而定。

溅射环焊接前,需要先将芯轴101安装到真空电子束焊机卡盘上,用卡盘上卡爪卡住芯轴101的圆柱一端,卡盘为多抓,优选三抓或四爪,卡住芯轴101后,调整其跳动在±0.1mm以内。

实施例1

如图3所示为焊接四件溅射环时装配示意图。在芯轴101固定在真空电子束焊机卡盘上并调整好后,先将一隔板102安装到芯轴101上,然后依次安装溅射环200、隔板102,共安装4次溅射环200、隔板102,最后把挡板105安装到最后一个隔板后面,调整四件溅射环200的支撑件203、电极202相对位置,使四件溅射环200的支撑件203位于平行于芯轴中心线的同一直线上,四件溅射环200的电极202位于平行于芯轴中心线的同一直线上,拧紧螺栓103,把真空电子束焊机工作台上顶尖顶到螺栓103上,这样溅射环批量焊接组件就安装完毕。关闭炉门、抽真空到真空度5×10-2Pa后即可进行焊接。在焊接前,先以小功率引电子束,打在焊缝位置,取当前引束坐标点,然后在直径方向取另一点坐标,确定圆心X坐标位置。同样,在十字方向,先以小功率引电子束,打在焊缝位置,取当前引束坐标点,然后在直径方向取另一点坐标,确定圆心Y坐标位置。圆心坐标确定后,设定高压、束流和扫描线速度参数,在真空电子束焊机上编程进行圆扫描。先不引束,进行模拟扫描,验证配件圆心坐标点和所编程序正确性。验证正确后,即可进行引束焊接。以此类推,焊接支撑件203、电极202。当焊接完第一件溅射环200后,可编程自动进行后续几个溅射环200的焊接。

实施例2

如图4所示为焊接三件溅射环时装配示意图,在芯轴101固定在真空电子束焊机卡盘上并调整好后,先将一隔板102安装到芯轴101上,然后依次安装溅射环200、隔板102,共安装3次溅射环200、隔板102,调整三件溅射环200的支撑件203、电极202相对位置,使三件溅射环200的支撑件203位于平行于芯轴中心线的同一直线上,三件溅射环200的电极202位于平行于芯轴中心线的同一直线上,,把第一套筒104套入芯轴101上,最后把挡板105安装到第一套筒104后,拧紧螺栓103,把真空电子束焊机工作台上顶尖顶到螺栓103上,这样溅射环环批量焊接组件就安装完毕。关闭炉门、抽真空到真空度5×10-2Pa后即可进行焊接。在焊接前,先以小功率引电子束,打在焊缝位置,取当前引束坐标点,然后在直径方向取另一点坐标,确定圆心X坐标位置。同样,在十字方向,先以小功率引电子束,打在焊缝位置,取当前引束坐标点,然后在直径方向取另一点坐标,确定圆心Y坐标位置。圆心坐标确定后,设定高压、束流和扫描线速度参数,在真空电子束焊机上编程进行圆扫描。先不引束,进行模拟扫描,验证配件圆心坐标点和所编程序正确性。验证正确后,即可进行引束焊接。以此类推,焊接支撑件203、电极202。当焊接完第一件溅射环200后,可编程自动进行后续几个溅射环200的焊接。

实施例3

如图5所示为焊接两件溅射环时装配示意图,在芯轴101固定在真空电子束焊机卡盘上并调整好后,先将一隔板102安装到芯轴101上,然后依次安装溅射环200、隔板102,共安装3次溅射环200、隔板102,调整两件溅射环200的支撑件203、电极202相对位置,使两件溅射环200的支撑件203位于平行于芯轴中心线的同一直线上,两件溅射环200的电极202位于平行于芯轴中心线的同一直线上,,把第二套筒106套入芯轴101上,最后把挡板105安装到第二套筒106后,拧紧螺栓103,把真空电子束焊机工作台上顶尖顶到螺栓103上,这样溅射环环批量焊接组件就安装完毕。关闭炉门、抽真空到真空度5×10-2Pa后即可进行焊接。在焊接前,先以小功率引电子束,打在焊缝位置,取当前引束坐标点,然后在直径方向取另一点坐标,确定圆心X坐标位置。同样,在十字方向,先以小功率引电子束,打在焊缝位置,取当前引束坐标点,然后在直径方向取另一点坐标,确定圆心Y坐标位置。圆心坐标确定后,设定高压、束流和扫描线速度参数,在真空电子束焊机上编程进行圆扫描。先不引束,进行模拟扫描,验证配件圆心坐标点和所编程序正确性。验证正确后,即可进行引束焊接。以此类推,焊接支撑件203、电极202。当焊接完第一件溅射环200后,可编程自动进行下一个溅射环200的焊接。

实施例4

如图6所示为焊接一件溅射环时装配示意图,在芯轴101固定在真空电子束焊机卡盘上并调整好后,先将一隔板102安装到芯轴101上,然后依次安装溅射环200、隔板102,共安装3次溅射环200、隔板102,把第三套筒107套入芯轴101上,最后把挡板105安装到第三套筒107后,拧紧螺栓103,把真空电子束焊机工作台上顶尖顶到螺栓103上,这样溅射环环批量焊接组件就安装完毕。关闭炉门、抽真空到真空度5×10-2Pa后即可进行焊接。在焊接前,先以小功率引电子束,打在焊缝位置,取当前引束坐标点,然后在直径方向取另一点坐标,确定圆心X坐标位置。同样,在十字方向,先以小功率引电子束,打在焊缝位置,取当前引束坐标点,然后在直径方向取另一点坐标,确定圆心Y坐标位置。圆心坐标确定后,设定高压、束流和扫描线速度参数,在真空电子束焊机上编程进行圆扫描。先不引束,进行模拟扫描,验证配件圆心坐标点和所编程序正确性。验证正确后,即可进行引束焊接。以此类推,焊接支撑件203、电极202。

通过实施例1-4可以看出,在焊接多个溅射环200时,只需要进行一次抽真空和一次冷却时间,和焊接一个溅射环200时抽真空和冷却时间一样,这样,在焊接N个溅射环200时,相当于节省了N-1个抽真空和冷却时间。而且,在批量焊接时,只需要在焊接第一个溅射环进行坐标调整和确定,其他溅射环200在编程后可进行自动焊接,减少了N-1次坐标调整和确定的时间。综上,溅射环批量焊接组件及方法节省了时间,提高了生产效率,提高了设备利用率,相应降低了企业生产成本。

上述实施例仅示例性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。本发明还有许多方面可以在不违背总体思想的前提下进行改进,任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。

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