靶材绑定技术，为什么靶材总出问题？问题不在靶，而在“绑”

最开始的时候，确实未曾把这个靶材绑定这件事情太放在心上，毕竟从表面上来看，它无非就是把一块靶材粘贴到一块背板之上，看起来不就是进行一番加热、压合以及粘接的操作嘛？可是在工作了一段时间之后才逐渐明白，这里面所涉及到的问题点，简直比想象当中的要大出太多。尤其是在从事磁控溅射这个行业的时候，像是靶材发生脱落、出现局部烧蚀、以及膜层厚度不均匀这样的些问题，其中绝大部分都能够追溯到同一个源头之上：那便是绑定工艺所引致的。

现如今，主流的方式依旧是低温钎焊，主要是凭借铟这种材料。它的熔点相对较低、润湿性能良好、并且导热性能也还不错，因此，在公司绝大多数靶材的出厂环节，都会优先去推荐选用这种方式。不过，铟这种材料也并非是万能的，其成本偏高仅仅算是一个方面，最为麻烦的一点在于，要是使用久了便容易产生疲劳的现象。尤其是在经历了反复的升温与冷却过程之后，这个粘接层便会逐渐地发生松动。先前曾有过这样一个客户案例，其设备长时间地进行运转而未曾停歇，其结果是选用了三个月之后靶材便发生了脱落的现象，经过一番检查发现是铟层发生了开裂，基本上是由于热循环的持续作用所磨损导致的。

要是说把这个替换成导热胶，现如今确实也有相关人员在进行运用。它既经济又便捷，甚至连烘炉设备都不需要开启，只需把胶体涂覆上去再进行压合就可以了。但是其问题点也相当显著，主要体现在高温条件下的不稳定性，时间一久便会发生老化现象。曾经就有一批次的订单便是如此这般，客户方面坚持要选用某款进口的导热胶，结果在未满两个月的时间，膜厚的波动就显得尤为明显，再次进行检查后发现，这个胶体已经出现了脱层的状况。由于热量无法有效地传导出去，靶材表面就直接被烧蚀出了一个孔洞。确实是不能只图一时的便捷。

此外，还有一种方式是纯真空钎焊，这项技术在一些高端设备当中算是相当常见的。相关的生产单位就拥有一台老式的德产真空炉，专门被运用来进行高纯靶材的焊接工作。在整个操作过程当中，并不会运用到助焊剂，完全是凭借真空环境以及高温条件来把材料熔合到一起。这种方法的一大特性是洁净度高，并且结合强度也相当出色，最为适宜那些容易发生氧化或者属于贵金属类别的靶材。不过，这种工艺的窗口期却显得极为狭窄，要是靶材表面略微粗糙一点点、或者背板上存在未曾彻底清除干净的油污，都有可能会引发焊接工作的失败。就有过这样的一个案例，其缘由在于忘记了对背板进行烘干处理，所导致的结果是整个焊层全都出现了鼓包现象，造成了十几万元原材料的浪费，这确实是一个深刻的教训。

不妨来看一个具体的案例。有一次承接到一个客户的订单，其需求是高纯度的镍靶，并且对我们提出了选用银焊材料来进行替代的要求，声称其导热系数相较于铟要更高一些。在进行了一批次的试验之后，其结果是银焊料的活性过高，在焊接的过程当中流动速度过快，并且流淌到了边缘区域，进而引发了边缘高电位集中的现象，最终造成了靶材的局部热击穿。当时的情况让相关人员都感到有些困惑，缘由在于从表面上观察，焊接状态显得相当均匀，可是膜层却总是存在某些边角区域出现发黑的现象，最终是借助X光扫描技术才得以发现问题症结在于焊层的边缘发生了溢流。无论如何来说，银这种材料并非是为了这种薄层焊接工艺而设计的，客户所关注的仅仅是数据表上的参数，却忽视了实际加工过程当中的复杂性。

实际上，并不仅仅是焊接操作本身，许多失效方面的问题，其根源往往潜藏于前期的准备阶段。例如，靶材在进行切削加工完毕后，是否进行了去应力的处理工作？是否进行了彻底的脱脂处理？靶材表面所形成的氧化膜有没有被妥善地去除掉？这些因素均会对最终的结合效果产生影响。就有这样一个情况，当时获取到了一批由客户自行提供的钼靶，据称是已经完成了相应的加工处理，然而焊接后的结果却是发生了全面的脱落。经过检查发现，其整个表面都覆盖着氧化钼，根本无法与焊料形成有效的浸润。这类状况若非进行细致的观察，确实难以被察觉，必须运用氢气进行还原处理工作方可解决。

在此需要特别加以强调的一点是关于背板的材质选用。有相当一部分人会认为背板无非就是一块普通的铜板，从市场上随意选用一块T2铜材进行切割加工后便可以直接投入使用。其结果则是在装机并经过高温焙烧之后，整个靶材都出现了鼓包的现象。经过相关的检测分析，其热膨胀系数呈现出完全不相契合的状态。并且，其内部的杂质含量较高，从而导致了导热性能不佳。这种类型的铜质背板，即便是焊接工艺再为精湛，一旦承载的负荷增加，由于热胀冷缩所产生的拉扯应力过大，同样有可能会把焊接层撕裂开来。

即便是某些具备丰富经验的工程师，有时也可能会忽略掉这样的一个细节——靶材自身存在厚度方面的公差，而背板表面亦存在一定的波动起伏，倘若这两者未经过精细的磨合匹配至光滑状态，那么在进行压合时，实际上仅仅是实现了局部范围的接触。钎焊材料在受到加热之后，只会向着位置较低的区域流动，而位置较高的区域则基本上会形成空焊。这种所谓的“虚焊”现象是最为棘手的问题，从表面上观察似乎已经完全粘合，可一旦设备开始运行两个小时左右便会发生爆裂。

目前所选用的是一整套标准化的操作流程，涵盖了从开展粗糙化处理、进行清洗作业、实施去油步骤、进行真空预热直至最终的焊接环节，每一个步骤都会受到严密的监控。这也是没有办法的事情，毕竟从事靶材的生产制造工作，其核心竞争力并非体现在表面的工艺处理，而是更多地依赖于这些看似不太引人注目的细致步骤。只要稍有疏忽，所带来的后果便不是开裂就是脱落，即便没有发生脱落，也极易出现受热不均匀的现象。

实际上，若是进行深入思考便会发现，镀膜这项工作，表面上看来似乎主要是设备层面的控制问题，仿佛只需要对相关参数进行调整即可。然而，若想真正地去提升薄膜的均匀性、附着力以及制程的重复性，在很多情况下，靶材本身扮演着至关重要的角色。而靶材所展现的性能，追溯其根本缘由，与其是否能够被牢固且均匀地进行绑定，存在着直接的关联性。

要是靶材未能妥善地完成绑定工作，那么别说是PVD工艺了，即便是再为高端的设备恐怕也难以挽回局面。