高纯钨钛(WTi)靶材不但广泛应用于半导体集成电路制造,还广泛应用于太阳能薄膜电池的电极及配线结构中。高纯WTi溅射靶材在溅射机台上使用时需要先焊接铜(Cu)背板,背板主要起到了安装固定、强化、通水冷却等作用。其中靶材与背板的焊接结合率和结合强度对靶材的使用有重大影响:如果焊接面存在较大缺陷,就会造成WTi靶材溅射时冷却不好;连接强度不够也会增加WTi靶材溅射过程中焊缝开裂的风险。所以研究WTi靶材焊接工艺对WTi靶材的制造有重大的意义,且大面积异种金属无间隙微缺陷钎焊也是研究的一个创新点。本文主要研究WTi靶材与Cu背板超声辅助大面积钎焊工艺和机理。钎焊主要使用纯铟(In)作为钎料,钎焊前会对WTi靶材的焊接面先进行镀镍处理,以增强WTi靶材与In焊料的润湿性。镀镍试验发现随着镀镍时间的增加,镀镍层厚度逐渐提高,镍含量也逐渐提高,磷(P)含量逐渐下降。当温度设定在85-90℃、镍离子浓度为5.6-6g/l、PH值在4.6-4.8条件下,镀镍时间设定在25分钟时得到的镀镍层P含量8.33%、镀镍层厚度8.8μm,满足钎焊对镀镍层厚度的标准要求。WTi靶材与Cu背板焊接前先对钎料进行超声波处理,利用超声空化的作用破除镀镍层表面的氧化膜从而提高钎料的润湿性。在0-5min超声波处理的时间内超声处理越久,焊料的润湿性越好,焊接效果越好。在不同的钎焊温度下,温度越高于熔点温度,焊料溶解越快越充分,氧化也会越快,氧化皮的产生会影响钎焊的结合率和强度。通过试验最终确定WTi靶材与Cu背板钎焊工艺为,钎焊温度180℃、超声波预处理5min,钎焊结果可以达到焊接要求标准,且成本相对比较合理。通过对最优工艺的钎焊接头进行SEM和EDS检测,结果可以看到Cu和In以及Ni和In之间都产生了金属间化合物(Intermetallic Compound-IMC),连续薄层的金属间化合物表明界面形成了冶金结合,提高了钎焊结合强度。使用最优工艺参数进行产品钎焊并改进优化工艺。本文研究的WTi溅射靶材已成功实现产业化,产品已通过客户认证,并且实现批量生产与销售。