本发明涉及磁控溅射靶材领域，具体涉及一种扩散焊接靶材的绿色高效回收方法。
背景技术：
1、磁控溅射靶材是半导体产业关键的原材料之一，在溅射镀膜工艺中，靶材处于高压电场和高强磁场中，受到各种高能粒子轰击，致使靶材原子发生溅射并沉积在基片上形成薄膜。对于大功率、高效率溅射靶材，一般采用扩散焊接方式连接靶坯与背板，背板材质一般为铜合金、铝合金等高强高导热金属。特定型号靶材还会增加中间层，达到提升焊合率和焊接强度、降低焊接应力的效果。
2、由于半导体属于高精密制造业，对关键材料的质量稳定性、精度控制等要求极为苛刻，靶材在加工过程中容易出现尺寸超差或表面质量差等问题，即使返修也无法达到使用要求，只能报废处理。另一方面，受限于磁控溅射的原理，以及半导体产业对薄膜一致性、均匀性等严格要求，溅射靶材的实际利用率通常低于靶坯净重的30%，即使进行长寿命设计，也难以高于40%。结束使用寿命的残靶或报废靶材中仍有大量高品质、高附加值的高纯金属，因此靶材的回收利用对于靶材制造商降低生产成本、提供新的利润增长点具有十分重要意义。
3、目前已有部分专利探索了分离靶坯与背板的方法。专利文献1（cn 104342618）采用油压机的压力分离靶坯与背板，专利文献2（cn 105798733）采用磨床的摩擦力分离靶坯与背板，两种方法均不能完全有效地达到分离效果，靶材回收效率低。专利文献3（cn109266854a）利用酸碱联合溶解法去除背板，有效回收靶材，但是酸碱溶液可能会影响靶坯纯度，且背板无法循环利用。专利文献4（cn 109207729a）采用车削法和化学法结合的手段去除背板，分离后的靶坯可保证其完整性和纯度，但背板车屑回收价值低，无法获得较优的经济性。专利文献5（cn 111748693a）利用靶坯（如钛、钽）与背板（如铝、铜）材料熔点不同的特性，将背板材料加热至液态并回收，达到分离靶坯与背板的效果，但异质金属结构件在长时间高温状态下不可避免地发生金属间扩散，进而影响靶坯纯度。
技术实现思路
1、发明要解决的技术问题
2、鉴于上述问题点，本发明针对现有技术中靶材与背板分离不完全、回收成本高、回收效率低、背板材料无法再利用以及环境不友好等问题，提出一种适用于扩散焊接靶材的绿色高效回收方法。
3、用于解决技术问题的手段
4、本发明是通过以下技术方案来实现的：
5、一种扩散焊接靶材的绿色高效回收方法，其包括如下步骤：
6、（1）将结束使用寿命的残靶或报废可回收靶材放置在退火炉中进行热处理；
7、（2）将热处理后的靶材从退火炉中取出再放入水槽中进行急冷处理；
8、（3）采用机械处理分离急冷处理后的靶材焊接界面；
9、（4）采用机加工手段去除步骤（3）处理后的靶坯或背板上的原子扩散层和/或中间层；
10、（5）清洗烘干步骤（4）得到的靶坯或背板后，获得完整高纯金属靶坯和背板，实现回收再利用。
11、进一步地，步骤（1）中所述热处理的温度高于异质金属元素生成金属间化合物温度，保温时间为1~3h，由此使不同金属在焊接界面处发生元素扩散，并在厚度100~500μm的范围内生成连续粗大的金属间化合物相，同时晶粒迅速长大，增加界面脆性。
12、进一步地，步骤（1）中所述热处理气氛为真空或惰性气体，为真空时，所述炉膛内真空度≤100pa；为非真空时，所述炉膛内的惰性气体为氮气、氦气、氖气、氩气、或氪气，惰性气体气压为0.05~0.11mpa。
13、进一步地，步骤（2）中将热处理后的靶材从高温炉转移到水槽的时间≤30s，水槽温度≤20℃，这是因为热处理后的高温靶材经急冷处理后会产生较高的残余应力水平，且内部形成高密度的位错进而萌生微裂纹，此外，还可以叠加靶材异质金属间线膨胀系数的差异带来的非均匀收缩效应，提升了焊接界面的开裂倾向。
14、进一步地，步骤（3）中所述机械处理为液压式振动锤击，液压吨位为50~100t，激振频率为5~50hz，最大振幅≤15mm。
15、进一步地，步骤（4）中所述机加工包括但不限于车削、铣削、钻削、镗削、锯削、磨削等，并且机加工去除原子扩散层厚度≥500μm。
16、进一步地，本发明所述可回收靶材包括但不限于钛靶、钽靶、钨靶、钴靶、镍铂靶和铝钪靶等，背板材质包括但不限于铝合金、铜合金、钛合金和钼合金等，中间层材质包括但不限于铝合金、镁合金和锌合金等。
17、进一步地，本发明所述可回收靶材直径为300~550mm，优选为400~550mm；靶材厚度为20~30mm，优选为22~28mm；其中，靶坯厚度为5~10mm，优选为5.5~7mm；中间层厚度为0~10mm，优选为5~8mm；背板厚度为10~20mm，优选为15~20mm。
18、最后，采用icp-ms对回收得到的高纯靶坯进行杂质分析，靶坯中背板或中间层的主合金元素杂质含量需≤1ppm，其他关键杂质元素相较于原始靶材无明显变化。
19、本发明的有益技术效果：
20、本发明采用热处理手段使异质金属焊接界面处生成连续粗大的脆性相和大尺寸晶粒，后续通过急冷处理和液压式振动锤击处理分离二者，再通过机加工手段去除中间层和原子扩散层，最后可获得高完整性的高纯金属靶坯和背板。由此可见，首先，本发明大大提高了回收效率，而且避免了机械加工方式效率低下的问题，同时避免了酸碱溶液等化学腐蚀剂污染环境的问题，符合当前节能环保的要求。其次，热处理和液压式振动处理可以有效避免在分离过程中引入杂质，最大可能地保证了靶坯的纯度和完整性，同时背板也具有较高回收价值，回收后的靶坯和背板稍作加工即可重新投入使用。最后，本发明的回收方法流程简易，显著降低了回收复杂性和回收成本，对大部分扩散焊接靶材均具有适用性。
1.一种扩散焊接靶材的绿色高效回收方法，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种扩散焊接靶材的绿色高效回收方法，其特征在于，步骤（1）中所述热处理温度高于异质金属元素生成金属间化合物温度，保温时间为1~3h。
3.根据权利要求1所述的一种扩散焊接靶材的绿色高效回收方法，其特征在于，步骤（1）中所述热处理的气氛为真空或惰性气体，
4.根据权利要求1所述的一种扩散焊接靶材的绿色高效回收方法，其特征在于，步骤（2）中所述热处理后的靶材从退火炉转移到水槽的时间≤30s，水槽温度≤20℃。
5.根据权利要求1所述的一种扩散焊接靶材的绿色高效回收方法，其特征在于，步骤（3）中机械处理为液压式振动锤击，液压吨位为50~100t，激振频率为5~50hz，最大振幅≤15mm。
6.根据权利要求1所述的一种扩散焊接靶材的绿色高效回收方法，其特征在于，步骤（4）中机加工为车削、铣削、钻削、镗削、锯削、或磨削。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种扩散焊接靶材的绿色高效回收方法，其特征在于，所述可回收靶材包括钛靶、钽靶、钨靶、钴靶、镍铂靶或铝钪靶；背板材质为铝合金、铜合金、钛合金或钼合金；中间层材质为铝合金、镁合金或锌合金。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种扩散焊接靶材的绿色高效回收方法，其特征在于，可回收靶材直径为300~550mm；靶材厚度为20~30mm；其中，靶坯厚度为5~10mm；中间层厚度为0~10mm；背板厚度为10~20mm。
