权利要求
1.一种超高纯
铝靶材与
铝合金背板的电子束焊接方法，其特征在于，所述电子束焊接方法包括如下步骤：
准备超
高纯铝靶材、铝合金背板、焊片，并将所述焊片放置于所述超高纯铝靶材与所述铝合金背板之间的焊接处，完成装配后，通过电子束焊接，实现超高纯铝靶材与铝合金背板的结合;
其中，所述焊片包括Al、Si、Cu与稳定金属元素;所述稳定金属元素包括Sc、Zr或Er中的任意一种或至少两种的组合。
2.根据权利要求1所述的电子束焊接方法，其特征在于，按照质量百分数计，Al含量为70-85%，Si含量为4-20%，Cu含量为3-5%，稳定金属元素含量为0.2-4%，其他元素合计含量≤1%。
3.根据权利要求2所述的电子束焊接方法，其特征在于，所述焊片包括Al、Si、Cu与Sc，按照质量百分数计，Al含量为70-85%，Si含量为4-20%，Cu含量为3-5%，Sc含量为2-4%，其他元素合计含量≤1%。
4.根据权利要求1-3任一项所述的电子束焊接方法，其特征在于，所述焊片的厚度为0.1-2mm。
5.根据权利要求1-4任一项所述的电子束焊接方法，其特征在于，所述超高纯铝靶材的纯度≥5N5;
优选地，所述铝合金背板的
铝合金材料牌号包括A5083、A5052、A6061、A2024或A1060中的任意一种。
6.根据权利要求1-5任一项所述的电子束焊接方法，其特征在于，所述装配包括：先将所述焊片与所述铝合金背板进行固定，然后扣合所述超高纯铝靶材，通过加压使得三者紧密挤压在一起;
优选地，所述固定采用电阻焊机进行，控制电阻焊机参数为：焊接头直径2-6mm，放电频率10-100Hz;
优选地，所述加压的压强为60-200MPa。
7.根据权利要求1-6任一项所述的电子束焊接方法，其特征在于，在所述完成装配之后，所述电子束焊接之前，通过精加工车削，显露出带有焊片的焊缝区域。
8.根据权利要求7所述的电子束焊接方法，其特征在于，所述精加工车削的刀具为钨钢合金刀具，主轴转速为200-500r/min，进给量为0.1-0.6mm/r，吃刀量为0.1-1.0mm。
9.根据权利要求1-8任一项所述的电子束焊接方法，其特征在于，所述电子束焊接包括依次进行的预热、焊接与修饰。
10.根据权利要求9所述的电子束焊接方法，其特征在于，所述预热包括：利用电子束沿焊缝预热一圈，控制电子束的电压为40-100kV，束流为5-20mA，线速度为5-20mm/s;
优选地，所述焊接包括：利用电子束沿焊缝焊接一圈，控制电子束的电压为40-130kV，束流为30-70mA，线速度为10-20mm/s;
优选地，所述修饰包括：利用电子束沿焊缝补焊一圈，控制电子束的电压为40-90kV，束流为10-50mA，线速度为5-20mm/s。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及溅射靶材技术领域，具体涉及一种超高纯铝靶材与铝合金背板的电子束焊接方法。
背景技术
[0002]常规靶材与背板的焊接方式有扩散焊、钎焊、电子束焊、氩弧焊等，其中，电子束焊接利用高能电子束轰击在待焊接材料焊缝表面，产生庞大热量使得焊缝处需要焊接的一种或几种金属熔化，从而达到焊接的目的。
[0003]作为半导体制造领域的
关键材料之一，超高纯铝靶材在集成电路互连工艺中起着至关重要的作用;目前工业生产中通常采用真空电子束焊接的方法将超高纯铝靶材与铝合金背板焊接在一起，虽然真空电子束焊接具有焊接方式简便，焊接工艺参数可调整范围广，适用性强，焊接成本低等优点，但超高纯铝靶材与铝合金背板电子束焊接时极易产生气孔、裂纹等缺陷，且由于电子束焊接时铝氧化层、H原子及各种合金元素的影响，导致焊缝质量差，焊接强度低，不利于超高纯铝靶材的高品质生产使用，制约着其向更先进制程的发展。
[0004]由于靶材溅射通常是在机台内部高电压、高真空的恶劣环境下进行溅射，但超高纯铝材料本身强度较低，如果靶材与背板之间的焊接质量差，焊接强度低，将导致靶材在溅射条件下发生变形、开裂，无法达到理想的溅射效果，靶材甚至有从背板脱落，损伤溅射设备的风险。因此，作为半导体靶材行业主流产品之一，对超高纯铝靶的焊缝外观、焊接强度，焊接质量提出了较高要求。
[0005]现有超高纯铝靶电子束焊接，由于超高纯铝与铝合金在熔炼阶段为保证铸锭成型，通常采取各种手段使吸收的氢不能形成气孔，通常使其以H原子的形态保留在铸锭中，因此当电子束焊接时，在高温的情况下，待焊材料基体内的H原子析出形成氢气逸出在熔池中，当熔池快速冷却凝固时，氢气未能及时逸出，停留在熔池内形成气孔，此外熔池冷却凝固过快，易导致熔池枝晶间开裂形成热裂纹，也可能导致熔池内合金元素分布不均匀，形成脆性相，降低焊缝焊接强度。现有工艺超高纯铝靶电子束焊接时不稳定，极易引起焊接放电情况的发生，导致产品批量报废，增大生产成本，降低生产效率，不利于大规模工业生产。
[0006]目前行业内常用的高纯铝靶材电子束焊接缺陷改善方法，主要是通过重复进行电子束焊和扫描电子束焊。其中，重复电子束焊指在同一焊缝上反复焊接，它的优点是相当于增大了焊缝熔池保存时间，使得气体容易逸出，从而降低气孔率，但缺点是重复焊接会导致合金元素的烧损，同时重复焊接靶材的热影响区温度大幅度升高，从而导致靶材变形，不利于后续加工，而且重复几次焊接以后，气孔率降低，将变得及其缓慢。扫描电子束焊接是指电子束在沿着焊缝方向移动时，在垂直焊缝方向上也作左右移动，移动频率一般在100-10000赫兹之间，其优点是通过电子束的左右移动对熔池起到机械搅拌作用，使得熔池中气体容易逸出，但缺点是扫描焊接对降低气孔率的作用有限，不能从根本上解决气孔率的降低。
[0007]CN114029599A公开了一种电子束焊接结构及其焊接方法，所述焊接方法包括如下步骤：通过在背板和靶材的焊接处设置有铝合金材质的待焊件，采用电子束融化待焊件，待焊件在电子束焊接过程中具有良好的流通性，融化后的待焊件能够快速流动填充靶材和背板之间的焊接处，将两者连接在一起，冷却后实现焊接，采用铝合金材质的待焊件有助于减少热裂纹的产生，且其良好的流通性使得母材焊接变形很小，在不增加焊接次数的情况下降低了电子束焊接出现的裂纹或气孔缺陷的可能性。然而，待焊件的组成与靶材、背板的组成息息相关，该技术方案针对的是铝硅合金靶材与铝合金背板的电子束焊接，采用牌号为A4047的铝合金材料作为待焊件，但是，并未给出超高纯铝靶材与铝合金背板的电子束焊接，需要采用什么材质的待焊件。
[0008]综上所述，需要开发一种超高纯铝靶材与铝合金背板的电子束焊接方法，重点开发与该电子束焊接相对应的待焊件的材质。
发明内容
[0009]鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供了一种超高纯铝靶材与铝合金背板的电子束焊接方法，利用焊片中Al、Si、Cu与稳定金属元素低熔点高流动性的特点，使焊缝位置金属能够快速熔化并充分填充焊缝，从而减少气孔、裂纹等缺陷的产生，同时利用形成的第二相粒子提高焊缝焊接强度，最后得到焊接接头性能良好，外观无缺陷的超高纯铝靶组件。
[0010]为达此目的，本发明采用以下技术方案：
[0011]本发明的目的在于提供一种超高纯铝靶材与铝合金背板的电子束焊接方法，所述电子束焊接方法包括如下步骤：
[0012]准备超高纯铝靶材、铝合金背板、焊片，并将所述焊片放置于所述超高纯铝靶材与所述铝合金背板之间的焊接处，完成装配后，通过电子束焊接，实现超高纯铝靶材与铝合金背板的结合;
[0013]其中，所述焊片包括Al、Si、Cu与稳定金属元素;所述稳定金属元素包括Sc、Zr或Er中的任意一种或至少两种的组合。
[0014]需要说明的是，靠近超高纯铝靶材的焊接一侧，铝合金背板的外缘处沿周向设置有环形凸台，从而在铝合金背板的中部形成一个凹槽，相对应的，靠近铝合金背板的焊接一侧，超高纯铝靶材的中部凸出并可以容纳进铝合金背板的凹槽;焊片为环形片状，并放置在铝合金背板的环形凸台的上表面。
[0015]本发明所述电子束焊接方法，针对超高纯铝靶材的组成特点，添加一种组分特殊的焊片，再进行电子束焊接，其中，焊片包括Al、Si、Cu与稳定金属元素，Si元素可改善熔池流动性，降低裂纹产生倾向，Cu元素可降低熔池表面张力，增强润湿性，减少未熔合缺陷，减少气孔、裂纹产生，稳定金属元素可以与Al形成第二相粒子，例如Sc元素可以与Al形成Al3Sc等第二相粒子，第二相粒子能够在热量急剧输入的焊接过程中保持稳定，可使热影响区的铝母材不易软化，提高焊缝强度甚至可愈合热裂纹。而且，所述稳定金属元素包括Sc、Zr或Er中的任意一种或至少两种的组合，若稳定金属元素为Zr与Er组合，则Zr与Er可作为细化晶粒形核剂，细化晶粒，提高界面强度，抑制裂纹产生扩展，同时易与氢结合，抑制产生氢气形成气孔;此外，若稳定金属元素为Zr与Er组合，相比于稳定金属元素为Sc元素，成本较低。若稳定金属元素为Zr与Er组合，Zr含量为0.15±0.03%，Er含量为0.10±0.03%。
[0016]本发明所述电子束焊接方法，利用焊片中Al、Si、Cu与稳定金属元素低熔点高流动性的特点，使焊缝位置金属能够快速熔化并充分填充焊缝，从而减少气孔、裂纹等缺陷的产生，同时利用形成的第二相粒子提高焊缝焊接强度，最后得到焊接接头性能良好，外观无缺陷的超高纯铝靶组件。
[0017]作为本发明优选的技术方案，按照质量百分数计，Al含量为70-85%，例如70%、72%、75%、77%、80%、81%、83%或85%等，Si含量为4-20%，例如4%、6%、8%、10%、12%、15%、18%或20%等，Cu含量为3-5%，例如3%、3.5%、4%、4.5%或5%等，稳定金属元素含量为0.2-4%，例如0.2%、0.5%、1%、1.5%、2%、2.3%、2.5%、2.7%、3%、3.3%、3.5%、3.7%或4%等，其他元素合计含量≤1%。
[0018]作为本发明优选的技术方案，所述焊片包括Al、Si、Cu与Sc，按照质量百分数计，Al含量为70-85%，例如70%、72%、75%、77%、80%、81%、83%或85%等，Si含量为4-20%，例如4%、6%、8%、10%、12%、15%、18%或20%等，Cu含量为3-5%，例如3%、3.5%、4%、4.5%或5%等，Sc含量为2-4%，例如2%、2.3%、2.5%、2.7%、3%、3.3%、3.5%、3.7%或4%等，其他元素合计含量≤1%。
[0019]作为本发明优选的技术方案，所述焊片的厚度为0.1-2mm，例如0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm或2mm等。
[0020]作为本发明优选的技术方案，所述超高纯铝靶材的纯度≥5N5。
[0021]优选地，所述铝合金背板的铝合金材料牌号包括A5083、A5052、A6061、A2024或A1060中的任意一种。
[0022]作为本发明优选的技术方案，所述装配包括：先将所述焊片与所述铝合金背板进行固定，然后扣合所述超高纯铝靶材，通过加压使得三者紧密挤压在一起。
[0023]优选地，所述固定采用电阻焊机进行，控制电阻焊机参数为：焊接头直径2-6mm，例如2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm、5.5mm或6mm等，放电频率10-100Hz，例如10Hz、30Hz、50Hz、70Hz、80Hz或100Hz等。
[0024]优选地，所述加压的压强为60-200MPa，例如60MPa、80MPa、100MPa、120MPa、140MPa、160MPa、180MPa或200MPa等。
[0025]作为本发明优选的技术方案，在所述完成装配之后，所述电子束焊接之前，通过精加工车削，显露出带有焊片的焊缝区域。
[0026]作为本发明优选的技术方案，所述精加工车削的刀具为钨钢合金刀具，主轴转速为200-500r/min，例如200r/min、250r/min、300r/min、350r/min、400r/min、450r/min或500r/min等，进给量为0.1-0.6mm/r，例如0.1mm/r、0.2mm/r、0.3mm/r、0.4mm/r、0.5mm/r或0.6mm/r等，吃刀量为0.1-1.0mm，例如0.1mm、0.3mm、0.5mm、0.6mm、0.8mm或1.0mm等。
[0027]作为本发明优选的技术方案，所述电子束焊接包括依次进行的预热、焊接与修饰。
[0028]作为本发明优选的技术方案，所述预热包括：利用电子束沿焊缝预热一圈，控制电子束的电压为40-100kV，例如40kV、50kV、60kV、70kV、80kV、90kV或100kV等，束流为5-20mA，例如5mA、8mA、10mA、12mA、15mA、18mA或20mA等，线速度为5-20mm/s，例如5mm/s、8mm/s、10mm/s、12mm/s、15mm/s、18mm/s或20mm/s等。
[0029]优选地，所述焊接包括：利用电子束沿焊缝焊接一圈，控制电子束的电压为40-130kV，例如40kV、60kV、70kV、80kV、100kV、110kV或130kV等，束流为30-70mA，例如30mA、35mA、40mA、45mA、50mA、55mA、60mA、65mA或70mA等，线速度为10-20mm/s，例如10mm/s、11mm/s、13mm/s、15mm/s、16mm/s、18mm/s或20mm/s等。
[0030]优选地，所述修饰包括：利用电子束沿焊缝补焊一圈，控制电子束的电压为40-90kV，例如40kV、50kV、60kV、70kV、80kV或90kV等，束流为10-50mA，例如10mA、15mA、20mA、25mA、30mA、35mA、40mA、45mA或50mA等，线速度为5-20mm/s，例如5mm/s、8mm/s、10mm/s、12mm/s、15mm/s、18mm/s或20mm/s等。
[0031]本发明提供了一种超高纯铝靶材与铝合金背板的电子束焊接方法，所述电子束焊接方法包括如下步骤：
[0032](1)加工：通过机加工得到所需尺寸的超高纯铝靶材与铝合金背板，通过激光切割出环状的待焊片;其中，所述超高纯铝靶材的纯度≥5N5;铝合金背板的铝合金材料牌号包括A5083、A5052、A6061、A2024或A1060中的任意一种;焊片为Al-Si-Cu-Sc合金，Al：70-85%，Si：4-20%，Cu：3-5%，Sc：2-4%，其他元素合计：≤1%;所述焊片的厚度为0.1-2mm;
[0033](2)清洗：将加工好的超高纯铝靶材、铝合金背板、焊片，分别进行纯水超声清洗2-8min，异丙醇超声清洗3-10min，干燥30-90min，分别去除超高纯铝靶材、铝合金背板、焊片的表面金属粉尘、油渍、氧化物等脏污;
[0034](3)装配加压：先使用电阻焊机，将洁净后的焊片固定在铝合金背板上，控制电阻焊机参数为：焊接头直径2-6mm，放电频率10-100Hz;然后将固定焊片后的背板与靶材扣合装配在一起，利用外界加压的方法将高纯铝靶材、铝合金背板、焊片紧密挤压在一起，控制加压的压强为60-200MPa;
[0035]如果装配后靶材、背板、焊片间缝隙较大，不利于电子束焊接后形成的熔池填充焊缝，而且还会有漏液的风险，此外，若间隙过大，后续精车加工时，焊片有概率脱出焊缝，损伤产品;
[0036](4)加工与清洗：将挤压后的整体组件进行数控车床精加工车削，精加工车削工艺参数为：刀具为钨钢合金刀具，主轴转速为200-500r/min，进给量为0.1-0.6mm/r，吃刀量为0.1-1.0mm，车削出已添加焊片的焊缝区域，即，显露出带有焊片的焊缝区域;若焊缝表面质量较差，焊缝不清晰或表面有毛刺，会使电子束焊接时无法定位，导致焊偏或引起尖端放电，因此需进行精加工车削，使焊缝表面光滑;
[0037]精加工车削后再次清洗产品，利用纯水超声清洗2-6min，异丙醇超声清洗5-10min，干燥30-90min，去除靶材表面金属屑、油渍、氧化物等脏污;若焊缝表面脏污，会引起电子束焊接铝靶时剧烈放电，会导致产品焊接质量差，焊接强度低，且剧烈放电严重影响产品外观，导致产品批量报废;
[0038](5)焊前准备：焊接前使用丙酮擦拭焊缝表面，保证靶材及焊缝位置的洁净度;
[0039](6)抽真空：将擦拭好的铝靶整体移至电子束真空室内，进行隔离抽真空，待电子枪真空度为<8.0×10-3MPa、焊室真空度为≤8.0×10-2MPa可开始焊接;
[0040](7)预热：开始真空电子束焊接，使用40-100Kv的电压、5-20mA的束流、5-20mm/s线速度，沿焊缝预热一圈;
[0041](8)焊接：进行真空电子束焊接，采用40-130Kv的电压、30-70mA的束流、10-20mm/s线速度，沿焊缝焊接一圈;
[0042](9)修饰：最后使用40-90Kv的电压、10-50mA的束流、5-20mm/s线速度，沿焊缝补焊一圈，修饰焊缝，完成焊接。
[0043]本发明所述电子束焊接方法，通过优化电子束焊接前高纯铝靶的加工清洗工艺，并利用外界加压的方式将靶材、背板与焊片挤压在一起，在电子束待焊接位置添加一种特殊的Al-Si-Cu-Sc合金焊片，可以在不影响靶材溅射性能的前提下，得到焊接时无放电、焊后无缺陷、焊缝强度高、焊接合格率高、符合生产使用要求的超高纯铝靶材。本发明所述电子束焊接方法，工艺简便、生产效率高，相较与原有技术极大地减少了产品因焊接时放电、焊后气孔、裂纹等缺陷导致产品返焊和报废情况，提高了电子束焊接强度的同时，降低了生产成本，有利于大规模工业生产的推广。
[0044]与现有技术方案相比，本发明至少具有以下有益效果：
[0045]本发明所述电子束焊接方法，焊接效果更优良，极大减少了电子束焊接缺陷的产生，将现有超高纯铝靶焊接合格率显著提高，保证焊接强度同时，减少生产报废成本，提高生产效率，为现有超高纯铝靶电子束焊接问题提供了新的方案，适合大规模工业生产。
附图说明
[0046]图1是本发明一个具体实施方式提供的电子束焊接方法的结构示意图;
[0047]其中，1-超高纯铝靶材;2-铝合金背板;3-焊片;
[0048]图2是本发明实施例1所得焊缝外观展示图;
[0049]图3是本发明实施例2所得焊缝外观展示图;
[0050]图4是本发明实施例4所得焊缝外观展示图;
[0051]图5是本发明实施例5所得焊缝外观展示图;
[0052]图6是本发明对比例1所得焊缝外观展示图;
[0053]图7是本发明对比例2所得焊缝外观展示图。
具体实施方式
[0054]下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
[0055]为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：
[0056]请参阅图1，本发明一个具体实施方式提供了一种超高纯铝靶材与铝合金背板的电子束焊接方法，所述电子束焊接方法包括如下步骤：
[0057]准备超高纯铝靶,1、铝合金背板2、焊片3，并将所述焊片3放置于所述超高纯铝靶材1与所述铝合金背板2之间的焊接处，完成装配后，通过电子束焊接，实现超高纯铝靶材1与铝合金背板2的结合;
[0058]其中，所述焊片3包括Al、Si、Cu与稳定金属元素;所述稳定金属元素包括Sc、Zr或Er中的任意一种或至少两种的组合。
[0059]实施例1
[0060]本实施例提供了一种超高纯铝靶材与铝合金背板的电子束焊接方法，所述电子束焊接方法包括如下步骤：
[0061](1)加工：通过机加工得到所需尺寸的超高纯铝靶材与铝合金背板，通过激光切割出环状的待焊片;其中，所述超高纯铝靶材的纯度≥5N5;铝合金背板的铝合金材料牌号为A5083;焊片为Al-Si-Cu-Sc合金，按照质量百分数计，Al：80%，Si：12%，Cu：4%，Sc：3%，其他元素合计：≤1%;所述焊片的厚度为0.5mm;
[0062](2)清洗：将加工好的超高纯铝靶材、铝合金背板、焊片，分别进行纯水超声清洗5min，异丙醇超声清洗10min，干燥60min，分别去除超高纯铝靶材、铝合金背板、焊片的表面金属粉尘、油渍、氧化物等脏污;
[0063](3)装配加压：先使用电阻焊机，将洁净后的焊片固定在铝合金背板上，控制电阻焊机参数为：焊接头直径2mm，放电频率50Hz;然后将固定焊片后的背板与靶材扣合装配在一起，利用外界加压的方法将高纯铝靶材、铝合金背板、焊片紧密挤压在一起，控制加压的压强为120MPa;
[0064](4)加工与清洗：将挤压后的整体组件进行数控车床精加工车削，精加工车削工艺参数为：刀具为钨钢合金刀具，主轴转速为350r/min，进给量为0.4mm/r，吃刀量为0.7mm，车削出已添加焊片的焊缝区域，即，显露出带有焊片的焊缝区域;
[0065]精加工车削后再次清洗产品，利用纯水超声清洗5min，异丙醇超声清洗10min，干燥60min，去除靶材表面金属屑、油渍、氧化物等脏污;
[0066](5)焊前准备：焊接前使用丙酮擦拭焊缝表面，保证靶材及焊缝位置的洁净度;
[0067](6)抽真空：将擦拭好的铝靶整体移至电子束真空室内，进行隔离抽真空，待电子枪真空度为<8.0×10-3MPa、焊室真空度为≤8.0×10-2MPa可开始焊接;
[0068](7)预热：开始真空电子束焊接，使用80Kv的电压、10mA的束流、15mm/s线速度，沿焊缝预热一圈;
[0069](8)焊接：进行真空电子束焊接，采用80Kv的电压、60mA的束流、15mm/s线速度，沿焊缝焊接一圈;
[0070](9)修饰：最后使用60Kv的电压、40mA的束流、15mm/s线速度，沿焊缝补焊一圈，修饰焊缝，完成焊接。
[0071]图2示出了本实施例所得焊缝外观展示图，可以看出：本实施例所得焊缝没有气孔、裂纹等缺陷的产生，满足客户对焊缝外观的要求。
[0072]实施例2
[0073]本实施例提供了一种超高纯铝靶材与铝合金背板的电子束焊接方法，相比于实施例1，区别仅在于：焊片为Al-Si-Cu-Sc合金，按照质量百分数计，Al：77%，Si：12%，Cu：7%，Sc：3%，其他元素合计：≤1%。
[0074]图3示出了本实施例所得焊缝外观展示图，可以看出：本实施例所得焊缝有少量气孔、裂纹等缺陷产生。
[0075]实施例3
[0076]本实施例提供了一种超高纯铝靶材与铝合金背板的电子束焊接方法，相比于实施例1，区别仅在于：焊片为Al-Si-Cu-Sc合金，按照质量百分数计，Al：84%，Si：12%，Cu：0.1%，Sc：3%，其他元素合计：≤1%。
[0077]本实施例所得焊缝外观展示图与图3类似，即，本实施例所得焊缝有少量气孔、裂纹等缺陷产生。
[0078]实施例4
[0079]本实施例提供了一种超高纯铝靶材与铝合金背板的电子束焊接方法，相比于实施例1，区别仅在于：焊片为Al-Si-Cu-Sc合金，按照质量百分数计，Al：83%，Si：12%，Cu：4%，Sc：0.3%，其他元素合计：≤1%。
[0080]图4示出了本实施例所得焊缝外观展示图，可以看出：本实施例所得焊缝有较多气孔、裂纹等缺陷产生，缺陷主要是裂纹。
[0081]实施例5
[0082]本实施例提供了一种超高纯铝靶材与铝合金背板的电子束焊接方法，相比于实施例1，区别仅在于：焊片为Al-Si-Cu-Sc合金，按照质量百分数计，Al：77%，Si：12%，Cu：4%，Sc：6%，其他元素合计：≤1%。
[0083]图5示出了本实施例所得焊缝外观展示图，可以看出：本实施例所得焊缝有少量气孔、裂纹等缺陷产生，缺陷主要是裂纹。
[0084]实施例6
[0085]本实施例提供了一种超高纯铝靶材与铝合金背板的电子束焊接方法，相比于实施例1，区别仅在于：焊片为Al-Si-Cu-Sc合金，按照质量百分数计，Al：89%，Si：3%，Cu：4%，Sc：3%，其他元素合计：≤1%。
[0086]本实施例所得焊缝外观展示图与图5类似，即，本实施例所得焊缝有少量气孔、裂纹等缺陷产生，缺陷主要是裂纹。
[0087]实施例7
[0088]本实施例提供了一种超高纯铝靶材与铝合金背板的电子束焊接方法，相比于实施例1，区别仅在于：焊片为Al-Si-Cu-Sc合金，按照质量百分数计，Al：70%，Si：22%，Cu：4%，Sc：3%，其他元素合计：≤1%。
[0089]本实施例所得焊缝外观展示图与图5类似，即，本实施例所得焊缝有少量气孔、裂纹等缺陷产生，缺陷主要是裂纹。
[0090]实施例8
[0091]本实施例提供了一种超高纯铝靶材与铝合金背板的电子束焊接方法，相比于实施例1，区别仅在于：将步骤(7)的预热直接省略，直接进行步骤(8)的焊接。
[0092]实施例9
[0093]本实施例提供了一种超高纯铝靶材与铝合金背板的电子束焊接方法，相比于实施例1，区别仅在于：将步骤(9)的修饰省略，即，步骤(8)焊接完成后，不再进行步骤(9)的修饰。
[0094]对比例1
[0095]本对比例提供了一种电子束焊接方法，相比于实施例1，区别仅在于：焊片为A4047铝合金;经过检测，按照质量百分数计，Al：86.3%，Si：12.2%，其他元素合计含量≤1.5%，其中，Cu：0.3%，Sc未检出。
[0096]图6示出了本对比例所得焊缝外观展示图，可以看出：本对比例所得焊缝有大量气孔、裂纹等缺陷产生。
[0097]对比例2
[0098]本对比例提供了一种电子束焊接方法，相比于实施例1，区别仅在于：焊片为Al-Si-Cu-Sc合金，按照质量百分数计，Al：93%，Si：4%，Cu：2%，Sc：0.3%，其他元素合计：≤1%。
[0099]图7示出了本对比例所得焊缝外观展示图，可以看出：本对比例所得焊缝有较多气孔、裂纹等缺陷产生，总体缺陷相比于对比例1有所改善。
[0100]将上述实施例与对比例所述电子束焊接得到的靶材组件进行焊接结合率检测，并将上述实施例与对比例所述电子束焊接对应的焊缝外观进行肉眼观测，判断是否有气孔、裂纹等缺陷的产生，相关结果汇总在表1中。
[0101]表1
[0102]
项目焊接结合率焊缝外观实施例1100%没有气孔、裂纹等缺陷的产生实施例2100%有少量气孔、裂纹等缺陷的产生实施例3100%有少量气孔、裂纹等缺陷的产生实施例4100%有较多气孔、裂纹等缺陷的产生，缺陷主要是裂纹实施例5100%有少量气孔、裂纹等缺陷的产生，缺陷主要是裂纹实施例6100%有少量气孔、裂纹等缺陷的产生，缺陷主要是裂纹实施例7100%有少量气孔、裂纹等缺陷的产生，缺陷主要是裂纹实施例899.5%没有气孔、裂纹等缺陷的产生实施例999.7%没有气孔、裂纹等缺陷的产生对比例1100%有大量气孔、裂纹等缺陷的产生对比例2100%有较多气孔、裂纹等缺陷的产生
[0103]由表1可以看出如下几点：
[0104](1)将实施例1与实施例2、3进行比较，如果焊片中Cu元素含量超出3-5%，无法有效降低熔池表面张力，润湿性较低，无法有效减少未熔合缺陷，导致焊缝有少量气孔、裂纹等缺陷的产生;
[0105](2)将实施例1与实施例4、5进行比较，实施例4中焊片Sc元素超出2-4%的最小限定，仅为0.3%，生成的Al3Sc等第二相粒子较少，热影响区的铝母材快速软化，降低焊缝强度，热裂纹不易愈合，因此焊缝有较多气孔、裂纹等缺陷产生，缺陷主要是裂纹;实施例5中焊片Sc元素超出2-4%的最大限定，增至6%，生成的Al3Sc等第二相粒子过多，反而影响热裂纹的愈合，因此焊缝有少量气孔、裂纹等缺陷产生，缺陷主要是裂纹;
[0106](3)将实施例1与实施例6、7进行比较，实施例6中焊片Si元素超出4-20%的最小限定，仅为3%，影响了熔池流动性，所得焊缝有少量气孔、裂纹等缺陷产生，缺陷主要是裂纹;实施例7中焊片Si元素超出4-20%的最大限定，增至22%，仍会影响熔池流动性，所得焊缝有少量气孔、裂纹等缺陷产生，缺陷主要是裂纹;
[0107](4)将实施例1与实施例8、9进行比较，虽然实施例8、9均采用与实施例1相同的焊片，焊缝外观没有气孔、裂纹等缺陷的产生，但是电子束焊接中的预热或者修饰省略，均会影响焊接结合率;
[0108](5)将实施例1与对比例1、2进行比较，本发明在电子束待焊接位置添加一种特殊的Al-Si-Cu-Sc合金焊片，可以在不影响靶材溅射性能的前提下，得到焊接时无放电、焊后无缺陷、焊缝强度高、焊接合格率高、符合生产使用要求的超高纯铝靶材。
[0109]本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
[0110]以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0111]另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0112]此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
说明书附图(7)
声明：
“超高纯铝靶材与铝合金背板的电子束焊接方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：北方有色网
来源：宁波江丰电子材料股份有限公司
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