[发明专利]高纯铝硅与铝合金背板的焊接方法

说明书

本发明属于靶材制造技术领域，涉及一种高纯铝硅与铝合金背板的焊接方法。包括以下步骤：（1）打磨、清洁焊片、高纯铝硅靶坯和铝合金背板的焊接结合处，装入焊接工装中，然后将焊片放入高纯铝硅靶坯和铝合金背板的焊接结合处缝隙；（2）在真空氛围下，对所述高纯铝硅和所述铝合金背板的焊接结合处采用电子束焊接依次进行三圈焊接工艺：第一圈焊接采用15~40 mA束流焊接，焊接深度为4~5 mm；第二圈焊接采用40~70 mA束流焊接，焊接深度为10~15mm；第三圈焊接采用35~65 mA束流焊接，焊接深度为10~13mm。采用本发明的焊接方法，焊接处无气孔和裂纹现象，且焊接区域抗拉强度，硬度，冲击韧性较好。

技术领域

本发明属于靶材制造技术领域，涉及一种高纯铝硅与铝合金背板的焊接方法。

背景技术

近年来，随着半导体集成电路产业的发展，高纯铝硅合金材料（AlSi1）作为集成电路布线用溅射靶材的需求逐年增高。但在制造过程中，若整个靶材全部采用高纯铝硅合金材料（AlSi1）加工制备则成本非常高，为节约成本，在靶材的制备过程中一般将细化后的高纯铝硅合金材料（AlSi1）与铝合金背板焊接结合成靶材产品。

焊接方式一般有扩散焊、钎焊、电子束焊等方式，其中电子束焊接作为一种精密的高能密度焊接技术，其焊接强度高，热影响区小，焊缝深宽比大，焊接速度快，焊接变形小，工艺稳定，是一种理想的铝合金靶材焊接方法。6061-T6铝合金是6061热处理强化锻后铝合金，其没有晶间腐蚀倾向，在高温下具有良好的塑性、耐腐蚀性和焊接性能，是常用的背板材料。

目前，高纯铝硅合金材料与6061-T6铝合金焊接存在以下难点：（1）高纯铝合金材料表面易产生难熔氧化膜，在焊接过程中大量难熔氧化物的生成会极大的影响焊接质量；（2）焊接时材料线膨胀系数大，易产生焊接变形；（3）6061-T6铝合金是以镁和硅为主要合金元素，并以Mg₂Si相为强化相的铝合金，组织中有少量的游离Si，高纯铝硅合金材料中含有1wt%的Si，无论是Mg₂Si还是Si都是强度比较高、脆性比较大，焊接时裂纹倾向比较大的组分，因此在焊接过程中易产生裂纹。（4）6061-T6铝合金和高纯铝硅合金的焊接流动性都较差，易产生气孔。（5）铝合金导热速率大，散热快，易在焊接结束后焊接处开裂。（6）针对不同尺寸的靶材和背板，需要重复更换不同的焊接工装，无法批量焊接，焊接效率低。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种高纯铝硅与铝合金背板的焊接方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种高纯铝硅与铝合金背板的焊接方法，包括以下步骤：

（1）打磨、清洁焊片、高纯铝硅靶坯和铝合金背板的焊接结合处，将高纯铝硅靶坯、铝合金背板置入焊接工装中，然后将焊片放入高纯铝硅靶坯和铝合金背板的焊接结合处缝隙；

（2）在真空氛围下，对所述高纯铝硅和所述铝合金背板的焊接结合处采用电子束焊接依次进行三圈焊接工艺：

第一圈焊接采用15~40 mA束流焊接，焊接深度为4~5 mm；

第二圈焊接采用40~70 mA束流焊接，焊接深度为10~15mm；

第三圈焊接采用35~65 mA束流焊接，焊接深度为10~13mm。

优选地，所述焊片采用4047铝硅焊片。

优选地，步骤（1）中，打磨、清洁具体为：使用砂纸打磨焊片、高纯铝硅靶坯和铝合金背板的焊接结合处，去除焊片、高纯铝硅靶坯和铝合金背板焊接结合处的毛刺和氧化层；砂纸打磨后使用无尘布蘸取有机溶剂擦拭。