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s 前言本标准按照GB/T 1.

1-2009给出的规则起草. 本标准由中国有色金属工业协会提出. 本标准由全国有色金属标准化技术委员会(SAC/TC243)归口. 本标准主要起草单位:有研亿金新材料有限公司,有色金属技术经济研究院,.... 本标准主要起草人: 靶材与背板结合强度测试方法 范围 本标准规定了靶材与背板结合强度测试方法. 本标准适用于微电子领域镀膜用复合型靶材与背板结合强度测试方法.微电子领域包括集成电路、磁记录、平面显示、太阳能电池等.靶材与背板结合方式包括钎焊(传统焊料、导电银胶、纳米箔焊接)、扩散焊、电子束/激光焊、爆炸焊、摩擦焊、机械复合等. 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的.凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件.凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件. GB/T 228.1 金属材料 拉伸试验 第1部分:室温试验方法 GB/T

11363 钎焊接头强度试验方法;

GB/T

4338 金属材料高温拉伸试验方法;

GB/T1804 一般公差未注公差线形和角度尺寸的公差 GB/T

8170 数值修约规则与极限数值的表示和判定 GBT

19804 焊接结构的一般尺寸公差和形位公差 GB/T

16825 静力单轴 拉力试验机的检验 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件. 3.1 靶材 Sputtering Target 物理气相沉积镀膜系统中的阴极部分.该阴极材料在惰性气体阳离子撞击下,以原子、原子团等形式脱离阴极表面,在衬底上沉积镀膜. 3.2 背板 Backing Plate 用于支撑靶材,实现与镀膜设备安装固定部分. 3.3 最大力 Maximum Force Fm 试样在屈服阶段之后所能抵抗的最大力.对于无明显屈服(连续屈服)的材料,为试验期间最大力. 3.4 应力 Stress 试验期间任一时刻的力处于试样原始横截面(S0)之商. 3.5 抗拉强度 Tensile Strength Rm 相应最大力(Fm)的应力. 3.6 抗剪强度 Shear Strength τm 试样在剪切断裂前所能承受的的最大切应力. 3.7 室温 Room Temperature 一般指10~35℃.对温度要求严格的试验,试验温度应为23±5℃. 3.8 高温 High Temperature 一般指高于35℃. 符号和说明 本标准使用的符号、单位和相应说明见表1. 表1 符号和说明 符号 单位 说明 Fm N 最大力 S0 mm2 破坏前的结合面积 Rm N/mm2 抗拉强度 τm N/mm2 抗剪强度 Da mm 拉伸试样-背板外径 Db mm 拉伸试样-靶材外径 Dc mm 拉伸试样-背板内径 Ha mm 拉伸试样-背板厚度 Hb mm 拉伸试样-靶材厚度 ΔHa mm 拉伸试样-背板过结合界面余量 ΔHb mm 拉伸试样-靶材过结合界面余量 Dd mm 拉伸试验夹具-底座外径 De mm 拉伸试验夹具-底座内径 Df mm 拉伸试验夹具-压头直径 Hc mm 拉伸试验夹具-底座厚度 Hd mm 拉伸试验夹具-压头高度 He mm 剪切试样-背板厚度 Hf mm 剪切试样-靶材厚度 ΔHe mm 剪切试样-背板过结合界面余量 ΔHf mm 剪切试样-靶材过结合界面余量 La mm 剪切试样-总长度 Lb mm 剪切试样-背板长度 Lc mm 剪切试样-靶材长度 ΔL mm 剪切试样-结合面长度 Wa mm 剪切试样-总宽度 He'

mm 剪切试验夹具-底座固定背板长度 Hg mm 剪切试验夹具-底座总长度 Ld mm 剪切试验夹具-底座总厚度 Wa'

mm 剪切试验夹具-底座固定靶材宽度 Wb mm 剪切试验夹具-底座总宽度 注:1N/mm2=1MPa 试样 5.1 试样的种类 按着试验的种类和试验的形状分类,见表2. 表2 试样的种类 试验种类 试样形状 拉伸试验 环面对接 剪切试验 平板搭接 5.2 试样及夹具的形状与尺寸 5.2.1 拉伸试验试样及夹具的尺寸 拉伸试样的尺寸见表3,试样形状示意见图1;

拉伸试验夹具的尺寸见表4,拉伸试验夹具示意见图2-a及图2-b;

拉伸试验试样与夹具装配见图3. 表3 拉伸试验试样的尺寸 名称 Da Db Dc Ha Hb ΔHa ΔHb 拉伸试样 40~60 25~35 15~25 5~20 5~15 0.2~0.5 0.2~0.5 名称 Dd De Df Hc Hd 拉伸试验夹具 ≥Da Db+(0.2~0.5) Dc+(0.2~0.5) Hb+(5~10) Ha+(5~10) 表4 拉伸试验夹具的尺寸 图1 拉伸试验试样示意图 图2-a 拉伸试验夹具-垫座示意图 图2-b 拉伸试验夹具-压头示意图 图3 拉伸试验试样与夹具装配示意图 5.2.2 剪切试验试样及夹具的尺寸 剪切试样的尺寸见表5,试样形状示意见图4;

剪切试验夹具的尺寸见表6,剪切试验夹具示意见图5,剪切试验试样与夹具装配见图6. 表5 剪切试验试样的尺寸 名称 He Hf ΔHe ΔHf La Lb Lc ΔL Wa 剪切试样 5~20 5~15 0.2~0.5 0.2~0.5 50~90 20~50 20~50 5~20 20~50 表6 剪切试验夹具的尺寸 名称 He'

Hg Ld Wa'

Wb 剪切试验夹具 He+(0.2~0.5) 40~60 Lc+ΔL Wa+(0.2~0.5) 40~100 图4 剪切试验试样示意图 图5 剪切试验夹具-垫座示意图 图6 剪切试验试样与夹具装配示意图 5.3 试样的取样及加工 试样取样主要选择在以下三个阶段进行:新品研发、产品、产品使用后(残靶).由于结合强度测试属于破坏性试验,产品阶段的抽样频次需靶材制造商与客户双方沟通裁定.为了更好地评价靶材与背板结合强度的均匀一致性,及考虑到靶材尺寸不一,同一块靶材上取样间隔30~200mm不等,试样数量≥3个. 先采用水刀、电火花线切割等从靶材上掏取出试样,然后进行车床等机械加工,在机械加工过程中,避免施加使靶材与背板结合面变形的载荷.剪切试样的非搭接测试区域的结合连接需完全去除.

6 结合面积(S0)的测定 试样破坏前结合面积测量时按着GB/T 228.1中相关规定进行,应根据测量的试样原始尺寸计算原始结合面积,计算结果表示到小数点后四位,数值修约规则按着GB/T 8170的规定进行.

7 试验方法 7.1 试验机应按着GB/T 16825进行检验,并应为1级或优于1级准确度.按着GB/T 228.1中规定的拉伸试验方法进行试验.加载时应避免结合处产生人为的偏心载荷.试验机施加及脱离载荷的速率需保持恒定. 7.2 室温时拉伸与剪切试验应保证试样在10~35℃温度范围下进行.对温度要求严格的,试验温度可在23±5℃下进行. 7.3高温时拉伸与剪切试样应置于备有加热炉的拉伸试验机上施加载荷.加载前,试样在试验温度下保温1h,炉温控制在±1%,参照GB/T 4338进行.当高温大气氛对试样结合强度有显著影响情况下,则加热炉需具备真空或惰性气体保护功能. 7.4 拉伸试样推荐采用图4所示的试验夹具,剪切试样推荐采用图5所示的试验夹具,也可采用具有相同试验条件的试验夹具.

8 试验结果的表述 8.1拉伸试验 8.1.1 试样结合面积(S0)为对接的环形面积,由公式(1)求出: S0=π*(Db*Db-Dc*Dc)/4 1) 式中: S0―― 试样结合面积的数值,单位为平方毫米(mm2);

π―― 圆周率,可近似取3.1415926;

Db――试样环形结合面的外径,单位毫米(mm);

Dc――试样环形结合面的内径,单位毫米(mm);

8.1.2 试样的抗拉强度(Rm)由公式(2)求出: Rm=Fm/S0 2) 式中: Rm――试样结合的抗拉强度数值,单位为牛顿每平方毫米(N/mm2);

Fm―― 试样拉伸破坏的最大力,单位为牛顿(N);

S0―― 试样结合面积的数值,单位为平方毫米(mm2). 8.1.3 将拉伸试验应力-应变曲线、试验温度、最大力(Fm)、结合面积(S0)、抗拉强度(Rm)等记入试验报告中. 8.2 剪切试验 8.2.1 试样结合面积(S0)为搭接面长度乘以搭接面宽度.由公式(3)求出: S0=ΔL*Wa 3) 式中: S0―― 试样结合面积的数值,单位为平方毫米(mm2);

ΔL――试样搭接面长度,单位毫米(mm);

Wa――试样搭接面宽度,单位毫米(mm);

8.1.2 试样的剪切强度(τm)由公式(4)求出: τm=Fm/S0 4) 式中: τm――试样结合的剪切强度数值,单位为牛顿每平方毫米(N/mm2);

Fm―― 试样剪切破坏的最大力,单位为牛顿(N);

S0―― 试样结合面积的数值,单位为平方毫米(mm2). 8.1.3 将剪切试验应力-应变曲线、温度、最大力(Fm)、结合面积(S0)、剪切强度(τm)等记入试验报告中.

9 试验报告 试验报告应包括以下内容: 试验时间(年、月、日);

试验名称、试验编号、试验目的、试验条件;

试样编号、靶材与背板结合方式、靶材材质、背板材质;

结合强度试验种类(拉伸试验、剪切试验) 试验温度(室温、高温) 试验应力-应变曲线、破坏最大力、结合面积、强度;

本标准编号;

试验人员. ........