CN106893990B - 银溅射靶材组件的生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种银溅射靶材组件的生产工艺，包括浇铸、挤压、抛光、冲压、安装背板等步骤，使用纯银作为原料，通过真空感应熔炼获得铸锭，然后通过冷热轧制与热处理配合获得具有均匀晶粒度及稳定磁透率的溅射靶材，以铼板或铜板作为背板，将背板与银溅射靶材固定组合在一起，形成银溅射靶材组件。本发明提供了一种生产高品质银溅射靶材的工艺方法，确保溅射靶材内部无气孔，纯净、密实，避免溅射时产生不正常放电而产生杂质粒子，去除锭块可能存在的气孔、降低氮氧含量，使靶材更加紧实。

Description

银溅射靶材组件的生产工艺
技术领域
本发明涉及贵金属的深加工技术领域，具体涉及一种银溅射靶材组件的生产工艺。
背景技术
磁控溅射镀膜是一种新型的物理气相镀膜方式，利用电子枪系统把电子发射并聚集在被镀材料上，使其被溅射出来的原子遵循动量转换原理以较高的动能脱离材料飞向基片沉积成膜，这种被镀的材料就叫溅射靶材。银具有好的导电性能、密度小、熔点低等优点，且价格相对于其他贵金属便宜许多，所以银靶材被广泛用于集成电路和大规模集成电路中。银溅射靶材主要应用于电子及信息产业，如集成电路、信息存储、液晶显示屏、激光存储器、电子控制器件等，亦可用于玻璃镀膜领域。
溅射靶材的质量决定镀膜的质量，靶材的组织不均匀、缺陷多时，直接影响溅射成膜的质量，具体表现为不能形成均匀的膜层，溅射出大的颗粒；同时磁控溅射沉积薄膜还存在铁磁性靶材难以溅射的问题，阻碍了高性能磁性薄膜的生产和应用。
溅射靶材的要求较传统材料行业高，一般要求如：尺寸、平整度、纯度、各项杂质含量、密度、N/O/C/S、晶粒尺寸与缺陷控制；较高要求或特殊要求包含：表面粗糙度、电阻值、晶粒尺寸均匀性、成份与组织均匀性、异物(氧化物)含量与尺寸、导磁率、超高密度与超细晶粒等。目前，仍缺乏一种生产高品质的溅射靶材的工艺。
发明内容
本发明的目的是提供一种银溅射靶材组件的生产工艺，使用纯银作为原料，通过真空感应熔炼获得铸锭，然后通过冷热轧制与热处理配合获得具有均匀晶粒度及稳定磁透率的溅射靶材。以铼板或铜板作为背板，将背板与银溅射靶材固定组合在一起，形成银溅射靶材组件。
本发明提供的技术方案是：
一种银溅射靶材组件的生产方法，具体包括以下步骤：
(一)浇铸：
采用纯度99.99％以上的银板材作为原料，或通过湿法冶金将银废料提纯至99.99％的纯银，以确保溅射靶材的纯度。
打开中频炉电源，将功率调至10～15kw，预热10～15分钟，将称好重量的银板原料放入中频炉中，调至银板融化所需功率，加热直到银板完全融化。
在出炉前，将浇铸模具预加热处理，防止浇铸时，银水与模具之间的温差过大，产生喷溅。
将浇铸模具固定好，将融化的银水缓慢浇入模具内，浇铸成银锭，稍冷至银锭表面全部凝结，打开模具，取出银锭。
采用真空熔炼以确保溅射靶材内部无气孔，纯净、密实；避免溅射时产生不正常放电，而产生杂质粒子。通过控制加热功率和加热时间来达到晶粒尺寸细小均匀，银锭为圆形可以满足最大的利用率，晶粒尺寸控制在100μm以下，且无固定结晶取向。
(二)挤压：
打开挤压机电源，设定好锭块厚度尺寸。取浇铸好的银锭趁热放入挤压机中，开动挤压机，将银锭挤成所需的尺寸和形状。通过挤压进一步去除锭块可能存在的气孔、降低氮氧含量，使之更加紧实。靶材越密实，溅射膜粒子的密度越低，放电现象越弱，薄膜的性能也越好。
(三)抛光：
将挤压后的银锭放上车床，按程序切削银锭表面，直至其表面平整光洁。
(四)组件：
冲压：将抛光好的银锭放上冲压机，在指定位置冲出若干个大小一致的孔洞，为安装背板做准备。
安装背板：将铼板或铜板裁切成圆片，用专用螺丝固定在冲压好的银锭上。将背板与银溅射靶材固定组合在一起，形成银溅射靶材组件，可保证溅射过程中靶材与底盘的导热导电状况良好，并能满足大功率溅射要求而不致脱落。选用铜板作为背板，因其具有良好的导电性和导热性，而且比较易于机械加工。或选用铼板做背板，金属铼硬、耐磨、耐腐蚀，也易于机械加工。
(五)包装。
将合格的溅射靶组件逐个称重、记录数据并真空包装，贴上标签。
本发明提供了一种生产高品质银溅射靶材的生产工艺，使用纯银作为原料，通过真空感应熔炼获得铸锭，然后通过冷热轧制与热处理配合获得具有均匀晶粒度及稳定磁透率的溅射靶材，以铼板或铜板作为背板，将背板与银溅射靶材固定组合在一起，形成银溅射靶材组件。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
一、原料采购
直接采购纯度99.99％以上的银板材，或者通过湿法冶金将银废料提纯至99.99％的纯银，直接采购高纯铼板材和铜板材，以确保溅射靶材的纯度。
二、浇铸
检查中频炉电源、开关是否完好。打开电源将中频炉功率调至10～15kw，预热10～15分钟。将称好重量的银板原料放入中频炉中，调至银板融化所需功率(36～40kw)，加热直到银板完全融化，大约耗时20分钟。在出炉前，将浇铸模具加热处理，为了防止浇铸时，银水与模具之间的温差过大，产生喷溅。
将浇铸模具固定好，将银水缓慢浇入模具内，浇铸成银锭，稍冷至银锭表面全部凝结，打开模具，取出银锭。此时银锭的尺寸：直径127mm,厚度80mm。
本步骤采用板材和真空熔炼以确保溅射靶材内部无气孔，纯净、密实；避免溅射时产生不正常放电，而产生杂质粒子。通过控制加热功率和加热时间来达到晶粒尺寸细小均匀(银锭为圆形可以满足最大的利用率；晶粒尺寸控制在100μm以下)，且无固定结晶取向。
三、挤压
检查挤压机电源、开关是否完好；设定好锭块厚度的尺寸：75～78mm。
取浇铸好的银锭趁热放入挤压机，每次一块，开动机器，将银锭挤成所需的尺寸和形状。
本步骤目的在于进一步去除锭块可能存在的气孔、降低氮氧含量，使之更加紧实。
靶材越密实，溅射膜粒子的密度越低，放电现象越弱，薄膜的性能也越好。
四、抛光
检查数控车床的电源、开关是否完好；根据产品要求，事先设定好程序。将挤压后的银锭放上车床，每次一块，按程序切削银锭表面，直至其表面平整光洁。最终银锭的尺寸：直径130mm,厚度70～75mm。
五、组件
1、冲压
检查冲压机的电源、开关是否完好。
将抛光好的银锭放上冲压机，在指定位置冲出10个大小一致的孔洞。为安装背板做准备。
2、安装背板
选用铜板作为背板，因为它具有良好的导电性和导热性，而且比较易于机械加工。有时也选用铼板做背板，金属铼硬、耐磨、耐腐蚀，也易于机械加工。将事先按要求将铼板或铜板裁切成直径150mm,厚度2.5mm的圆片，用专用螺丝固定在冲压好的银锭上。这样可保证溅射过程中靶材与底盘的导热导电状况良好，并能满足大功率溅射要求而不致脱落。
六、包装
将合格的溅射靶组件逐个称重、记录数据并真空包装，然后贴上标签。
注意事项：
1、浇铸温度很高，要避免烫伤等安全事故；
2、浇铸后注意银屑的回收。
3、本工艺涉及的大型机器比较多，在日常使用时注意观察机器工作时的声音、状态等是否正常，并定期保养。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种银溅射靶材组件的生产方法，其特征在于：包括以下步骤：
(一)浇铸：
(1)打开中频炉电源，将功率调至10～15kw，预热10～15分钟，将称好重量的银板原料放入中频炉中，调至银板融化所需功率，加热直到银板完全融化；
(2)在出炉前，将浇铸模具预加热处理；
(3)将浇铸模具固定好，将融化的银水缓慢浇入模具内，浇铸成银锭，稍冷至银锭表面全部凝结，打开模具，取出银锭；
(二)挤压：
(4)打开挤压机电源，设定好锭块厚度尺寸；
(5)取浇铸好的银锭趁热放入挤压机中，开动挤压机，将银锭挤成所需的尺寸和形状；(三)抛光：
(6)将挤压后的银锭放上车床，按程序切削银锭表面，直至其表面平整光洁；
(四)组件：
(7)冲压：将抛光好的银锭放上冲压机，在指定位置冲出若干个大小一致的孔洞，为安装背板做准备；
(8)安装背板：将铼板或铜板裁切成圆片，用专用螺丝固定在冲压好的银锭上；
(五)包装；
所述步骤(1)中，中频炉电源功率调至36～40kw，加热20分钟使银板完全融化；
所述步骤(3)中，浇铸的银锭的尺寸为直径127mm,厚度80mm；所述步骤(5)中，挤压的锭块厚度尺寸为75～78mm；所述步骤(6)中抛光后银锭的尺寸为直径130mm，厚度70～75mm；
所述步骤(8)中，铼板或铜板裁切成直径150mm,厚度2.5mm的圆片；
采用纯度99.99％以上的银板材原料，或通过湿法冶金将银废料提纯至99.99％的纯银；采用高纯铼板材或铜板材作为背板。
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