CN108070815B - 一种应用于电子产业腔体设备的铝熔射层的制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种应用于电子产业腔体设备的铝熔射层的制备工艺，结合ARC熔射和flame熔射的工艺优缺点，配合喷砂工艺控制部件表面粗糙度均匀性，以及熔射层之间的结合力强度，达到电子产业腔体设备对结合力、particle方面的生产技术要求。

Description

一种应用于电子产业腔体设备的铝熔射层的制备工艺
技术领域
本发明属于热喷涂领域，具体涉及一种应用于电子产业腔体设备的铝熔射层的制备工艺。
背景技术
目前，国内半导体和平板显示行业发展迅速，工艺技术和制成要求越来越高，如半导体产业中的特征线宽逐步发展到28nm、14nm、7nm、3nm的制成要求，液晶平板显示方面由原来的G4.5(OLED)、G5(LCD)、G6(LCD)，发展到目前的G6(OLED)、G8.5(LCD)、G10.5(LCD)，其对集成电路的制作过程中腔体设备环境要求也越来越高。
现有的电子产业腔体设备，为了增大防着板(mask)、掩护板(shield)沉积膜层的能力，提高部件的使用周期，防止膜层脱离本体(peeling)现象的发生，采用喷砂和熔射的方式增加部件的表面粗糙度，根据部件不同的材质及其工艺制程要求，喷砂粗糙度Ra值一般在15 μm以内，熔射粗糙度Ra值可以达到20～30μm。现有应用于电子行业的铝熔射工艺主要有 ARC(电弧)熔射和flame(火焰)熔射两种方式。因其热喷涂原理不同，优缺点方面存在较大差异，如：ARC熔射本体结合力较好，一般可以达到30～50MPa，但因本身工艺原理缺陷，容易产生熔射灰，造成颗粒(particle)偏高问题；flame熔射相对来说结合力差，只有 10～20MPa，但因其温度均匀，热喷涂之后部件表面结构均匀，且熔射灰较少，particle问题相对容易控制。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种应用于电子产业腔体设备的铝熔射层的制备工艺，结合ARC熔射和flame熔射的工艺优缺点，配合喷砂工艺控制部件表面粗糙度均匀性，以及熔射层之间的结合力强度，达到电子产业腔体设备对结合力、particle方面的生产技术要求。
本发明的技术方案是：一种应用于电子产业腔体设备的铝熔射层的制备工艺，具体步骤如下：
步骤一、选材：选取本体母材，本体母材初始粗糙度Ra≤1μm；
步骤二、本体喷砂：使喷砂后的部件表面粗糙度均匀，粗糙度Ra值范围为8～13μm；
步骤三、清洗：对步骤二中喷砂后的部件进行清洗并干燥；
步骤四、ARC熔射：采用ARC熔射在部件表面熔射一层铝熔射层，调整熔射参数使熔射层厚度为80～120μm；
步骤五、清洗：对步骤四中ARC熔射后的部件进行清洗并干燥；
步骤六、熔射层喷砂：对部件表面ARC熔射层进行喷砂，控制喷砂压力为3～5Kg/cm2，使喷砂后的样块表面结构均匀，熔射层无异常剥离，粗糙度Ra值约为13～18μm；
步骤七、清洗：对步骤六中熔射层喷砂后的部件进行清洗并干燥；
步骤八、Flame熔射：采用flame熔射在喷砂后的ARC熔射层表面熔射一层铝熔射层，调整熔射参数使flame熔射层厚度为80～120μm；
步骤九、清洗：对步骤八中Flame熔射后的部件进行清洗并干燥。
进一步的，步骤十、无尘间清洗：在1000级以上净空房中对部件进行超声波清洗和干燥。清洗更彻底。
进一步的，步骤二中本体喷砂，采用24#白刚玉砂材对部件进行喷砂，调整喷砂压力和操作手法，使喷砂后的部件表面粗糙度均匀，粗糙度Ra值范围为8～13μm。
进一步的，步骤三和步骤七中的清洗，均是对喷砂后的部件进行,采用去离子水漂洗和超声波清洗，去除部件表层残留的砂材粉尘和本体particle影响，然后使用氮气/干燥空气 (clean dry air，CDA)进行吹扫并放入烘箱干燥处理，干燥温度为150℃，时间为2h。
进一步的，步骤五和步骤九中的清洗，均是对熔射后的部件进行50bar高压水洗和超声波清洗，并进行干燥处理。目的是为了去除部件表层粘附的熔射灰和particle微粒。
进一步的，步骤六中熔射层喷砂，采用46#白刚玉砂材对部件表面ARC熔射层进行喷砂。
本发明提到的工艺技术开发基本路线是本体喷砂、ARC熔射、熔射层喷砂、flame熔射。配合其他洗净相关工艺如高压水洗、超声波清洗等实现铝熔射层结合力大于20MPa、结构均匀、particle清洗管控方便的生产目标。
附图说明
图1是ARC熔射后表面结构；
图2是Flame熔射后表面结构；
图3是叠层结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
本发明的设计思路是结合ARC熔射和flame熔射的工艺优缺点，配合洗净相关工艺要求，开发出的ARC熔射表层附着flame熔射的工艺路线。本体选材方面可以有铝、钛、不锈钢等多种选择，本发明以工业常用的镍(Ni)钛(Ti)合金为例，实施方式如下：
1.选材：选取100mm*100mm*10mm的钛合金板块为实验对象，部件表层结构均匀，初始粗糙度Ra≤1μm；
2.本体喷砂：采用24#白刚玉(WA)砂材对钛合金样块进行喷砂，调整喷砂压力和操作手法，使喷砂后的部件表面粗糙度均匀，粗糙度Ra值范围为8～13μm；
3.清洗：对喷砂后的部件进行,去离子水漂洗和超声波清洗(10inch/cm2，15min)，去除部件表层残留的砂材粉尘和本体particle影响，然后使用氮气/干燥空气(clean dryair， CDA)进行吹扫并放入烘箱干燥处理，干燥温度为150℃，时间为2h；
4.ARC熔射：采用ARC熔射在样块表面熔射一层铝熔射层，调整熔射参数使熔射层厚度为80～120μm；ARC熔射后表面结构如图1所示；
5.清洗：对ARC熔射后的样块进行50bar高压水洗和超声波清洗，目的是为了去除部件表层粘附的熔射灰和particle微粒，并进行干燥处理；
6.熔射层喷砂：采用46#白刚玉(WA)砂材对样块表面ARC熔射层进行喷砂，控制喷砂压力为3～5Kg/cm2，使喷砂后的样块表面结构均匀，熔射层无异常剥离，粗糙度Ra值约为13～18μm；
7.清洗：重复3工艺步骤对喷砂处理后的ARC熔射层样块进行清洗和干燥，目的同步骤 3所述内容；
8.Flame熔射：采用flame熔射在喷砂后的ARC熔射层表面熔射一层铝熔射层，调整熔射参数使flame熔射层厚度为80～120μm；Flame熔射后表面结构如图2所示；
9.清洗：重复5工艺步骤对flame熔射后的样块进行清洗和干燥，目的同步骤5所述内容；
10.无尘间清洗：在1000级以上净空房中对部件进行超声波清洗和干燥。
最终叠层结构如图3所示，对按照以上工艺流程制作的部件进行结合力测试和表面洁净度(particle)检验。结合力测试可以采用HD-615A-S拉力测试仪进行，particle检测采用表面微粒检测仪进行，其中结合力测试结果为21.5Mpa(20～25MPa)，particle检测ea≥0.3 μm为0.27/cm2(常规情况下，测量结果小于3即可满足LCD、OLED工艺生产要求，测量结果小于1即可满足半导体28nm以下工艺制程要求)。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种应用于电子产业腔体设备的铝熔射层的制备工艺，其特征在于：具体步骤如下：
步骤一、选材：选取本体母材，本体母材初始粗糙度Ra≤1μm；
步骤二、本体喷砂：使喷砂后的部件表面粗糙度均匀，粗糙度Ra值范围为8～13μm；
步骤三、清洗：对步骤二中喷砂后的部件进行清洗并干燥；
步骤四、ARC熔射：采用ARC熔射在部件表面熔射一层铝熔射层，调整熔射参数使熔射层厚度为80～120μm；
步骤五、清洗：对步骤四中ARC熔射后的部件进行清洗并干燥；
步骤六、熔射层喷砂：对部件表面ARC熔射层进行喷砂，控制喷砂压力为3～5Kg/cm2，使喷砂后的样块表面结构均匀，熔射层无异常剥离，粗糙度Ra值为13～18μm；
步骤七、清洗：对步骤六中熔射层喷砂后的部件进行清洗并干燥；
步骤八、Flame熔射：采用flame熔射在喷砂后的ARC熔射层表面熔射一层铝熔射层，调整熔射参数使flame熔射层厚度为80～120μm；
步骤九、清洗：对步骤八中Flame熔射后的部件进行清洗并干燥。
2.根据权利要求1所述的一种应用于电子产业腔体设备的铝熔射层的制备工艺，其特征在于：步骤十、无尘间清洗：在1000级以上净空房中对部件进行超声波清洗和干燥。
3.根据权利要求1所述的一种应用于电子产业腔体设备的铝熔射层的制备工艺，其特征在于：步骤二中本体喷砂，采用24#白刚玉砂材对部件进行喷砂，调整喷砂压力和操作手法，使喷砂后的部件表面粗糙度均匀，粗糙度Ra值范围为8～13μm。
4.根据权利要求1所述的一种应用于电子产业腔体设备的铝熔射层的制备工艺，其特征在于：步骤三和步骤七中的清洗，均是对喷砂后的部件进行,采用去离子水漂洗和超声波清洗，然后使用氮气/干燥空气进行吹扫并放入烘箱干燥处理，干燥温度为150℃，时间为2h。
5.根据权利要求1所述的一种应用于电子产业腔体设备的铝熔射层的制备工艺，其特征在于：步骤五和步骤九中的清洗，均是对熔射后的部件进行50bar高压水洗和超声波清洗，并进行干燥处理。
6.根据权利要求1所述的一种应用于电子产业腔体设备的铝熔射层的制备工艺，其特征在于：步骤六中熔射层喷砂，采用46#白刚玉砂材对部件表面ARC熔射层进行喷砂。
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