CN113001114B - 一种旋转靶材溅射面的车削方法 - Google Patents

一种旋转靶材溅射面的车削方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种旋转靶材溅射面的车削方法，所述车削方法包括依次进行的粗车削、半精车削、精车削与抛光；所述粗车削的进刀量为0.6‑1mm；所述半精车削包括依次进行的第一半精车削与第二半精车削，所述第一半精车削的进刀量为0.3‑0.5mm，所述第二半精车削的进刀量为0.1‑0.3mm；所述精车削的进刀量为0.08‑0.12mm；所述抛光包括依次进行的砂纸抛光与百洁布抛光；所述抛光结束后旋转靶材溅射面的粗糙度Ra≤10μm。本发明提供的车削方法特别适用于旋转靶材溅射面的车削，获得了优良的靶材表面效果，保证了靶材的溅射性能，提升了受镀物件的良率与品质。

Description

一种旋转靶材溅射面的车削方法
技术领域
本发明属于靶材技术领域，涉及一种靶材的车削方法，尤其涉及一种旋转靶材溅射面的车削方法。
背景技术
靶材经塑性加工后溅射面存在氧化层、应力层与变形层，若不经车削处理直接用于溅射过程，则会严重影响溅射性能，例如出现溅射放电现象、受镀物件表面存在熔融颗粒物或杂质，从而导致产品布线钟出现短路，产品良率降低，报废率升高，靶材无法正常使用。
现有的车削工艺进刀量较大，产生的内应力较强，后续应力不能得到有效释放，最终导致靶材变形。此外，对于旋转靶材，其长度较长，且靶材为垂直地面使用，一旦出现局部变形，则溅射过程极易发生晃动而影响溅射性能，并且靶材表面车削工艺不合理会造成表面加工纹路较深，粗糙度过大，溅射过程中尖端容易放电，从而导致薄膜良率降低。
CN 104668883A公开了一种靶材组件溅射面的处理方法，所述处理方法包括：提供靶材组件，所述靶材组件由靶材和背板焊接而成；对所述靶材组件溅射面进行粗加工，将焊接过程中产生的氧化层去除；对所述粗加工后的靶材组件溅射面进行精加工，去除在该溅射面上进行粗加工时留下的刀纹，并且能够减薄粗加工在该溅射面上形成的应力层厚度；对所述精加工后的靶材组件溅射面进行抛光处理。然而所述发明并不适用于旋转靶材，且靶材的溅射性能仍有待进一步提升。
由此可见，如何提供一种车削方法，特别适用于旋转靶材溅射面的车削，以获得优良的靶材表面效果，保证靶材的溅射性能，提升受镀物件的良率与品质，成为了目前本领域技术人员迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种旋转靶材溅射面的车削方法，所述车削方法改善了靶材的表面效果，保证了靶材的溅射性能，提升了受镀物件的良率与品质。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种旋转靶材溅射面的车削方法，所述车削方法包括依次进行的粗车削、半精车削、精车削与抛光，所述半精车削分为至少2步进行，例如可以是2步、3步、4步或5步，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明通过不同精度的车削与抛光处理，改善了旋转靶材的表面效果，溅射过程中镀膜稳定性增强，颗粒异物接近于零缺陷，从而保证了靶材的溅射性能，提升了受镀物件的良率与品质。
优选地，所述粗车削的进刀量为0.6-1mm，例如可以是0.6mm、0.65mm、0.7mm、0.75mm、0.8mm、0.85mm、0.9mm、0.95mm或1mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，所述粗车削去除了靶材表面的加工变形层及氧化层，增强了溅射过程中镀膜的稳定性。
本发明中，所述进刀量为刀具切入靶材的深度，即车削时刀具的刀锋与靶材表面之间的距离。
本发明中，所述粗车削的进刀量需保持在合理范围内。当进刀量小于0.6mm时，靶材表面的加工变形层及氧化层去除不彻底，使得溅射过程中镀膜的稳定性降低；当进刀量大于1mm时，车削阻力较大，车削过程中产生的应力层较厚，进而影响靶材的表面效果，且会导致靶材不必要的浪费。
优选地，所述粗车削的主轴转速为180-240rpm，例如可以是180rpm、190rpm、200rpm、210rpm、220rpm、230rpm或240rpm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，所述主轴转速为靶材的圆柱截面轴心线的旋转速度。
优选地，所述粗车削的给进量为0.2-0.3mm/min，例如可以是0.2mm/min、0.21mm/min、0.22mm/min、0.23mm/min、0.24mm/min、0.25mm/min、0.26mm/min、0.27mm/min、0.28mm/min、0.29mm/min或0.3mm/min，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，所述给进量为车削过程中刀具沿靶材表面的水平移动速度。
优选地，所述半精车削分为2步进行，包括依次进行的第一半精车削与第二半精车削。
本发明中，所述半精车削去除了粗车削过程中产生的应力层，改善了旋转靶材的表面效果。
优选地，所述第一半精车削的进刀量为0.3-0.5mm，例如可以是0.3mm、0.32mm、0.34mm、0.36mm、0.38mm、0.4mm、0.42mm、0.44mm、0.46mm、0.48mm或0.5mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第一半精车削的主轴转速为280-400rpm，例如可以是280rpm、300rpm、320rpm、340rpm、360rpm、380rpm或400rpm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第一半精车削的给进量为0.1-0.2mm/min，例如可以是0.1mm/min、0.11mm/min、0.12mm/min、0.13mm/min、0.14mm/min、0.15mm/min、0.16mm/min、0.17mm/min、0.18mm/min、0.19mm/min或0.2mm/min，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第二半精车削的进刀量为0.1-0.3mm，例如可以是0.1mm、0.12mm、0.14mm、0.16mm、0.18mm、0.2mm、0.22mm、0.24mm、0.26mm、0.28mm或0.3mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第二半精车削的主轴转速为280-400rpm，例如可以是280rpm、300rpm、320rpm、340rpm、360rpm、380rpm或400rpm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述第二半精车削的给进量为0.1-0.2mm/min，例如可以是0.1mm/min、0.11mm/min、0.12mm/min、0.13mm/min、0.14mm/min、0.15mm/min、0.16mm/min、0.17mm/min、0.18mm/min、0.19mm/min或0.2mm/min，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述精车削的进刀量为0.08-0.12mm，例如可以是0.08mm、0.085mm、0.09mm、0.095mm、0.1mm、0.105mm、0.11mm、0.115mm或0.12mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，所述精车削去除了半精车削过程中的残余应力，使得靶材表面加工纹路更加细腻，进一步改善了旋转靶材的表面效果，保证了优良的溅射性能。
本发明中，所述精车削的进刀量需保持在合理范围内。当进刀量小于0.08mm时，半精车削过程中的残余应力无法完全去除，靶材表面加工纹路较为粗糙，进而影响了溅射性能；当进刀量大于0.12mm时，又会导致靶材损耗较多，造成不必要的浪费。
优选地，所述精车削的主轴转速为240-400rpm，例如可以是240rpm、260rpm、280rpm、300rpm、320rpm、340rpm、360rpm、380rpm或400rpm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述精车削的给进量为0.01-0.1mm/min，例如可以是0.01mm/min、0.02mm/min、0.03mm/min、0.04mm/min、0.05mm/min、0.06mm/min、0.07mm/min、0.08mm/min、0.09mm/min或0.1mm/min，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述抛光包括依次进行的砂纸抛光与百洁布抛光。
优选地，所述砂纸抛光所用的砂纸规格为180-600目，例如可以是180目、200目、250目、300目、350目、400目、450目、500目、550目或600目，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述百洁布抛光所用的百洁布规格为1000-1400#，例如可以是1000#、1050#、1100#、1150#、1200#、1250#、1300#、1350#或1400#，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述抛光结束后旋转靶材溅射面的粗糙度Ra≤10μm，例如可以是1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm或10μm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明采用依次进行的砂纸抛光与百洁布抛光使得旋转靶材溅射面的粗糙度降低，保证了溅射区域更加细腻化，且无残余应力，只要能够保证粗糙度Ra≤10μm即可，故在此不对抛光的力度及次数做具体限定。
作为本发明优选的技术方案，所述车削方法包括依次进行的粗车削、半精车削、精车削与抛光。
所述半精车削分为2步进行，包括依次进行的第一半精车削与第二半精车削。
所述粗车削的进刀量为0.6-1mm，主轴转速为180-240rpm，给进量为0.2-0.3mm/min。
所述第一半精车削的进刀量为0.3-0.5mm，主轴转速为280-400rpm，给进量为0.1-0.2mm/min。
所述第二半精车削的进刀量为0.1-0.3mm，主轴转速为280-400rpm，给进量为0.1-0.2mm/min。
所述精车削的进刀量为0.08-0.12mm，主轴转速为240-400rpm，给进量为0.01-0.1mm/min。
所述抛光包括依次进行的砂纸抛光与百洁布抛光，所述砂纸抛光所用的砂纸规格为180-600目，所述百洁布抛光所用的百洁布规格为1000-1400#。
所述抛光结束后旋转靶材溅射面的粗糙度Ra≤10μm。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明提供的车削方法通过粗车削去除了靶材表面的加工变形层及氧化层，增强了溅射过程中镀膜的稳定性；再通过半精车削去除了粗车削过程中产生的应力层，改善了旋转靶材的表面效果；然后通过精车削去除了半精车削过程中的残余应力，使得靶材表面加工纹路更加细腻，进一步改善了旋转靶材的表面效果，保证了优良的溅射性能；最后通过抛光使得旋转靶材溅射面的粗糙度Ra≤10μm，保证了溅射区域更加细腻化，且无残余应力；
(2)本发明提供的车削方法所得靶材在溅射过程中镀膜稳定性良好，颗粒异物接近于零缺陷，提升了受镀物件的良率与品质。
附图说明
图1是本发明提供的旋转靶材溅射面的车削方法操作示意图。
其中：1-旋转靶材；2-刀具；3-固定支架；4-夹具顶针。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供一种旋转靶材溅射面的车削方法，如图1所示，先将旋转靶材1的一端安装在固定支架3上，并将夹具顶针4置于旋转靶材1的另一端；安装好刀具2，并保持刀锋贴于旋转靶材1的表面，虚线为刀具2的给进路线。
本实施例所述车削方法包括依次进行的粗车削、半精车削、精车削与抛光。所述粗车削的进刀量为0.8mm，主轴转速为210rpm，给进量为0.25mm/min；所述半精车削分为2步进行，包括依次进行的第一半精车削与第二半精车削；所述第一半精车削的进刀量为0.4mm，主轴转速为340rpm，给进量为0.15mm/min；所述第二半精车削的进刀量为0.2mm，主轴转速为340rpm，给进量为0.15mm/min；所述精车削的进刀量为0.1mm，主轴转速为320rpm，给进量为0.05mm/min；所述抛光包括依次进行的砂纸抛光与百洁布抛光，所述砂纸抛光所用的砂纸规格为400目，所述百洁布抛光所用的百洁布规格为1200#；所述抛光结束后旋转靶材溅射面的粗糙度Ra＝3±2μm。
本实施例所得靶材在溅射过程中镀膜稳定性良好，颗粒异物接近于零缺陷，提升了受镀物件的良率与品质。
实施例2
本实施例提供一种旋转靶材溅射面的车削方法，如图1所示，先将旋转靶材1的一端安装在固定支架3上，并将夹具顶针4置于旋转靶材1的另一端；安装好刀具2，并保持刀锋贴于旋转靶材1的表面，虚线为刀具2的给进路线。
本实施例所述车削方法包括依次进行的粗车削、半精车削、精车削与抛光。所述粗车削的进刀量为0.7mm，主轴转速为200rpm，给进量为0.25mm/min；所述半精车削分为2步进行，包括依次进行的第一半精车削与第二半精车削；所述第一半精车削的进刀量为0.35mm，主轴转速为300rpm，给进量为0.15mm/min；所述第二半精车削的进刀量为0.15mm，主轴转速为300rpm，给进量为0.15mm/min；所述精车削的进刀量为0.09mm，主轴转速为280rpm，给进量为0.03mm/min；所述抛光包括依次进行的砂纸抛光与百洁布抛光，所述砂纸抛光所用的砂纸规格为300目，所述百洁布抛光所用的百洁布规格为1100#；所述抛光结束后旋转靶材溅射面的粗糙度Ra＝5±2μm。
本实施例所得靶材在溅射过程中镀膜稳定性良好，颗粒异物接近于零缺陷，提升了受镀物件的良率与品质。
实施例3
本实施例提供一种旋转靶材溅射面的车削方法，如图1所示，先将旋转靶材1的一端安装在固定支架3上，并将夹具顶针4置于旋转靶材1的另一端；安装好刀具2，并保持刀锋贴于旋转靶材1的表面，虚线为刀具2的给进路线。
本实施例所述车削方法包括依次进行的粗车削、半精车削、精车削与抛光。所述粗车削的进刀量为0.9mm，主轴转速为230rpm，给进量为0.25mm/min；所述半精车削分为2步进行，包括依次进行的第一半精车削与第二半精车削；所述第一半精车削的进刀量为0.45mm，主轴转速为370rpm，给进量为0.15mm/min；所述第二半精车削的进刀量为0.25mm，主轴转速为370rpm，给进量为0.15mm/min；所述精车削的进刀量为0.11mm，主轴转速为360rpm，给进量为0.07mm/min；所述抛光包括依次进行的砂纸抛光与百洁布抛光，所述砂纸抛光所用的砂纸规格为500目，所述百洁布抛光所用的百洁布规格为1300#；所述抛光结束后旋转靶材溅射面的粗糙度Ra＝6±2μm。
本实施例所得靶材在溅射过程中镀膜稳定性良好，颗粒异物接近于零缺陷，提升了受镀物件的良率与品质。
实施例4
本实施例提供一种旋转靶材溅射面的车削方法，如图1所示，先将旋转靶材1的一端安装在固定支架3上，并将夹具顶针4置于旋转靶材1的另一端；安装好刀具2，并保持刀锋贴于旋转靶材1的表面，虚线为刀具2的给进路线。
本实施例所述车削方法包括依次进行的粗车削、半精车削、精车削与抛光。所述粗车削的进刀量为0.6mm，主轴转速为180rpm，给进量为0.2mm/min；所述半精车削分为2步进行，包括依次进行的第一半精车削与第二半精车削；所述第一半精车削的进刀量为0.3mm，主轴转速为280rpm，给进量为0.1mm/min；所述第二半精车削的进刀量为0.1mm，主轴转速为280rpm，给进量为0.1mm/min；所述精车削的进刀量为0.08mm，主轴转速为240rpm，给进量为0.01mm/min；所述抛光包括依次进行的砂纸抛光与百洁布抛光，所述砂纸抛光所用的砂纸规格为180目，所述百洁布抛光所用的百洁布规格为1000#；所述抛光结束后旋转靶材溅射面的粗糙度Ra＝7±2μm。
本实施例所得靶材在溅射过程中镀膜稳定性良好，颗粒异物接近于零缺陷，提升了受镀物件的良率与品质。
实施例5
本实施例提供一种旋转靶材溅射面的车削方法，如图1所示，先将旋转靶材1的一端安装在固定支架3上，并将夹具顶针4置于旋转靶材1的另一端；安装好刀具2，并保持刀锋贴于旋转靶材1的表面，虚线为刀具2的给进路线。
本实施例所述车削方法包括依次进行的粗车削、半精车削、精车削与抛光。所述粗车削的进刀量为1mm，主轴转速为240rpm，给进量为0.3mm/min；所述半精车削分为2步进行，包括依次进行的第一半精车削与第二半精车削；所述第一半精车削的进刀量为0.5mm，主轴转速为400rpm，给进量为0.2mm/min；所述第二半精车削的进刀量为0.3mm，主轴转速为400rpm，给进量为0.2mm/min；所述精车削的进刀量为0.12mm，主轴转速为400rpm，给进量为0.1mm/min；所述抛光包括依次进行的砂纸抛光与百洁布抛光，所述砂纸抛光所用的砂纸规格为600目，所述百洁布抛光所用的百洁布规格为1400#；所述抛光结束后旋转靶材溅射面的粗糙度Ra＝8±2μm。
本实施例所得靶材在溅射过程中镀膜稳定性良好，颗粒异物接近于零缺陷，提升了受镀物件的良率与品质。
实施例6
本实施例提供一种旋转靶材溅射面的车削方法，所述车削方法中除了将粗车削的进刀量减小为0.5mm，其余条件均与实施例1相同，故在此不做赘述。
本实施例所得靶材由于表面存在少许氧化层，导致溅射过程中镀膜稳定性下降，一定程度上降低了受镀物件的良率与品质。
实施例7
本实施例提供一种旋转靶材溅射面的车削方法，所述车削方法中除了将粗车削的进刀量增大为1.2mm，其余条件均与实施例1相同，故在此不做赘述。
本实施例所得靶材由于表面存在少许应力层，影响了靶材的表面效果，并且靶材在车削过程中损耗较多，导致了靶材不必要的浪费。
实施例8
本实施例提供一种旋转靶材溅射面的车削方法，所述车削方法中除了将精车削的进刀量减小为0.06mm，其余条件均与实施例1相同，故在此不做赘述。
本实施例所得靶材由于表面存在少许残余应力，加工纹路较为粗糙，进而导致溅射性能下降。
实施例9
本实施例提供一种旋转靶材溅射面的车削方法，所述车削方法中除了将精车削的进刀量增大为0.14mm，其余条件均与实施例1相同，故在此不做赘述。
本实施例所得靶材在车削过程中损耗较多，造成了不必要的浪费。
对比例1
本对比例提供一种旋转靶材溅射面的车削方法，所述车削方法中除了去除第二半精车削，即所述半精车削为1步进行的第一半精车削，其余条件均与实施例1相同，故在此不做赘述。
本对比例所得靶材由于表面存在较厚应力层，相较于实施例1，靶材的表面效果较差，导致溅射性能降低，从而影响了受镀物件的良率与品质。
对比例2
本对比例提供一种旋转靶材溅射面的车削方法，所述车削方法中除了去除精车削，其余条件均与实施例1相同，故在此不做赘述。
本对比例所得靶材由于表面存在半精车削后残余应力导致的加工纹路，相较于实施例1，靶材的表面效果较差，导致溅射性能降低，从而影响了受镀物件的良率与品质。
由此可见，本发明提供的车削方法通过粗车削去除了靶材表面的加工变形层及氧化层，增强了溅射过程中镀膜的稳定性；再通过半精车削去除了粗车削过程中产生的应力层，改善了旋转靶材的表面效果；然后通过精车削去除了半精车削过程中的残余应力，使得靶材表面加工纹路更加细腻，进一步改善了旋转靶材的表面效果，保证了优良的溅射性能；最后通过抛光使得旋转靶材溅射面的粗糙度Ra≤10μm，保证了溅射区域更加细腻化，且无残余应力；所得靶材在溅射过程中镀膜稳定性良好，颗粒异物接近于零缺陷，提升了受镀物件的良率与品质。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (3)

1.一种旋转靶材溅射面的车削方法，其特征在于，所述车削方法包括依次进行的粗车削、半精车削、精车削与抛光；
所述半精车削分为2步进行，包括依次进行的第一半精车削与第二半精车削；
所述粗车削的进刀量为0.6-1mm，主轴转速为180-240rpm，给进量为0.2-0.3mm/min；
所述精车削的进刀量为0.08-0.12mm，主轴转速为240-400rpm，给进量为0.01-0.1mm/min；
所述抛光包括依次进行的砂纸抛光与百洁布抛光；
所述抛光结束后旋转靶材溅射面的粗糙度Ra≤10μm；
所述第一半精车削的进刀量为0.3-0.5mm；
所述第一半精车削的主轴转速为280-400rpm；
所述第一半精车削的给进量为0.1-0.2mm/min；
所述第二半精车削的进刀量为0.1-0.28mm；
所述第二半精车削的主轴转速为280-400rpm；
所述第二半精车削的给进量为0.1-0.2mm/min。
2.根据权利要求1所述的车削方法，其特征在于，所述砂纸抛光所用的砂纸规格为180-600目。
3.根据权利要求1所述的车削方法，其特征在于，所述百洁布抛光所用的百洁布规格为1000-1400#。
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