CN113084236A - 一种溅射靶材斜面花纹的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种溅射靶材斜面花纹的加工方法,所述加工方法包括以下步骤:(1)将靶材溅射面和靶材侧面的直角连接边铣削成斜面;(2)在步骤(1)所得斜面上进行花纹铣削。本发明防止了反剥落现象的同时避免了产品在加工过程中发生变形,减缓了刀具磨损,合理控制了花纹结构的粗糙度范围。
Description
技术领域
本发明属于溅射靶材技术领域,涉及一种溅射靶材斜面花纹,尤其涉及一种溅射靶材斜面花纹的加工方法。
背景技术
在磁控溅射过程中,靶材边缘和侧面极易产生反剥落现象,严重影响镀膜质量。一般的做法是在相应位置设置花纹结构,以此来增加溅射面的粗糙度,提升反溅射物的附着力,从而防止反剥落现象。然而,现有技术采用滚花轮直接在靶材边缘及侧面进行滚花的操作极易导致产品变形,或者采用铣刀直接铣削的方式极易导致刀具磨损严重,这些方法得到的花纹结构粗糙度很难达到合格范围,且外观的美感较差。
由此可见,如何提供一种溅射靶材花纹结构的加工方法,防止反剥落现象的同时避免产品在加工过程中发生变形,减缓刀具磨损,合理控制花纹结构的粗糙度范围,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
针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种溅射靶材斜面花纹的加工方法,所述加工方法防止了反剥落现象的同时避免了产品在加工过程中发生变形,减缓了刀具磨损,合理控制了花纹结构的粗糙度范围。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
本发明提供一种溅射靶材斜面花纹的加工方法,所述加工方法包括以下步骤:
(1)将靶材溅射面和靶材侧面的直角连接边铣削成斜面;
(2)在步骤(1)所得斜面上进行花纹铣削。
本发明在花纹铣削之前进行斜面加工,不仅避免了靶材在加工过程中由于边缘应力过大产生变形,而且减小了花纹铣削环节的加工量,从而减缓了刀具磨损,便于合理控制花纹结构的粗糙度范围。
优选地,步骤(1)采用铣刀进行。
优选地,所述铣刀的规格包括4R0.5。
本发明中,所述铣刀的规格为4R0.5具体含义为:铣刀的刀柄直径为4mm,刀尖的倒角半径为0.5mm。
优选地,步骤(2)采用平底尖刀进行。
优选地,所述平底尖刀的规格为(3-4)mm×(30-60)°×(0.15-0.25)mm,例如可以是3mm×30°×0.15mm、3.5mm×45°×0.2mm或4mm×60°×0.25mm,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,所述平底尖刀的规格为(3-4)mm×(30-60)°×(0.15-0.25)mm具体含义为:平底尖刀的刀柄直径为3-4mm,从刀柄至刀尖的斜面角度为30-60°,刀尖的厚度为0.15-0.25mm。
优选地,步骤(1)所述铣削过程中靶材的转速为4000-6000rpm,例如可以是4000rpm、4200rpm、4400rpm、4600rpm、4800rpm、5000rpm、5200rpm、5400rpm、5600rpm、5800rpm或6000rpm,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,步骤(1)所述铣削过程中靶材的转速为靶材绕其圆心的转速。
优选地,步骤(1)所述铣削的加工量为0.08-0.12mm,例如可以是0.08mm、0.09mm、0.1mm、0.11mm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,步骤(1)所述铣削的加工量具体为:铣削前后靶材的厚度差值。
优选地,步骤(1)所述铣削的给进速度为1800-2200mm/min,例如可以是1800mm/min、1900mm/min、2000mm/min、2100mm/min或2200mm/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,步骤(1)所述铣削的给进速度具体为:铣削过程中刀尖的前进速度。
优选地,步骤(1)所述铣削的加工量与给进速度满足负相关。
本发明中,所述加工量与给进速度满足负相关的具体含义为:当加工量在0.08-0.12mm范围内,且给进速度在1800-2200mm/min范围内时,若加工量的取值趋于上限,则给进速度的取值趋于下限,反之亦然。这种配合关系在降低靶材边缘应力和刀具承受阻力,减缓刀具磨损的同时能够保证较高的加工效率,降低了生产成本。
优选地,步骤(1)所得斜面与靶材溅射面之间的夹角为30-60°,例如可以是30°、35°、40°、45°、50°、55°或60°,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,步骤(1)所得斜面的整体平面度误差≤0.02°,例如可以是0°、0.01°、0.012°、0.014°、0.016°、0.018°或0.02°,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,步骤(1)所得斜面的整体平面度误差≤0.02°的具体含义为所得斜面的各处与靶材溅射面的夹角均保持在0.02°的误差范围内。
本发明中,当步骤(1)所得斜面的整体平面度误差>0.02°时,会导致步骤(2)的花纹铣削环节靶材在旋转过程中起伏振动较为明显,加快刀具磨损的同时不易控制花纹结构的粗糙度范围。
优选地,步骤(2)所述花纹铣削过程中靶材的转速为3500-4500rpm,例如可以是3500rpm、3600rpm、3700rpm、3800rpm、3900rpm、4000rpm、4100rpm、4200rpm、4300rpm、4400rpm或4500rpm,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,步骤(2)所述花纹铣削共进行3-5次,例如可以是3次、4次或5次。
优选地,每次花纹铣削的加工量为0.01-0.03mm,例如可以是0.01mm、0.012mm、0.014mm、0.016mm、0.018mm、0.02mm、0.022mm、0.024mm、0.026mm、0.028mm或0.03mm,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,每次花纹铣削的加工量需控制在合理范围内。当加工量小于0.01mm时,花纹铣削需进行5次以上才能满足花纹结构粗糙度的要求,延长了加工时间,降低了生产效率;当加工量大于0.03mm时,靶材边缘应力和刀具承受阻力均过大,容易导致靶材变形,加快刀具磨损的同时不易控制花纹结构的粗糙度范围。
优选地,步骤(2)所述花纹铣削的给进速度为400-600mm/min,例如可以是400mm/min、420mm/min、440mm/min、460mm/min、480mm/min、500mm/min、520mm/min、540mm/min、560mm/min、580mm/min或600mm/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,每次花纹铣削的加工量与给进速度满足负相关。
本发明中,所述每次花纹铣削的加工量与给进速度满足负相关的具体含义为:当加工量在0.01-0.03mm范围内,且给进速度在400-600mm/min范围内时,若加工量的取值趋于上限,则给进速度的取值趋于下限,反之亦然。这种配合关系在降低靶材边缘应力和刀具承受阻力,减缓刀具磨损的同时能够保证较高的加工效率,降低了生产成本。
作为本发明优选的技术方案,所述加工方法包括以下步骤:
(1)采用规格为4R0.5的铣刀将靶材溅射面和靶材侧面的直角连接边铣削成斜面;所述铣削过程中靶材的转速为4000-6000rpm,铣削的加工量为0.08-0.12mm,给进速度为1800-2200mm/min,且加工量与给进速度满足负相关;所得斜面与靶材溅射面之间的夹角为30-60°,斜面整体平面度误差≤0.02°;
(2)采用规格为(3-4)mm×(30-60)°×(0.15-0.25)mm的平底尖刀在步骤(1)所得斜面上进行3-5次花纹铣削;所述花纹铣削过程中靶材的转速为3500-4500rpm,每次花纹铣削的加工量为0.01-0.03mm,给进速度为400-600mm/min,且加工量与给进速度满足负相关,每次花纹铣削过程中均伴随着乙醇冷却。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
本发明通过在溅射靶材边缘进行花纹铣削,防止了反剥落现象,提升了镀膜质量;此外,在花纹铣削之前进行斜面加工,不仅避免了靶材在花纹铣削过程中由于边缘应力过大产生变形,而且减小了花纹铣削的加工量,从而减缓了刀具磨损,便于合理控制花纹结构的粗糙度在10-26μm范围内。
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。
实施例1
本实施例提供一种溅射靶材斜面花纹的加工方法,所述加工方法包括以下步骤:
(1)采用规格为4R0.5的铣刀将靶材溅射面和靶材侧面的直角连接边铣削成斜面;所述铣削过程中靶材的转速为5000rpm,铣削的加工量为0.1mm,给进速度为2000mm/min,所得斜面与靶材溅射面之间的夹角为45°,斜面整体平面度误差为0.01°;
(2)采用规格为3.5mm×45°×0.2mm的平底尖刀在步骤(1)所得斜面上进行4次花纹铣削;所述花纹铣削过程中靶材的转速为4000rpm,每次花纹铣削的加工量为0.02mm,给进速度为500mm/min,且每次花纹铣削过程中均伴随着乙醇冷却。
本实施例所得花纹结构的粗糙度为12μm,且在加工过程中靶材旋转平稳,刀具受力均匀,未发生靶材变形和刀口磨损现象。
实施例2
本实施例提供一种溅射靶材斜面花纹的加工方法,所述加工方法包括以下步骤:
(1)采用规格为4R0.5的铣刀将靶材溅射面和靶材侧面的直角连接边铣削成斜面;所述铣削过程中靶材的转速为4000rpm,铣削的加工量为0.08mm,给进速度为2200mm/min,所得斜面与靶材溅射面之间的夹角为30°,斜面整体平面度误差为0.01°;
(2)采用规格为3mm×30°×0.15mm的平底尖刀在步骤(1)所得斜面上进行3次花纹铣削;所述花纹铣削过程中靶材的转速为3500rpm,每次花纹铣削的加工量为0.01mm,给进速度为600mm/min,且每次花纹铣削过程中均伴随着乙醇冷却。
本实施例所得花纹结构的粗糙度为10μm,且在加工过程中靶材旋转平稳,刀具受力均匀,未发生靶材变形和刀口磨损现象。
实施例3
本实施例提供一种溅射靶材斜面花纹的加工方法,所述加工方法包括以下步骤:
(1)采用规格为4R0.5的铣刀将靶材溅射面和靶材侧面的直角连接边铣削成斜面;所述铣削过程中靶材的转速为6000rpm,铣削的加工量为0.12mm,给进速度为1800mm/min,所得斜面与靶材溅射面之间的夹角为60°,斜面整体平面度误差为0.02°;
(2)采用规格为4mm×60°×0.25mm的平底尖刀在步骤(1)所得斜面上进行5次花纹铣削;所述花纹铣削过程中靶材的转速为4500rpm,每次花纹铣削的加工量为0.03mm,给进速度为400mm/min,且每次花纹铣削过程中均伴随着乙醇冷却。
本实施例所得花纹结构的粗糙度为20μm,且在加工过程中靶材旋转平稳,刀具受力均匀,未发生靶材变形和刀口磨损现象。
实施例4
本实施例提供一种溅射靶材斜面花纹的加工方法,所述加工方法中除了将步骤(1)所得斜面的整体平面度误差改为0.03°,其余条件均与实施例1相同,故在此不做赘述。
本实施例所得花纹结构的粗糙度为26μm,然而在加工过程中靶材旋转时起伏振动较为明显,一定程度上造成了刀具的磨损。
实施例5
本实施例提供一种溅射靶材斜面花纹的加工方法,所述加工方法中除了将步骤(2)的花纹铣削次数改为7次,且每次花纹铣削的加工量减小为0.008mm,其余条件均与实施例1相同,故在此不做赘述。
本实施例所得花纹结构的粗糙度为14μm,且在加工过程中靶材旋转平稳,刀具受力均匀,未发生靶材变形和刀口磨损现象,然而加工时间较长,生产效率不及实施例1。
实施例6
本实施例提供一种溅射靶材斜面花纹的加工方法,所述加工方法中除了将步骤(2)的花纹铣削次数改为2次,且每次花纹铣削的加工量增大为0.04mm,其余条件均与实施例1相同,故在此不做赘述。
本实施例所得花纹结构的粗糙度为24μm,然而在加工过程中靶材边缘应力和刀具承受阻力均较大,用电功率上升,不利于减缓刀具损耗和降低生产成本。
实施例7
本实施例提供一种溅射靶材斜面花纹的加工方法,所述加工方法中除了将步骤(1)的加工量改为0.12mm,其余条件均与实施例2相同,故在此不做赘述。
本实施例所得花纹结构的粗糙度为23μm,然而在加工过程中靶材边缘应力和刀具承受阻力均较大,用电功率上升,不利于减缓刀具损耗和降低生产成本。
实施例8
本实施例提供一种溅射靶材斜面花纹的加工方法,所述加工方法中除了将步骤(1)的给进速度改为1800mm/min,其余条件均与实施例2相同,故在此不做赘述。
本实施例所得花纹结构的粗糙度为12μm,且在加工过程中靶材旋转平稳,刀具受力均匀,未发生靶材变形和刀口磨损现象,然而加工时间较长,生产效率不及实施例2。
实施例9
本实施例提供一种溅射靶材斜面花纹的加工方法,所述加工方法中除了将步骤(1)的加工量改为0.08mm,其余条件均与实施例3相同,故在此不做赘述。
本实施例所得花纹结构的粗糙度为14μm,且在加工过程中靶材旋转平稳,刀具受力均匀,未发生靶材变形和刀口磨损现象,然而加工时间较长,生产效率不及实施例3。
实施例10
本实施例提供一种溅射靶材斜面花纹的加工方法,所述加工方法中除了将步骤(1)的给进速度改为2200mm/min,其余条件均与实施例3相同,故在此不做赘述。
本实施例所得花纹结构的粗糙度为22μm,然而在加工过程中靶材边缘应力和刀具承受阻力均较大,用电功率上升,不利于减缓刀具损耗和降低生产成本。
对比例1
本对比例提供一种溅射靶材花纹结构的加工方法,所述加工方法为:采用规格为3.5mm×45°×0.2mm的平底尖刀在靶材边缘进行4次花纹铣削;所述花纹铣削过程中靶材的转速为4000rpm,每次花纹铣削的加工量为0.05mm,给进速度为500mm/min,且每次花纹铣削过程中均伴随着乙醇冷却。
本对比例所得花纹结构的粗糙度为30μm,且在加工过程中靶材边缘应力和刀具承受阻力均过大,用电功率上升,不利于减缓刀具损耗和降低生产成本;此外,靶材边缘产生较为明显的变形,严重影响后期的镀膜质量。
由此可见,本发明通过在溅射靶材边缘进行花纹铣削,防止了反剥落现象,提升了镀膜质量;此外,在花纹铣削之前进行斜面加工,不仅避免了靶材在花纹铣削过程中由于边缘应力过大产生变形,而且减小了花纹铣削的加工量,从而减缓了刀具磨损,便于合理控制花纹结构的粗糙度在10-26μm范围内。
以上所述的具体实施例,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种溅射靶材斜面花纹的加工方法,其特征在于,所述加工方法包括以下步骤:
(1)将靶材溅射面和靶材侧面的直角连接边铣削成斜面;
(2)在步骤(1)所得斜面上进行花纹铣削。
2.根据权利要求1所述的加工方法,其特征在于,步骤(1)采用铣刀进行;
优选地,所述铣刀的规格包括4R0.5;
优选地,步骤(2)采用平底尖刀进行;
优选地,所述平底尖刀的规格为(3-4)mm×(30-60)°×(0.15-0.25)mm。
3.根据权利要求1或2所述的加工方法,其特征在于,步骤(1)所述铣削过程中靶材的转速为4000-6000rpm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的加工方法,其特征在于,步骤(1)所述铣削的加工量为0.08-0.12mm;
优选地,步骤(1)所述铣削的给进速度为1800-2200mm/min。
5.根据权利要求4所述的加工方法,其特征在于,步骤(1)所述铣削的加工量与给进速度满足负相关。
6.根据权利要求1-5任一项所述的加工方法,其特征在于,步骤(1)所得斜面与靶材溅射面之间的夹角为30-60°;
优选地,步骤(1)所得斜面的整体平面度误差≤0.02°。
7.根据权利要求1-6任一项所述的加工方法,其特征在于,步骤(2)所述花纹铣削过程中靶材的转速为3500-4500rpm。
8.根据权利要求1-7任一项所述的加工方法,其特征在于,步骤(2)所述花纹铣削共进行3-5次;
优选地,每次花纹铣削的加工量为0.01-0.03mm;
优选地,每次花纹铣削的给进速度为400-600mm/min。
9.根据权利要求8所述的加工方法,其特征在于,每次花纹铣削的加工量与给进速度满足负相关。
10.根据权利要求1-9任一项所述的加工方法,其特征在于,所述加工方法包括以下步骤:
(1)采用规格为4R0.5的铣刀将靶材溅射面和靶材侧面的直角连接边铣削成斜面;所述铣削过程中靶材的转速为4000-6000rpm,铣削的加工量为0.08-0.12mm,给进速度为1800-2200mm/min,且加工量与给进速度满足负相关;所得斜面与靶材溅射面之间的夹角为30-60°,斜面整体平面度误差≤0.02°;
(2)采用规格为(3-4)mm×(30-60)°×(0.15-0.25)mm的平底尖刀在步骤(1)所得斜面上进行3-5次花纹铣削;所述花纹铣削过程中靶材的转速为3500-4500rpm,每次花纹铣削的加工量为0.01-0.03mm,给进速度为400-600mm/min,且加工量与给进速度满足负相关,每次花纹铣削过程中均伴随着乙醇冷却。
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