CN113354393A - 一种凝胶注模制备igzo旋转靶材的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种凝胶注模制备IGZO旋转靶材的制备方法，包括以下步骤：1)、称取In2O3、Ga2O3、ZnO粉末配备成混合粉体，将去离子水、官能团单体、分散剂、引发剂以及催化剂，分别加入到混合装置内进行湿法球磨混合搅拌均匀形成浆料；2)、将浆料通过注塑机注入模具固化干燥得到IGZO靶材毛坯；3)、将干燥的IGZO靶材毛坯放置于脱脂炉内脱脂；4)、将脱脂后的IGZO靶材毛坯放置于高温烧结炉内烧结；5)、将烧结后的IGZO靶材毛坯进行机械加工；6)、将加工后的IGZO靶材毛坯通过邦定材料邦定在不锈钢管上，得到IGZO旋转靶材。本发明避免了现有技术中因粉浆浇注成型而导致IGZO靶材毛坯密度梯度不均匀易变形的缺陷，达到高效制备IGZO旋转靶材的目的。
Description
技术领域
本发明涉及IGZO旋转靶制备技术领域，尤其涉及一种凝胶注模制备IGZO旋转靶材的制备方法。
背景技术
铟镓锌氧化物(Indium Gallium Zinc Oxide，简称IGZO)靶材，是一种新型的半导体材料，通过磁控溅射工艺得到IGZO薄膜，其应用于TFT(Thin Film Transistor)即薄膜场效应晶体管。
常见的TFT驱动分类主要有α-Si TFT(非晶硅)、LTPS-TFT(低温多晶硅)，氧化物(IGZO)TFT等。传统的α-Si TFT(非晶硅)是目前使用最广泛的技术，覆盖大部分手机、平板、笔记本的屏幕和几乎所有的液晶电视屏幕。而LTPS-TFT技术则应用在中小尺寸的高精度液晶面板上，其电子迁移率大约是α-Si TFT的100倍。IGZO-TFT其电子迁移率大约是α-Si TFT的20～50倍，比LTPS TFT略低，不过LTPS-TFT有一个复杂的再结晶过程，IGZO-TFT与大尺寸电视面板使用的α-Si TFT相比可提高TFT的自身性能。但又和低温多晶硅(LTPS)TFT不同，无需通过照射激光使半导体层结晶，因此具有可轻松加大玻璃基板尺寸的特点。相比传统的α-Si TFT，IGZO在性能上主要有3大优势，分别是高精度、低功耗与高触控性能。由于IGZO薄膜材料具有较高迁移率、较强化学稳定性和制备工艺相对简单等优点。使得IGZO材料在非晶状态下仍然保持着较高的电子迁移率，因而可以在低温下大面积均匀制备应用，既拥有远高于传统非晶硅(α-Si)面板的画面清晰度，又避免了多晶硅(LTPS)面板难以大面积生产等缺陷。除此之外，IGZO-TFT独有的高开关比性能也优于α-Si和LTPS，因此在电子工业等领域有重要的作用，成为新一代显示技术的重要材料。随着技术的进步，IGZO-TFT其应用面涵盖3DTV面板、触摸屏、可挠式显示器、透明显示器、超大尺寸电视数位信息显示器等应用领域。
在现有的制备方法中，IGZO薄膜主要通过磁控溅射IGZO靶材获得，而IGZO靶材的制备需要先湿法球磨In2O3、Ga2O3、ZnO混合粉体，再经过不同成型工艺得到IGZO毛坯，毛坯经过脱脂、烧结制备出IGZO靶材，由于将所有原料混合在一块，在需要制备不同的靶材时，需要添加不同的添加剂，而单独混合不同配方的浆料时，如果需要制备的数量较少，势必会造成材料的浪费，且在制备时，人们需要停机等待混合反应，使得工作效率较低。
专利CN105906338A公布了一种制备IGZO旋转靶材的制备方法：先湿法球磨混合粉体，然后干燥、造粒处理，通过冷等静压获得毛坯，经过脱脂、烧结得到靶材。这种方法设备投资大，工序流程多，必须具有喷雾造粒机和冷等静压机。专利CN108046767A公布了一种制备IGZO旋转靶材的制备方法：先真空湿法球磨混合粉体，然后通过注浆成型获得毛坯，经过脱脂、烧结得到靶材。这种方法需要真空设备，其石膏模具制作不易，成型是靠石膏模吸水来实现的,造成坯体中形成密度梯度和不均匀变形。
因此，有必要提供一种凝胶注模制备IGZO旋转靶材的制备方法至少解决上述之一技术问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明是提供一种对凝胶注模制备IGZO旋转靶材的制备方法。
本发明提供的一种凝胶注模制备IGZO旋转靶材的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
1)、称取In2O3、Ga2O3、ZnO粉末配备成混合粉体，将去离子水、官能团单体、分散剂、引发剂以及催化剂，分别加入到混合装置内进行湿法球磨混合搅拌均匀形成浆料；
2)、将浆料通过注塑机注入模具中，进行固化，取出模具内模；待浆料完全固化，除去外模干燥得到IGZO靶材毛坯；
3)、将干燥的IGZO靶材毛坯放置于脱脂炉内脱脂；
4)、将脱脂后的IGZO靶材毛坯放置于高温烧结炉内烧结；
5)、将烧结后的IGZO靶材毛坯进行机械加工；
6)、将加工后的IGZO靶材毛坯通过邦定材料邦定在不锈钢管上，得到IGZO旋转靶材。
作为本发明的优选实施例，所述混合粉体还包括有微量粉体；所述微量粉体为Al2O3、WO3、Nb2O5、Ta2O5、NiO、TiO2中的一种或多种。
作为本发明的优选实施例，所述微量粉体的含量为所述混合粉体总质量的0.001-0.5％。
作为本发明的优选实施例，所述混合粉体的质量为浆料总质量的70％-85％，所述官能团单体、分散剂、引发剂以及催化剂的混合质量为浆料总质量的5％-15％，余量为去离子水。
作为本发明的优选实施例，所述官能团单体为丙烯酰胺(AM)、甲基丙烯酰胺(MAM)、羟甲基丙烯酰胺(HMAM)、烷基丙烯酰胺、丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)、丙烯基丙烯酸甲酯、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBAM)、聚(乙烯基乙二醇)双甲基丙烯酸((PEGDMA)中的一种或多种。
作为本发明的优选实施例，所述催化剂为四甲基乙二胺；所述分散剂为聚丙烯酸，聚丙烯酸氨、聚羧酸中一种或多种；所述引发剂选择过硫酸铵(APS)、过硫酸钠、双氧水中一种或多种。
作为本发明的优选实施例，所述将加工后的IGZO靶材毛坯通过邦定材料邦定在不锈钢管上，得到IGZO旋转靶材，具体包括有：将石墨粉及高分子树脂混合得到混合涂料，将混合涂料分别涂覆在不锈钢管表面以及IGZO靶材毛坯的内表面，将不锈钢管插置于IGZO靶材毛坯，通过金属网片缠绕分别连接所述不锈钢管表面以及IGZO靶材毛坯得到靶材粗体，将靶材粗体加热固化得到IGZO旋转靶材，所述石墨粉质量为高分子树脂质量的15-30％。
作为本发明的优选实施例，所述步骤1)中所使用的混合装置包括混合罐、盖体、第一搅拌机构、输料混合机构、进料管、下料通道、绞龙、第一连接管、电动三通阀、第二连接管、固定板、混合仓、定量给料机、支脚和出料管，所述支架顶部固定有混合罐，所述混合罐顶部通过螺栓固定有盖体，所述盖体中部固定有第一搅拌机构，所述盖体上表面固定有进料管，所述混合罐底部固定有下料通道，所述下料通道中部通过轴承转动连接有绞龙，所述下料通道一侧固定有第一连接管，所述第一连接管一端固定有电动三通阀，所述电动三通阀的两个出口均固定有第二连接管，所述支架一侧设有固定板，所述固定板两端对称固定有混合仓，所述混合仓一端与第二连接管连通，所述混合仓顶部固定有定量给料机，所述混合仓底部对称固定有支脚，所述混合仓内壁滑动安装有输料混合机构，所述混合仓一侧固定有出料管，所述进料管顶部固定有粉碎机构；
所述粉碎机构包括第三连接管、粉碎仓、进料斗、粉碎电机、粉碎盘、第一粉碎杆和第二粉碎杆，所述进料管顶部固定有第三连接管，所述第三连接管顶部固定有粉碎仓，所述粉碎仓一侧中部固定有进料斗，所述粉碎仓远离进料斗的一侧固定有粉碎电机，所述粉碎电机的输出端穿过粉碎仓一侧固定有粉碎盘，所述粉碎盘一侧等距固定有第一粉碎杆，所述粉碎仓内壁远离粉碎盘的一侧等距固定有与第一粉碎杆相配合的第二粉碎杆；
所述第一搅拌机构包括转筒、第一转轴、第一锥齿轮、第二锥齿轮、第一伺服电机、第三锥齿轮、固定筒、第二转轴、搅拌桨、第四锥齿轮和第五锥齿轮，所述盖体中部通过轴承转动连接有转筒，所述转筒内壁通过轴承转动连接有第一转轴，所述顶部穿过盖体固定有第一锥齿轮，所述第一转轴顶部固定有第二锥齿轮，所述盖体上表面固定有第一伺服电机，所述第一伺服电机的输出端固定有第三锥齿轮，且第一锥齿轮和第二锥齿轮均与第三锥齿轮啮合连接，所述转筒外侧等距固定有固定筒，所述固定筒内壁通过轴承转动连接有第二转轴，所述第二转轴一端固定有搅拌桨，所述第二转轴位于转筒内壁的一端固定有第四锥齿轮，所述第一转轴位于转筒内壁等距固定有第五锥齿轮，且第四锥齿轮与第五锥齿轮啮合连接。
作为本发明的优选实施例，所述转筒底部固定有驱动块，所述绞龙顶部固定有转盘，所述转盘上表面开设有卡槽，且驱动块与卡槽插接；所述输料混合机构包括挤压板、滑筒、U形板、液压缸、驱动机构、第二搅拌机构和旋转机构，所述混合仓远离出料管的一端呈开口状设置，所述混合仓内壁滑动连接有挤压板，所述挤压板一侧固定有滑筒，且滑筒与混合仓内壁滑动连接，所述固定板一侧固定有U形板，所述U形板中部固定有液压缸，所述液压缸的输出端与挤压板固定连接，所述滑筒内壁固定有驱动机构，所述驱动机构的动端固定有第二搅拌机构，所述滑筒靠近U形板的一端固定有旋转机构；所述驱动机构包括安装板、螺纹杆、滑环和第二伺服电机，所述滑筒内壁对称固定有安装板，所述安装板中部通过轴承转动连接有螺纹杆，且螺纹杆一端通过轴承与挤压板转动连接，所述滑筒内壁滑动连接有滑环，所述滑环外侧对称开设有螺纹孔，且两个螺纹杆分别与滑环两端螺纹连接，所述安装板一侧固定有第二伺服电机，且第二伺服电机的输出端与螺纹杆固定连接。
作为本发明的优选实施例，所述第二搅拌机构包括固定杆、第三转轴、第三伺服电机和搅拌杆，所述滑环一侧对称固定有固定杆，所述挤压板一侧对称开设有滑孔，且固定杆与滑孔滑动连接，所述固定杆中部通过轴承转动连接有第三转轴，所述滑环一侧对称固定有第三伺服电机，且第三伺服电机的输出端与第三转轴固定连接，所述第三转轴一端穿过固定杆固定有搅拌杆；所述挤压板一侧对称开设有与搅拌杆相配合的隐藏槽，且搅拌杆与隐藏槽内壁插接，所述挤压板外侧镶嵌固定有密封环；所述混合罐底部呈锥形设置，所述绞龙顶部固定有刮板，且刮板呈与混合罐底部相配合的弧形设置，且刮板呈倾斜设置；所述旋转机构包括固定环、齿轮环、第四伺服电机和平齿轮，所述滑筒远离挤压板的一端外侧通过轴承转动连接有固定环，且固定环与U形板内壁滑动连接，所述滑筒靠近固定环的一端固定有齿轮环，所述固定环外侧固定有第四伺服电机，且第四伺服电机的输出端固定有平齿轮，且平齿轮与齿轮环啮合连接。
与相关技术相比较，本发明提供的凝胶注模制备IGZO旋转靶材的制备方法具有如下有益效果：
本发明通过将In2O3、Ga2O3、ZnO粉末组合形成的混合粉体，再通过将去离子水、官能团单体、分散剂、引发剂以及催化剂分别加入到混合装置内进行湿法球磨混合搅拌均匀形成凝胶状的浆料，将浆料通过注塑机注入模具中，进行固化，取出模具内模；待浆料完全固化，除去外模干燥得到IGZO靶材毛坯，从而缩短了干燥时间，避免了现有技术中因粉浆浇注成型而导致IGZO靶材毛坯密度梯度不均匀易变形的缺陷，达到高效制备IGZO旋转靶材的目的；
此外，本发明利用特定设计的粉碎结构替代传统的球磨，并且是先研磨再混合，可以使得浆料更快更好的到达需要的细度，这样后面的充分混合整体接触面积更大，反应效果更佳；另一方面，混合仓内通过定量给料机箱混合仓内添加引发剂、催化剂或者其他添加剂，通过第二搅拌机构对混合仓内的原料进行搅拌，并且在搅拌的同时，通过驱动机构搅拌杆的位置，使得搅拌杆在旋转时，可在混合仓内左右移动，从而提高搅拌面积，与此同时，通过旋转机构带动搅拌杆以滑筒为中心转动，从而使得搅拌杆的搅拌更加均匀，搅拌反应完成后，停止搅拌，并通过驱动机构带动搅拌杆滑进隐藏槽内，此时通过液压缸带动挤压板进行滑动，使得挤压板对混合仓内的原料进行挤压，使得原料挤出出料管，使得原料通过出料管进入到注塑机内进行注塑，通过在混合仓内单独添加引发剂和催化剂，方便人们更加精准的控制计量，且两个混合仓可交替使用，减少等待搅拌反应的时间，从而提高工作效率，且两个混合仓内可分别添加不同的引发剂、催化剂或者其他添加剂，从而生产不同的产品，两个混合仓单独使用，可小批量生产不同产品，避免材料的浪费，避免了现有技术中因粉浆浇注成型而导致IGZO靶材毛坯密度梯度不均匀易变形的缺陷，达到高效制备IGZO旋转靶材的目的。
附图说明
图1为本发明提供的制备方法流程图；
图2为本发明提供的整体结构示意图；
图3为本发明提供的绞龙结构示意图；
图4为本发明提供的第一搅拌机构结构示意图之一；
图5为本发明提供的第一搅拌机构结构示意图之二；
图6为本发明提供的第四锥齿轮结构示意图；
图7为本发明提供的输料混合机构结构示意图；
图8为本发明提供的第二搅拌机构结构示意图之一；
图9为本发明提供的旋转机构结构示意图；
图10为本发明提供的第二搅拌机构结构示意图之二；
图11为本发明提供的输料混合机构内部结构示意图；
图12为本发明提供的粉碎机构结构示意图；
图13为本发明提供的第二粉碎杆结构示意图；
图14为本发明提供的第一粉碎杆结构示意图。
图中标号：1、混合罐；2、盖体；3、第一搅拌机构；31、转筒；32、第一转轴；33、第一锥齿轮；34、第二锥齿轮；35、第一伺服电机；36、第三锥齿轮；37、固定筒；38、第二转轴；39、搅拌桨；310、第四锥齿轮；311、第五锥齿轮；4、输料混合机构；41、挤压板；42、滑筒；43、U形板；44、液压缸；45、驱动机构；451、安装板；452、螺纹杆；453、滑环；454、第二伺服电机；46、第二搅拌机构；461、固定杆；462、第三转轴；463、第三伺服电机；464、搅拌杆；465、隐藏槽；47、旋转机构；471、固定环；472、齿轮环；473、第四伺服电机；474、平齿轮；48、密封环；5、进料管；6、下料通道；7、绞龙；8、第一连接管；9、电动三通阀；10、第二连接管；11、固定板；12、混合仓；13、定量给料机；14、支脚；15、出料管；16、驱动块；17、转盘；18、卡槽；19、刮板；20、限位槽；21、限位块；22、支架；23、粉碎机构，231、第三连接管；232、粉碎仓；233、进料斗；234、粉碎电机；235、粉碎盘；236、第一粉碎杆；237、第二粉碎杆。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明涉及一种采用凝胶注模成型工艺，通过气氛烧结制备IGZO旋转靶材的方法。下面结合实施例，进一步阐述本发明：
1)In2O3、Ga2O3、ZnO粉末按一定比例配备成混合粉体，其质量为浆料总质量的70-85％；添加微量Al2O3、WO3、Nb2O5、Ta2O5、NiO、TiO2中的一种或几种，含量为粉体质量的0.001-0.5％。官能团单体、分散剂、催化剂、引发剂等为浆料质量的5-15％，其余为去离子水。官能团单体选择丙烯酰胺(AM)、甲基丙烯酰胺(MAM)、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBAM)。催化剂选择四甲基乙二胺。分散剂选择聚丙烯酸，聚丙烯酸氨、聚羧酸中一种或几种。引发剂选择过硫酸铵(APS)、过硫酸钠、双氧水中一种或几种。球磨时间15-20小时，使浆料D50达到0.1-0.4μm，得到流动性较好的浆料。
2)将球磨后的浆料注入配合好的模具内，模具材料选择金属、玻璃、塑料、石蜡。固化0.5-2小时，待毛坯定型取出模具内模。在温度25-80℃的环境下，经过70-90小时使毛坯干燥，除去水分，得到具有一定强度IGZO靶材毛坯。
3)IGZO靶材毛坯在流通空气环境中，200-300℃保温4-6小时脱脂，800-900℃预烧结4小时。空气压力为0.1-0.15MPa。
4)IGZO靶材毛坯在流通氧气气氛环境中，1480-1560℃保温4-6小时烧结。氧气压力为0.1-0.15MPa。
5)IGZO靶材通过内圆、外圆磨床加工，得到尺寸符合要求的靶材。
6)靶材邦定材料不同于传统邦定材料(金属铟)，选择有机导电导热材料，材料为石墨粉及高分子树脂，按比例混合后，涂覆在不锈钢管表面及靶材内表面，中间缠绕金属网片，加热固化后得到一定长度的IGZO旋转靶材；所述石墨粉与高分子树脂的质量比例为1:0.1-10。
实施例1
1)In2O3、Ga2O3、ZnO粉末按一定比例配备成混合粉体，其质量为浆料总质量的75％；添加微量Al2O3，含量为粉体质量的0.05％。官能团单体为浆料质量的10％，其余为去离子水。官功能团单体丙烯酰胺、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺按6:1加入，催化剂四甲基乙二胺按浆料质量的0.7％加入，分散剂聚丙烯酸氨按混合粉体质量的1.5％加入。球磨时间18小时，浆料D50达到0.30μm，得到流动性较好的浆料。然后，按浆料质量的0.002％加入引发剂过硫酸铵，搅拌5分钟。
2)将球磨后的浆料注入配合好的塑料模具内，固化0.5-1小时，待毛坯定型取出模具内模。在温度25℃的环境下，经过70-90小时使毛坯干燥，除去水分，得到具有一定强度IGZO靶材毛坯。
3)IGZO靶材毛坯在流通空气环境中，200-300℃保温4-6小时脱脂，900℃预烧结4小时。空气压力为0.1-0.15MPa。
4)IGZO靶材毛坯在流通氧气气氛环境中，1480℃保温4小时烧结。氧气压力为0.1-0.15MPa。
5)IGZO靶材通过内圆、外圆磨床加工，得到尺寸符合要求的靶材。采用阿基米德法测量其密度，IGZO靶材相对密度为98.6％。
6)选择石墨粉及高分子树脂，按质量比15:100比例混合后，涂覆在不锈钢管表面及靶材内表面，中间缠绕金属网片，加热固化后得到一定长度的IGZO旋转靶材。
实施例2
1)In2O3、Ga2O3、ZnO粉末按一定比例配备成混合粉体，其质量为浆料总质量的80％；添加微量WO3，含量为粉体质量的0.02％。官功能团单体为浆料质量的8％，其余为去离子水。官功能团单体丙烯酰胺、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺按6:1加入，催化剂四甲基乙二胺按浆料质量的0.7％加入，分散剂聚丙烯酸氨按混合粉体质量的2％加入。球磨时间20小时，浆料D50达到0.24μm，得到流动性较好的浆料。然后，按浆料质量的0.002％加入引发剂过硫酸铵，搅拌5分钟。
2)将球磨后的浆料注入配合好的塑料模具内，固化0.5-1小时，待毛坯定型取出模具内模。在温度25℃的环境下，经过70-90小时使毛坯干燥，除去水分，得到具有一定强度IGZO靶材毛坯。
3)IGZO靶材毛坯在流通空气环境中，200-300℃保温4-6小时脱脂，900℃预烧结4小时。空气压力为0.1-0.15MPa。
4)IGZO靶材毛坯在流通氧气气氛环境中，1500℃保温4小时烧结。氧气压力为0.1-0.15MPa。
5)IGZO靶材通过内圆、外圆磨床加工，得到尺寸符合要求的靶材。采用阿基米德法测量其密度，IGZO靶材相对密度为98.8％。
6)选择石墨粉及高分子树脂，按质量比20:100比例混合后，涂覆在不锈钢管表面及靶材内表面，中间缠绕金属网片，加热固化后得到一定长度的IGZO旋转靶材。
实施例3
1)In2O3、Ga2O3、ZnO粉末按一定比例配备成混合粉体，其质量为浆料总质量的80％；添加微量TiO2、Al2O3，含量为粉体质量的0.04％。官能团单体为浆料质量的8％，其余为去离子水。官功能团单体丙烯酰胺、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺按6:1加入，催化剂四甲基乙二胺按浆料质量的0.7％加入，分散剂聚丙烯酸氨按混合粉体质量的2％加入。球磨时间20小时，浆料D50达到0.24μm，得到流动性较好的浆料。然后，按浆料质量的0.002％加入引发剂过硫酸铵，搅拌5分钟。
2)将球磨后的浆料注入配合好的塑料模具内，固化0.5-1小时，待毛坯定型取出模具内模。在温度25℃的环境下，经过70-90小时使毛坯干燥，除去水分，得到具有一定强度IGZO靶材毛坯。
3)IGZO靶材毛坯在流通空气环境中，200-300℃保温4-6小时脱脂，900℃预烧结4小时。空气压力为0.1-0.15MPa。
4)IGZO靶材毛坯在流通氧气气氛环境中，1500℃保温4小时烧结。氧气压力为0.1-0.15MPa。
5)IGZO靶材通过内圆、外圆磨床加工，得到尺寸符合要求的靶材。采用阿基米德法测量其密度，IGZO靶材相对密度为99.2％。
6)选择石墨粉及高分子树脂，按质量比30:100比例混合后，涂覆在不锈钢管表面及靶材内表面，中间缠绕金属网片，加热固化后得到一定长度的IGZO旋转靶材。
以上三个实施例的选择仅仅是为了证明在说明书实施例的组分配比及选择上利用本发明的制备方法可以实现本发明目标靶材的制备，与相关技术相比较，本发明提供的凝胶注模制备IGZO旋转靶材的制备方法具有如下有益效果：本发明通过将In2O3、Ga2O3、ZnO粉末组合形成的混合粉体，再通过将去离子水、官能团单体、分散剂、引发剂以及催化剂分别加入到混合装置内进行湿法球磨混合搅拌均匀形成凝胶状的浆料，将浆料通过注塑机注入模具中，进行固化，取出模具内模；待浆料完全固化，除去外模干燥得到IGZO靶材毛坯，从而缩短了干燥时间，避免了现有技术中因粉浆浇注成型而导致IGZO靶材毛坯密度梯度不均匀易变形的缺陷，达到高效制备IGZO旋转靶材的目的，本发明范围内部的数据优劣在本发明中不做具体的讨论，本发明的主要实现有益效果的方案在于使用了本发明的混合装置辅助完成发明制备方法。
更具体地，如图2和图3所示，其中，步骤1)中所使用的混合装置包括混合罐1、盖体2、第一搅拌机构3、输料混合机构4、进料管5、下料通道6、绞龙7、第一连接管8、电动三通阀9、第二连接管10、固定板11、混合仓12、定量给料机13、支脚14和出料管15，所述支架22顶部固定有混合罐1，所述混合罐1顶部通过螺栓固定有盖体2，所述盖体2中部固定有第一搅拌机构3，所述盖体2上表面固定有进料管5，所述混合罐1底部固定有下料通道6，所述下料通道6中部通过轴承转动连接有绞龙7，所述下料通道6一侧固定有第一连接管8，所述第一连接管8一端固定有电动三通阀9，所述电动三通阀9的两个出口均固定有第二连接管10，所述支架22一侧设有固定板11，所述固定板11两端对称固定有混合仓12，所述混合仓12一端与第二连接管10连通，所述混合仓12顶部固定有定量给料机13，所述混合仓12底部对称固定有支脚14，所述混合仓12内壁滑动安装有输料混合机构4，所述混合仓12一侧固定有出料管15；
参考图4、图5和图6所示，所述第一搅拌机构3包括转筒31、第一转轴32、第一锥齿轮33、第二锥齿轮34、第一伺服电机35、第三锥齿轮36、固定筒37、第二转轴38、搅拌桨39、第四锥齿轮310和第五锥齿轮311，所述盖体2中部通过轴承转动连接有转筒31，所述转筒31内壁通过轴承转动连接有第一转轴32，所述顶部穿过盖体2固定有第一锥齿轮33，所述第一转轴32顶部固定有第二锥齿轮34，所述盖体2上表面固定有第一伺服电机35，所述第一伺服电机35的输出端固定有第三锥齿轮36，且第一锥齿轮33和第二锥齿轮34均与第三锥齿轮36啮合连接，所述转筒31外侧等距固定有固定筒37，所述固定筒37内壁通过轴承转动连接有第二转轴38，所述第二转轴38一端固定有搅拌桨39，所述第二转轴38位于转筒31内壁的一端固定有第四锥齿轮310，所述第一转轴32位于转筒31内壁等距固定有第五锥齿轮311，且第四锥齿轮310与第五锥齿轮311啮合连接，通过进料管5将氧化铟镓锌粉体和预混液按照一定比例加入混合罐1内，然后通过第一伺服电机35转动带动第一锥齿轮33和第二锥齿轮34反向转动，进而可带动转筒31和第一转轴32反向转动，转筒31转动带动第二转轴38上的搅拌杆464整体进行旋转，对混合罐1内的原料进行搅拌，并且在转筒31旋转时，第一转轴32反向旋转，使得第五锥齿轮311转动，而第五锥齿轮311与第四锥齿轮310啮合连接，使得第四锥齿轮310在第五锥齿轮311上滚动，从而带动第二转轴38进行自转，使得搅拌桨39在沿着第一转轴32转动的同时进行自转，提高对原料的混合效率，绞龙7与转筒31之间通过驱动块16和转盘17进行连接，使得转筒31在旋转时带动绞龙7转动，在对原料进行搅拌时，转筒31带动绞龙7旋转，使得绞龙7可将流进下料通道6内的原料向上排出，减小混合死角，当混合完成需要下料时，通过第一伺服电机35反转，从而带动绞龙7将原料向下输送，使得原料通过第一连接管8和第二连接管10输送至混合仓12内，且通过电动三通阀9控制原料分别输送至两个混合仓12内。
参考图3和图4所示，所述转筒31底部固定有驱动块16，所述绞龙7顶部固定有转盘17，所述转盘17上表面开设有卡槽18，且驱动块16与卡槽18插接，通过驱动块16插入卡槽18内壁，可使得转筒31驱动绞龙7转动。
参考图7和图11所示，所述输料混合机构4包括挤压板41、滑筒42、U形板43、液压缸44、驱动机构45、第二搅拌机构46和旋转机构47，所述混合仓12远离出料管15的一端呈开口状设置，所述混合仓12内壁滑动连接有挤压板41，所述挤压板41一侧固定有滑筒42，且滑筒42与混合仓12内壁滑动连接，所述固定板11一侧固定有U形板43，所述U形板43中部固定有液压缸44，所述液压缸44的输出端与挤压板41固定连接，所述滑筒42内壁固定有驱动机构45，所述驱动机构45的动端固定有第二搅拌机构46，所述滑筒42靠近U形板43的一端固定有旋转机构47，所述挤压板41外侧镶嵌固定有密封环48，混合仓12内通过定量给料机13箱混合仓12内添加引发剂、催化剂或者其他添加剂，通过第二搅拌机构46对混合仓12内的原料进行搅拌，并且在搅拌的同时，通过驱动机构45搅拌杆464的位置，使得搅拌杆464在旋转时，可在混合仓12内左右移动，从而提高搅拌面积，与此同时，通过旋转机构47带动搅拌杆464以滑筒42为中心转动，从而使得搅拌杆464的搅拌更加均匀，搅拌反应完成后，停止搅拌，并通过驱动机构45带动搅拌杆464滑进隐藏槽465内，此时通过液压缸44带动挤压板41进行滑动，使得挤压板41对混合仓12内的原料进行挤压，使得原料挤出出料管15，使得原料通过出料管15进入到注塑机内进行注塑，通过在混合仓12内单独添加引发剂和催化剂，方便人们更加精准的控制计量，且两个混合仓12可交替使用，减少等待搅拌反应的时间，从而提高工作效率，且两个混合仓12内可分别添加不同的引发剂、催化剂或者其他添加剂，从而生产不同的产品，两个混合仓12单独使用，可小批量生产不同产品，避免材料的浪费。
参考图9所示，所述驱动机构45包括安装板451、螺纹杆452、滑环453和第二伺服电机454，所述滑筒42内壁对称固定有安装板451，所述安装板451中部通过轴承转动连接有螺纹杆452，且螺纹杆452一端通过轴承与挤压板41转动连接，所述滑筒42内壁滑动连接有滑环453，所述滑环453外侧对称开设有螺纹孔，且两个螺纹杆452分别与滑环453两端螺纹连接，所述安装板451一侧固定有第二伺服电机454，且第二伺服电机454的输出端与螺纹杆452固定连接，在搅拌的同时，通过第二伺服电机454转动带动螺纹杆452转动，进而可带动滑杆在滑筒42内滑动，从而可带动固定杆461进行滑动，调节搅拌杆464的位置，使得搅拌杆464在旋转时，可在混合仓12内左右移动，从而提高搅拌面积。
参考图8和图10所示，所述第二搅拌机构46包括固定杆461、第三转轴462、第三伺服电机463和搅拌杆464，所述滑环453一侧对称固定有固定杆461，所述挤压板41一侧对称开设有滑孔，且固定杆461与滑孔滑动连接，所述固定杆461中部通过轴承转动连接有第三转轴462，所述滑环453一侧对称固定有第三伺服电机463，且第三伺服电机463的输出端与第三转轴462固定连接，所述第三转轴462一端穿过固定杆461固定有搅拌杆464，所述挤压板41一侧对称开设有与搅拌杆464相配合的隐藏槽465，且搅拌杆464与隐藏槽465内壁插接，通过第三伺服电机463转动带动第三转轴462转动，进而可带动搅拌杆464转动，通过搅拌杆464对混合仓12内的原料进行搅拌。
参考图3所示，所述混合罐1底部呈锥形设置，所述绞龙7顶部固定有刮板19，且刮板19呈与混合罐1底部相配合的弧形设置，且刮板19呈倾斜设置，在下料时，通过弧形的刮板19可将粘附在混合罐1底部的原料向中部刮动。
参考图9和图11所示，所述旋转机构47包括固定环471、齿轮环472、第四伺服电机473和平齿轮474，所述滑筒42远离挤压板41的一端外侧通过轴承转动连接有固定环471，且固定环471与U形板43内壁滑动连接，所述滑筒42靠近固定环471的一端固定有齿轮环472，所述固定环471外侧固定有第四伺服电机473，且第四伺服电机473的输出端固定有平齿轮474，且平齿轮474与齿轮环472啮合连接，所述U形板43内壁对称开设有限位槽20，所述固定环471外侧对称固定有限位块21，且限位块21与限位槽20滑动连接，通过第四伺服电机473转动带动平齿轮474转动，进而可带动齿轮环472转动，进而可带动滑筒42进行旋转，使得滑筒42带动搅拌杆464以滑筒42为中心转动，从而使得搅拌杆464的搅拌更加均匀。
所述第一伺服电机35、第二伺服电机454、第三伺服电机463和第四伺服电机473均为一种减速电机。
参考图12、图13和图14所示，所述进料管5顶部固定有粉碎机构23，所述粉碎机构23包括第三连接管231、粉碎仓232、进料斗233、粉碎电机234、粉碎盘235、第一粉碎杆236和第二粉碎杆237，所述进料管5顶部固定有第三连接管231，所述第三连接管231顶部固定有粉碎仓232，所述粉碎仓232一侧中部固定有进料斗233，所述粉碎仓232远离进料斗233的一侧固定有粉碎电机234，所述粉碎电机234的输出端穿过粉碎仓232一侧固定有粉碎盘235，所述粉碎盘235一侧等距固定有第一粉碎杆236，所述粉碎仓232内壁远离粉碎盘235的一侧等距固定有与第一粉碎杆236相配合的第二粉碎杆237，原料颗粒倒入进料斗233内，进入粉碎仓232，通过粉碎电机234转动带动粉碎盘235转动，进而带动第一粉碎杆236转动，与第二粉碎杆237之间形成剪切力，对原料颗粒进行粉碎，使得粉碎后的原料进入到混合罐1内。
工作原理：
在使用时，通过粉碎机构23将颗粒状的原料进行粉碎，使得粉碎后的原料和预混液通过进料管5按照一定比例加入混合罐1内，然后通过第一伺服电机35转动带动第一锥齿轮33和第二锥齿轮34反向转动，进而可带动转筒31和第一转轴32反向转动，转筒31转动带动第二转轴38上的搅拌杆464整体进行旋转，对混合罐1内的原料进行搅拌，并且在转筒31旋转时，第一转轴32反向旋转，使得第五锥齿轮311转动，而第五锥齿轮311与第四锥齿轮310啮合连接，使得第四锥齿轮310在第五锥齿轮311上滚动，从而带动第二转轴38进行自转，使得搅拌桨39在沿着第一转轴32转动的同时进行自转，提高对原料的混合效率，绞龙7与转筒31之间通过驱动块16和转盘17进行连接，使得转筒31在旋转时带动绞龙7转动，在对原料进行搅拌时，转筒31带动绞龙7旋转，使得绞龙7可将流进下料通道6内的原料向上排出，减小混合死角，当混合完成需要下料时，通过第一伺服电机35反转，从而带动绞龙7将原料向下输送，使得原料通过第一连接管8和第二连接管10输送至混合仓12内，且通过电动三通阀9控制原料分别输送至两个混合仓12内；
混合仓12内通过定量给料机13箱混合仓12内添加引发剂、催化剂或者其他添加剂，通过第三伺服电机463转动带动第三转轴462转动，进而可带动搅拌杆464转动，通过搅拌杆464对混合仓12内的原料进行搅拌，并且在搅拌的同时，通过第二伺服电机454转动带动螺纹杆452转动，进而可带动滑杆在滑筒42内滑动，从而可带动固定杆461进行滑动，调节搅拌杆464的位置，使得搅拌杆464在旋转时，可在混合仓12内左右移动，从而提高搅拌面积，与此同时，通过第四伺服电机473转动带动平齿轮474转动，进而可带动齿轮环472转动，进而可带动滑筒42进行旋转，使得滑筒42带动搅拌杆464以滑筒42为中心转动，从而使得搅拌杆464的搅拌更加均匀，搅拌反应完成后，停止搅拌，并通过驱动机构45带动搅拌杆464滑进隐藏槽465内，此时通过液压缸44带动挤压板41进行滑动，使得挤压板41对混合仓12内的原料进行挤压，使得原料挤出出料管15，使得原料通过出料管15进入到注塑机内进行注塑，通过在混合仓12内单独添加引发剂和催化剂，方便人们更加精准的控制计量，且两个混合仓12可交替使用，减少等待搅拌反应的时间，从而提高工作效率，且两个混合仓12内可分别添加不同的引发剂、催化剂或者其他添加剂，从而生产不同的产品，两个混合仓12单独使用，可小批量生产不同产品，避免材料的浪费，进一步避免了现有技术中因粉浆浇注成型而导致IGZO靶材毛坯密度梯度不均匀易变形的缺陷，达到高效制备IGZO旋转靶材的目的。
本发明中涉及的电路以及控制均为现有技术，在此不进行过多赘述。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种凝胶注模制备IGZO旋转靶材的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
1)、称取In2O3、Ga2O3、ZnO粉末配备成混合粉体，将去离子水、官能团单体、分散剂、引发剂以及催化剂，分别加入到混合装置内进行湿法球磨混合搅拌均匀形成浆料；
2)、将浆料通过注塑机注入模具中，进行固化，取出模具内模；待浆料完全固化，除去外模干燥得到IGZO靶材毛坯；
3)、将干燥的IGZO靶材毛坯放置于脱脂炉内脱脂；
4)、将脱脂后的IGZO靶材毛坯放置于高温烧结炉内烧结；
5)、将烧结后的IGZO靶材毛坯进行机械加工；
6)、将加工后的IGZO靶材毛坯通过邦定材料邦定在不锈钢管上，得到IGZO旋转靶材。
2.根据权利要求1所述的凝胶注模制备IGZO旋转靶材的制备方法，其特征在于，所述混合粉体还包括有微量粉体；所述微量粉体为Al2O3、WO3、Nb2O5、Ta2O5、NiO、TiO2中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的凝胶注模制备IGZO旋转靶材的制备方法，其特征在于，所述微量粉体的含量为所述混合粉体总质量的0.001-0.5％。
4.根据权利要求1所述的凝胶注模制备IGZO旋转靶材的制备方法，其特征在于，所述混合粉体的质量为浆料总质量的70％-85％，所述官能团单体、分散剂、引发剂以及催化剂的混合质量为浆料总质量的5％-15％，余量为去离子水。
5.根据权利要求1所述的凝胶注模制备IGZO旋转靶材的制备方法，其特征在于，所述官能团单体为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺、烷基丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯基丙烯酸甲酯、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、聚(乙烯基乙二醇)双甲基丙烯酸中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的凝胶注模制备IGZO旋转靶材的制备方法，其特征在于，所述催化剂为四甲基乙二胺；所述分散剂为聚丙烯酸，聚丙烯酸氨、聚羧酸中一种或多种；所述引发剂选择过硫酸铵、过硫酸钠、双氧水中一种或多种。
7.根据权利要求1所述的凝胶注模制备IGZO旋转靶材的制备方法，其特征在于，所述将加工后的IGZO靶材毛坯通过邦定材料邦定在不锈钢管上，得到IGZO旋转靶材，具体包括有：将石墨粉及高分子树脂混合得到混合涂料，将混合涂料分别涂覆在不锈钢管表面以及IGZO靶材毛坯的内表面，将不锈钢管插置于IGZO靶材毛坯，通过金属网片缠绕分别连接所述不锈钢管表面以及IGZO靶材毛坯得到靶材粗体，将靶材粗体加热固化得到IGZO旋转靶材，所述石墨粉质量为高分子树脂质量的15-30％。
8.根据权利要求1所述的凝胶注模制备IGZO旋转靶材的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中所使用的混合装置包括混合罐(1)、盖体(2)、第一搅拌机构(3)、输料混合机构(4)、进料管(5)、下料通道(6)、绞龙(7)、第一连接管(8)、电动三通阀(9)、第二连接管(10)、固定板(11)、混合仓(12)、定量给料机(13)、支脚(14)和出料管(15)，所述支架(22)顶部固定有混合罐(1)，所述混合罐(1)顶部通过螺栓固定有盖体(2)，所述盖体(2)中部固定有第一搅拌机构(3)，所述盖体(2)上表面固定有进料管(5)，所述混合罐(1)底部固定有下料通道(6)，所述下料通道(6)中部通过轴承转动连接有绞龙(7)，所述下料通道(6)一侧固定有第一连接管(8)，所述第一连接管(8)一端固定有电动三通阀(9)，所述电动三通阀(9)的两个出口均固定有第二连接管(10)，所述支架(22)一侧设有固定板(11)，所述固定板(11)两端对称固定有混合仓(12)，所述混合仓(12)一端与第二连接管(10)连通，所述混合仓(12)顶部固定有定量给料机(13)，所述混合仓(12)底部对称固定有支脚(14)，所述混合仓(12)内壁滑动安装有输料混合机构(4)，所述混合仓(12)一侧固定有出料管(15)，所述进料管(5)顶部固定有粉碎机构(23)；
所述粉碎机构(23)包括第三连接管(231)、粉碎仓(232)、进料斗(233)、粉碎电机(234)、粉碎盘(235)、第一粉碎杆(236)和第二粉碎杆(237)，所述进料管(5)顶部固定有第三连接管(231)，所述第三连接管(231)顶部固定有粉碎仓(232)，所述粉碎仓(232)一侧中部固定有进料斗(233)，所述粉碎仓(232)远离进料斗(233)的一侧固定有粉碎电机(234)，所述粉碎电机(234)的输出端穿过粉碎仓(232)一侧固定有粉碎盘(235)，所述粉碎盘(235)一侧等距固定有第一粉碎杆(236)，所述粉碎仓(232)内壁远离粉碎盘(235)的一侧等距固定有与第一粉碎杆(236)相配合的第二粉碎杆(237)；
所述第一搅拌机构(3)包括转筒(31)、第一转轴(32)、第一锥齿轮(33)、第二锥齿轮(34)、第一伺服电机(35)、第三锥齿轮(36)、固定筒(37)、第二转轴(38)、搅拌桨(39)、第四锥齿轮(310)和第五锥齿轮(311)，所述盖体(2)中部通过轴承转动连接有转筒(31)，所述转筒(31)内壁通过轴承转动连接有第一转轴(32)，所述顶部穿过盖体(2)固定有第一锥齿轮(33)，所述第一转轴(32)顶部固定有第二锥齿轮(34)，所述盖体(2)上表面固定有第一伺服电机(35)，所述第一伺服电机(35)的输出端固定有第三锥齿轮(36)，且第一锥齿轮(33)和第二锥齿轮(34)均与第三锥齿轮(36)啮合连接，所述转筒(31)外侧等距固定有固定筒(37)，所述固定筒(37)内壁通过轴承转动连接有第二转轴(38)，所述第二转轴(38)一端固定有搅拌桨(39)，所述第二转轴(38)位于转筒(31)内壁的一端固定有第四锥齿轮(310)，所述第一转轴(32)位于转筒(31)内壁等距固定有第五锥齿轮(311)，且第四锥齿轮(310)与第五锥齿轮(311)啮合连接。
9.根据权利要求8所述的凝胶注模制备IGZO旋转靶材的制备方法，其特征在于，所述转筒(31)底部固定有驱动块(16)，所述绞龙(7)顶部固定有转盘(17)，所述转盘(17)上表面开设有卡槽(18)，且驱动块(16)与卡槽(18)插接；所述输料混合机构(4)包括挤压板(41)、滑筒(42)、U形板(43)、液压缸(44)、驱动机构(45)、第二搅拌机构(46)和旋转机构(47)，所述混合仓(12)远离出料管(15)的一端呈开口状设置，所述混合仓(12)内壁滑动连接有挤压板(41)，所述挤压板(41)一侧固定有滑筒(42)，且滑筒(42)与混合仓(12)内壁滑动连接，所述固定板(11)一侧固定有U形板(43)，所述U形板(43)中部固定有液压缸(44)，所述液压缸(44)的输出端与挤压板(41)固定连接，所述滑筒(42)内壁固定有驱动机构(45)，所述驱动机构(45)的动端固定有第二搅拌机构(46)，所述滑筒(42)靠近U形板(43)的一端固定有旋转机构(47)；所述驱动机构(45)包括安装板(451)、螺纹杆(452)、滑环(453)和第二伺服电机(454)，所述滑筒(42)内壁对称固定有安装板(451)，所述安装板(451)中部通过轴承转动连接有螺纹杆(452)，且螺纹杆(452)一端通过轴承与挤压板(41)转动连接，所述滑筒(42)内壁滑动连接有滑环(453)，所述滑环(453)外侧对称开设有螺纹孔，且两个螺纹杆(452)分别与滑环(453)两端螺纹连接，所述安装板(451)一侧固定有第二伺服电机(454)，且第二伺服电机(454)的输出端与螺纹杆(452)固定连接。
10.根据权利要求9所述的凝胶注模制备IGZO旋转靶材的制备方法，其特征在于，所述第二搅拌机构(46)包括固定杆(461)、第三转轴(462)、第三伺服电机(463)和搅拌杆(464)，所述滑环(453)一侧对称固定有固定杆(461)，所述挤压板(41)一侧对称开设有滑孔，且固定杆(461)与滑孔滑动连接，所述固定杆(461)中部通过轴承转动连接有第三转轴(462)，所述滑环(453)一侧对称固定有第三伺服电机(463)，且第三伺服电机(463)的输出端与第三转轴(462)固定连接，所述第三转轴(462)一端穿过固定杆(461)固定有搅拌杆(464)；所述挤压板(41)一侧对称开设有与搅拌杆(464)相配合的隐藏槽(465)，且搅拌杆(464)与隐藏槽(465)内壁插接，所述挤压板(41)外侧镶嵌固定有密封环(48)；所述混合罐(1)底部呈锥形设置，所述绞龙(7)顶部固定有刮板(19)，且刮板(19)呈与混合罐(1)底部相配合的弧形设置，且刮板(19)呈倾斜设置；所述旋转机构(47)包括固定环(471)、齿轮环(472)、第四伺服电机(473)和平齿轮(474)，所述滑筒(42)远离挤压板(41)的一端外侧通过轴承转动连接有固定环(471)，且固定环(471)与U形板(43)内壁滑动连接，所述滑筒(42)靠近固定环(471)的一端固定有齿轮环(472)，所述固定环(471)外侧固定有第四伺服电机(473)，且第四伺服电机(473)的输出端固定有平齿轮(474)，且平齿轮(474)与齿轮环(472)啮合连接。
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