CN115287497B - 一种锡银铜靶材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锡银铜靶材及其制备方法，该靶材的制备方法包括以下步骤：将锡、银、铜三种单质金属放入坩埚内，再放入加热炉内加热熔炼，待锡融化后每隔一段时间搅拌一次，搅拌完成后浇铸在石墨模具中形成铸锭；再对铸锭进行空气锤冷锻和热轧后，得到锡银铜靶材。所得到的锡银铜靶材组分均匀，晶粒的粒径小于150μm，靶材溅射速度快，成膜质量好，适用于电子封装。

Description

一种锡银铜靶材及其制备方法
技术领域
本发明涉及靶材的技术领域，具体涉及一种锡银铜靶材及其制备方法。
背景技术
传统的电子封装工艺广泛使用锡铅合金镀层作为可焊性镀层，但铅是有毒的，已经被禁用于电子产品上，由于纯锡镀层的焊层的可靠性差，锡基的二元合金有脆性大、浸润性差的问题，贵金属镀膜成本过高。所以锡银铜三元合金靶材在电子封装溅射沉积焊层应用前景良好，锡银铜靶材的组织和组分的均匀性对溅射沉积镀膜的质量影响很大，靶材的晶粒越小，组分越均匀，靶材溅射的速度越快，成膜质量就越好。但目前使用熔炼铸造后直接进行机加工的方式制备的锡银铜靶材晶粒大于1500μm，成膜性能较低，不利于电子封装。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种锡银铜靶材的制备方法，在熔炼成铸锭后经过空气锤冷锻和热轧处理后，得到晶粒小于150 μm的锡银铜靶胚；本发明的目的之二在于提供一种锡银铜靶材，组分均匀、晶粒细小，靶材溅射速度快，成膜质量好，适用于电子封装。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
一种锡银铜靶材的制备方法，包括以下步骤：
1)将锡、银、铜三种单质金属放入坩埚内，再放入加热炉内加热熔炼，待锡融化后每隔一段时间搅拌一次，搅拌完成后浇铸在石墨模具中形成铸锭；
2)对铸锭进行空气锤冷锻和热轧后，得到锡银铜靶材。
进一步，步骤1)中，所述加热熔炼包括以下条件：加热的温度为350～450℃，加热时间为120min～150min。
再进一步，步骤1)中，由于银的密度为10.49g/cm3，铜密度为8.9g/cm3，锡密度为7.28g/cm3，在熔融状态下银和铜比较重会沉在底下，所以待锡融化后每10～15min搅拌一次，使得锡、银、铜在搅拌作用下其组分均匀，每次搅拌时间为30S～60S，搅拌时间过长、次数多铜会暴露与空气中形成氧化物，所以搅拌时间在30S～60S，在第三次搅拌完成后立即将合金溶液浇铸在石墨模具中形成铸锭。
再进一步，步骤2)中，所述空气锤冷锻的铸锭总形变量为50％～70％。
进一步，步骤2)中，所述热轧是使用两辊可逆轧机轧制，轧制总形变为 60％～80％；轧制前预热40～60min，预热温度为150℃～190℃，轧制每道次下压量为2mm～5mm，每4道次回炉保温5min～10min。
再进一步，步骤2)中，所述锡银铜靶材包括以下按重量百分比计的原料：锡90wt％～96.5wt％、银1wt％～8wt％和铜0.5Wt％～1.0Wt％；原料的加和为 100wt％。
本发明的目的之二采用如下技术方案实现：
一种锡银铜靶材，由上述的锡银铜靶材的制备方法制备而成。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明的锡银铜靶材的制备方法是：将锡、银、铜三种单质金属放入坩埚内，再放入加热炉内加热熔炼，待锡融化后每隔一段时间搅拌一次，搅拌完成后浇铸在石墨模具中形成铸锭；再对铸锭进行空气锤冷锻和热轧，使得锡银铜铸锭晶粒在冷锻和轧制作用力下铸锭晶粒破碎形成细小晶粒，通过加热处理使得锻打后的靶材内应力消除轧制处理的靶材晶粒更加均匀，得到锡银铜靶材。所得到的锡银铜靶材组分均匀，晶粒的粒径小于150μm，靶材溅射速度快，成膜质量好，适用于电子封装。
附图说明
图1为实施例1的靶材晶粒尺寸图片；
图2为实施例2的靶材晶粒尺寸图片；
图3为对比例1的靶材晶粒尺寸图片。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
实施例1
一种锡银铜靶材的制备方法，包括以下步骤：
1)将纯度为99.99％的锡、纯度为99.99％银、纯度为99.99％铜，重量含量为锡96.5wt％:银3wt％:铜0.5wt％；均三种金属单质放在氧化铝坩埚内，在箱式加热炉内加热到400℃熔炼，经过3次60S的搅拌后浇铸在石墨模具内形成铸锭。
2)然后经过空气锤冷锻铸锭总形变量为70％，再使用两辊可逆轧机轧制，轧制总形变为70％。轧制前预热60min预热温度为190℃，轧制每道次下压量为 5mm,每4道次回炉保温10min。得到组分锡为96.4wt％,银为3.1wt％,铜为0.5wt％的锡银铜靶材。如图1可知，经过抽样测试，两个样品的长度分别为84.14μm 和119.95μm，说明实施例1的靶材的晶粒小于150μm。
实施例2
一种锡银铜靶材的制备方法，包括以下步骤：
1)将纯度为99.99％的锡、纯度为99.99％银、纯度为99.99％铜，重量含量为锡95.5wt％：银3.5wt％：铜1wt％；均三种金属单质放在氧化铝坩埚内，在箱式加热炉内加热到380℃熔炼，经过3次60min的搅拌后浇铸在石墨模具内形成铸锭。
2)然后经过空气锤冷锻铸锭总形变量为65％，再使用两辊可逆轧机轧制，轧制总形变为80％。轧制前预热60min预热温度为1500℃，轧制每道次下压量为3mm，每4道次回炉保温10min。得到组分95.6wt％，银为3.3wt％，铜为1.1wt％的锡银铜靶材。如图2可知，经过抽样测试，两个样品的长度分别为81.77μm 和127.73μm，说明实施例2的靶材的晶粒小于150μm。
对比例1
一种锡银铜靶材的制备方法，包括以下步骤：将纯度为99.99％的锡、纯度为99.99％银、纯度为99.99％铜，重量含量为锡96.5wt％:银3wt％:铜0.5wt％；均三种金属单质放在氧化铝坩埚内，在箱式加热炉内加热到400℃熔炼，待金属完全融化后浇铸在石墨模具内形成铸锭，将铸锭使用车床加工等到成品靶材。
如图3可知，经过抽样测试，样品的长度为1748.46μm，说明对比例1的靶材的晶粒大于1500μm，组织和组分的均匀性对溅射沉积镀膜的质量影响很大，成膜性能较低，不利于电子封装。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (3)

1.一种锡银铜靶材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将锡、银、铜三种单质金属放入坩埚内，再放入加热炉内加热熔炼，待锡融化后每10~15min搅拌一次，每次搅拌时间为30S~60min，搅拌三次后浇铸在石墨模具中形成铸锭；所述锡银铜靶材采用以下按重量百分比计的原料：锡95.5wt%~96.5wt%、银3wt%~3.5wt%和铜0.5Wt%~1.0Wt%；原料的加和为100wt%；
2）对铸锭进行空气锤冷锻和热轧后，得到晶粒的粒径小于150μm的锡银铜靶材；其中，所述空气锤冷锻的铸锭总形变量为50%~70%；所述热轧是使用两辊可逆轧机轧制，轧制总形变为60%~80%；轧制前预热40~60min，预热温度为150℃~190℃，轧制每道次下压量为2mm~5mm，每4道次回炉保温5min~10min。
2.如权利要求1所述的锡银铜靶材的制备方法，其特征在于，步骤1）中，所述加热熔炼包括以下条件：加热的温度为350~450℃，加热时间为120min~150min。
3.一种锡银铜靶材，其特征在于，所述锡银铜靶材由权利要求1~2任一项所述的锡银铜靶材的制备方法制备而成。
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