CN1932071A - 多层膜金属化的靶材 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多层膜金属化的靶材，包括非金属材料构成的基材层，其特征在于：在所述基材层的背侧设置有三层薄膜层，每层薄膜层的厚度范围分别为0.05～10微米，其中，中间层中含有不少于10％重量的低熔点金属，所述低熔点金属选自铋、锡、铅、铊、钋、硒中的一种或几种。本发明在陶瓷或玻璃基材层上镀制了三层金属膜，使用时可以保证靶材与金属背板的良好粘合，避免靶材的脱落，特别适合于在磁控溅射真空镀膜中采用直接溅射各种陶瓷或玻璃靶材的工艺。

Description

多层膜金属化的靶材

                            技术领域

本发明涉及一种真空镀膜用的靶材，具体涉及一种以陶瓷类或玻璃类非金属化合物块体为基材，用于磁控溅射真空镀膜的靶材。

                            背景技术

真空镀膜技术是利用物理、化学手段在固体表面涂覆一层或多层特殊性能的薄膜，从而使固体表面具有耐磨损、耐高温、耐腐蚀、抗氧化、防辐射、导电、导磁、绝缘或装饰等优于固体材料本身的优越性能，达到提高产品质量、延长产品寿命、节约能源和获得显著技术经济效益的作用。因此真空镀膜技术被誉为最具发展前途的重要技术之一，并已在高技术产业化的发展中展现出诱人的市场前景。20世纪70年代以来各种真空镀膜技术，尤其是真空蒸发镀膜、磁控溅射真空镀膜技术的应用开始全面实现产业化。

作为一种成本低、速度快的薄膜形成方法，磁控溅射技术获得了广泛的应用。在溅射过程中，靶要经受带电离子的轰击，会产生大量的热，因而需要冷却。现有技术中，通常把非金属靶材通过低熔点金属如铟、锡等作为焊剂粘结在金属背板上，金属背板由冷却水循环系统冷却，以吸收并带走热量，而靶材则会在镀膜过程中处在几百℃的高温状态。当靶材为陶瓷或玻璃时，由于靶材与金属背板的热膨胀系数不同，靶材会因金属化的不合适引起的焊接不牢问题、从金属背板上脱落，由此造成镀膜生产的中断或失败。因此，镀膜的材料(靶材材料)受到限制，使得在磁控溅射工艺中应用新的陶瓷或玻璃材料的努力受到限制，难以实现工业化生产。

人们着眼于研究新的靶材金属化解决焊接问题，但目前，这些研究的结果仍不能解决不同种类陶瓷或玻璃靶材的焊接问题。

                            发明内容

本发明目的是提供一种多层膜金属化的靶材，使其在磁控溅射时能较好地与金属背板结合，不易发生脱落、裂纹等问题，适用于各种陶瓷或玻璃类非金属化合物薄膜的制备。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种多层膜金属化的靶材，包括非金属材料构成的基材层，在所述基材层的背侧设置有三层薄膜层，每层薄膜层的厚度范围分别为0.05～10微米，其中，中间层中含有不少于10％重量比的低溶点金属，所述低溶点金属选自铋、锡、铅、铊、钋、硒中的一种或几种。

上述技术方案中，所述基材层材料为陶瓷或玻璃中的一种。

进一步的技术方案，所述薄膜层中，与基材层相接的里层材料选自金属锌、铜、铅、银中的一种或几种的合金；外层材料选自金属银、锌、铜、金中的一种或几种的合金。

所述三层薄膜层通过真空镀膜方式或离子喷镀方式形成。以真空镀膜方式为例，一般地，在制备时，首先清洁陶瓷或玻璃基材的表面，将其作为待镀膜物体；里层的材料为与陶瓷或玻璃结合性较好的软金属或者其合金，用该材料在基材层上真空镀膜；接着中间层薄膜，选用低溶点金属或者合金，用真空镀膜方法镀制在里层上面；最后外层薄膜，选用与作为焊剂的金属互溶性好的金属或合金，用真空镀膜的方法镀制在中间层上面。即获得所需的金属化的靶材。使用时，采用铟或锡作为焊剂，将其加热熔化成浆状后刷在金属背板上，将上述靶材的金属外层粘合即可。

优选的技术方案为，所述每层薄膜层的厚度在0.5～2微米之间。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1.本发明在陶瓷或玻璃基材层上镀制了三层金属膜，由于中间层采用低溶点的金属或合金，熔点在300℃以下，因此镀膜过程中靶材处在高温状态时，该层会发生熔融，由于镀层极薄，对基材的吸附力非常大，同时，熔融状的中间层可以释放高温基材与冷却的金属背板之间的因巨大温度差引起的热应力，避免基材从金属背板上脱落。因而，本发明的靶材可以采用各种陶瓷或玻璃基材，使之适于采用磁控溅射工艺实现真空镀膜。

2.本发明由于采用三层镀膜结构，里层可以采用与陶瓷或玻璃结合性好的软金属，保证膜层与基材的结合性能；外层可以采用与铟、锡等焊剂金属互溶性较好的金属，从而保证靶材与金属背板的良好粘合。

                        附图说明

附图1为本发明实施例一的结构示意图。

其中：1、基材层；2、里层；3、中间层；4、外层。

                      具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例一：参见附图1所示，一种多层膜金属化的靶材，包括采用陶瓷材料制成的基材层1，在所述基材层1的背侧设置有三层薄膜层，其中，与基材层相接的里层2材料为锌，厚度为5微米；中间层3的材料为低溶点金属铋，厚度为4微米；外层4的材料为银，厚度为5微米，所述三层薄膜层通过真空镀膜方式构成。

本实施例中，里层的锌与陶瓷材料能较好地结合，可以保证镀层与基材的结合；外层的银与作为焊剂使用的铟互溶性好，在使用时能保证靶材与背板金属的结合，防止脱落；中间层的铋溶点为271℃，在使用时，300℃左右的工作温度会使铋溶融，从而可以释放陶瓷基材层与金属背板之间的应力，避免靶材产生裂纹或脱落，同时，铋层的厚度很薄，可以使靶材被有效地吸附在金属背板上。

实施例二：一种多层膜金属化的靶材，包括采用玻璃材料制成的基材层，在所述基材层的背侧设置有三层薄膜层，其中，与基材层相接的里层材料选自锌、铜、铅、银中的一种，厚度为1微米，中间层的材料为低溶点金属，厚度为1.5微米，所述低溶点金属选自铋、锡、铅、铊、钋、硒中的一种，外层材料选自银、锌、铜、金中的一种，厚度为1微米，所述三层薄膜层通过真空镀膜方式构成。

实施例三：一种多层膜金属化的靶材，包括采用陶瓷材料成的基材层，在所述基材层的背侧设置有三层薄膜层，其中，与基材层相接的里层材料为锌铅合金，厚度为10微米，中间层的材料为铅锡合金，厚度为8微米，外层材料为银锌合金，厚度为10微米，所述三层薄膜层通过真空镀膜方式构成。

实施例四：一种多层膜金属化的靶材，包括采用玻璃材料成的基材层，在所述基材层的背侧设置有三层薄膜层，其中，与基材层相接的里层材料为锌、铜、铅、银中的两种或三种构成的合金，厚度为0.2微米，中间层的材料为铋、锡、铅、铊、钋、硒中的两种或三种构成的合金，厚度为0.1微米，外层材料为银、锌、铜、金中的两种或三种构成的合金，厚度为0.1微米，所述三层薄膜层通过真空镀膜方式构成。

实施例五：一种多层膜金属化的靶材，包括采用陶瓷材料成的基材层，在所述基材层的背侧设置有三层薄膜层，其中，与基材层相接的里层材料为含有80％重量的锌的合金，厚度为2微米，中间层的材料为含有80％重量的硒的合金，厚度为3微米，外层材料为铜，厚度为1微米，所述三层薄膜层通过真空镀膜方式构成。

Claims (5)

1.一种多层膜金属化的靶材，包括非金属材料构成的基材层[1]，其特征在于：在所述基材层[1]的背侧设置有三层薄膜层，每层薄膜层的厚度范围分别为0.05～10微米，其中，中间层[3]中含有不少于10％重量比的低溶点金属，所述低溶点金属选自铋、锡、铅、铊、钋、硒中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的多层膜金属化的靶材，其特征在于：所述基材层材料为陶瓷类或玻璃类非金属化合物中的一种。

3.根据权利要求2所述的多层膜金属化的靶材，其特征在于：所述薄膜层中，与基材层[1]相接的里层[2]材料选自金属锌、铜、铅、银中的一种或几种的合金；外层[3]材料选自金属银、锌、铜、金中的一种或几种的合金。

4.根据权利要求1或3所述的多层膜金属化的靶材，其特征在于：所述三层薄膜层通过真空镀膜方式或离子喷镀方式形成。

5.根据权利要求1所述的多层膜金属化的靶材，其特征在于：所述每层薄膜层的厚度在0.5～2微米之间。