CN201889427U - 一种靶材晶粒的连续生产装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种靶材晶粒的连续生产装置，其包括进料过渡仓、出料过渡仓、抽真空管、感应熔炼炉、旋转轴、水冷盘、刮板。装置经抽真空及充入氩气后进行感应熔炼，金属熔融为液体金属后经过或不经过中间包以细滴状直接滴落至下方的通有冷却循环水的高速旋转盘上急冷，经甩带作用甩至同样通有冷却循环水的装置主体腔壁上进一步急冷得到细晶粒高纯金属/合金，细晶粒的高纯金属/合金聚集在装置腔体底部，经刮板进入出料过渡仓。使用该装置可使高纯金属/合金的晶粒细化均匀，为下一步高纯金属或合金靶材在晶粒度控制方面打下基础。

Description

一种靶材晶粒的连续生产装置

技术领域

本实用新型涉及一种靶材晶粒的连续生产装置，尤其是涉及一种制造具有晶粒大小微细化且高度均质的高纯铜溅镀靶材制造装置。

背景技术

溅射技术是制备薄膜材料的主要技术之一，已广泛地应用于半导体及显示器产业相关制备工艺中所需的金属层及非金属层。溅镀时所形成薄膜的厚度、均匀性及溅射速率对产品品质有着极为重要的影响。因此半导体及显示器用靶材，除具有高纯度，高致密度外，还必须具有细小晶粒尺寸。靶材的晶粒尺寸越细小，溅镀薄膜的厚度分布越均匀，溅射速率越快。

目前较为常用的细化靶材晶粒的方法主要有冷轧、退火、锻造、压延等几种热处理工艺。冷轧是指热轧板在常温状态下进行的加工轧制，加工过程一般为热轧---酸洗---冷轧。退火是指将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速度冷却(通常是缓慢冷却，有时是控制冷却)的一种金属热处理工艺。退火工艺随目的之不同而有多种，靶材晶粒细化一般采用的是再结晶退火，适用于经过冷变形加工的金属及合金。目的为使金属内部组织变为细小的等轴晶粒。由于金属或合金经冷轧后，机械性能比较差，硬度太高，必须经过退火才能恢复其机械性能，因此靶材的制备过程中晶粒的细化一般采用多次冷轧＋退火工艺。锻造是指利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法。通过锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构。锻造按变形温度又可分为多种，一般靶材热处理工艺中采用的是热锻（锻造温度高于坯料金属的再结晶温度）。压延则是指加热过的金属或合金，通过相对旋转、水平设置的两辊筒之间的辊隙，制成片状半成品的工艺。结合锻造和压延工艺特点，细化靶材晶粒还可采用锻造＋压延工艺。除上述靶材晶粒细化方法外，较为先进的还有喷射成型法。以上细化靶材晶粒的方法，尤其是喷射成型法存在的主要问题有：一、靶材晶粒的细化及均匀化程度有其限制；二、工艺过程较为复杂，由于设备的增加，生产成本相对较高，同时影响生产效率。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种靶材晶粒的连续生产装置，该装置将熔融态金属/合金液体经过高速旋转冷凝盘及装置主体腔体内壁的急冷而得到细晶粒的高纯金属/合金。

上述目的是通过下述方案实现的：

一种靶材晶粒的连续生产装置，其包括腔体和顶盖，所述腔体的腔体壁为双层结构，所述顶盖固定在所述双层腔体顶，所述腔体的外层开有进水口和出水口，其特征在于，所述装置还包括：

进料过渡仓，其位于所述顶盖上，所述进料过渡仓包括进料口和可活动闸门，所述进料过渡仓与所述腔体之间通过可活动进料仓隔板隔离；

出料过渡仓，其位于所述腔体的侧下部，所述出料过渡仓包括出料口和可活动闸门，所述出料过渡仓通过可活动出料隔板隔离；

抽真空管，其通过所述顶盖插入所述腔体内；

感应熔炼炉，其固定在所述腔体内，位于所述腔体的上部，并且炉体下部开有一个小孔；

旋转轴，其从所述腔体底部穿过进入所述腔体内部；

水冷盘，所述水冷盘为一圆盘，所述水冷盘位于所述感应熔炼炉下方，并且所述水冷盘固定在所述旋转轴上；

刮板，所述刮板位于所述水冷盘下方并且也固定在所述旋转轴上，所述刮板的两侧贴在所述腔体内壁。

根据上述装置，其特征在于，所述顶盖上还接有充氩气管。

根据上述装置，其特征在于，所述顶盖和腔体通过螺丝和螺母紧固，并且连接处垫有真空垫。

根据上述装置，其特征在于，所述进水口位于所述腔体的下部，所述出水口位于所述腔体的上部。

根据上述装置，其特征在于，在所述熔炼炉和所述水冷盘之间还设有中间包。

根据上述装置，其特征在于，所述感应熔炼炉由石墨坩埚和绕在所述石墨坩埚外的感应线圈构成。

根据上述装置，其特征在于，所述水冷盘的内部包括一金属圆盘，所述旋转轴内通有一根冷却水管，所述金属圆盘固定在所述冷却水管的顶部。

根据上述装置，其特征在于，所述感应熔炼炉通过支架固定连接在腔体内壁上，所述支架可横向移动，以调整坩埚底孔与其下方的旋转盘横向距离。

使用该装置可使高纯金属/合金的晶粒细化均匀，为下一步高纯金属或合金靶材在晶粒度控制方面打下基础。

附图说明

图1是本实用新型的靶材晶粒的连续生产装置的结构图。

具体实施方式

参见图1，本实用新型的靶材晶粒的连续生产装置，其包括腔体1和顶盖2，腔体1的腔体壁为双层结构，顶盖2固定在双层腔体顶部，腔体1的外层开有进水口3和出水口4。在顶盖2上安装有进料过渡仓5，进料过渡仓5包括进料口6和可活动闸门7，进料过渡仓6与腔体1之间通过可活动进料仓隔板9隔离；腔体1的侧下部安装有出料过渡仓10，出料过渡仓10包括出料口11和可活动闸门12，出料过渡仓10通过可活动出料隔板13隔离；抽真空管14通过顶盖2插入腔体1内；感应熔炼炉15固定在腔体1内，位于腔体1的上部，并且炉体下部开有一个小孔16；旋转轴17从腔体1底部穿过进入腔体1内部；水冷盘18为一圆盘，水冷盘18位于感应熔炼炉15下方，并且水冷盘18固定在旋转轴17上；刮板19位于水冷盘18下方并且也固定在旋转轴17上，刮板19的两侧贴在腔体1内壁。

优选地，在顶盖2上还接有充氩气管。顶盖2和腔体1通过螺丝和螺母紧固，并且连接处垫有真空垫20。进水口3位于腔体1的下部，出水口4位于腔体1的上部。在熔炼炉15和水冷盘18之间还设有中间包（图中未示出）。感应熔炼炉15由石墨坩埚21和绕在石墨坩埚外的感应线圈22构成。水冷盘18的内部包括一金属圆盘23，旋转轴17内通有一根冷却水管24，金属圆盘23固定在冷却水管24的顶部。冷却水从冷却水管24进入，从金属盘23上流向两端，再从金属盘23下方通过空心旋转轴流出。感应熔炼炉15通过支架25固定连接在腔体1内壁上，支架25可横向移动，以调整坩埚底孔与其下方的旋转盘横向距离。

使用该装置生产靶材晶粒的过程如下：

高纯金属/合金经进料过渡仓进入感应熔炼炉，装置经抽真空及充入氩气后进行感应熔炼，金属熔融为液体金属后经过或不经过中间包以细滴状直接滴落至下方的通有冷却循环水的高速旋转盘上急冷，经甩带作用甩至同样通有冷却循环水的装置主体腔壁上进一步急冷得到细晶粒高纯金属/合金，细晶粒的高纯金属/合金聚集在装置腔体底部，经刮板进入出料过渡仓。待细晶粒高纯金属/合金完全冷却后可进行收集封装，进入下一步工序。细晶粒高纯金属/合金制备流程完成。

使用该装置可使高纯金属/合金的晶粒细化均匀，为下一步高纯金属或合金靶材在晶粒度控制方面打下基础。

Claims (8)

1.一种靶材晶粒的连续生产装置，其包括腔体和顶盖，所述腔体的腔体壁为双层结构，所述顶盖固定在所述双层腔体顶，所述腔体的外层开有进水口和出水口，其特征在于，所述装置还包括：

进料过渡仓，其位于所述顶盖上，所述进料过渡仓包括进料口和可活动闸门，所述进料过渡仓与所述腔体之间通过可活动进料仓隔板隔离；

出料过渡仓，其位于所述腔体的侧下部，所述出料过渡仓包括出料口和可活动闸门，所述出料过渡仓通过可活动出料隔板隔离；

抽真空管，其通过所述顶盖插入所述腔体内；

感应熔炼炉，其固定在所述腔体内，位于所述腔体的上部，并且炉体下部开有一个小孔；

旋转轴，其从所述腔体底部穿过进入所述腔体内部；

水冷盘，所述水冷盘为一圆盘，所述水冷盘位于所述感应熔炼炉下方，并且所述水冷盘固定在所述旋转轴上；

刮板，所述刮板位于所述水冷盘下方并且也固定在所述旋转轴上，所述刮板的两侧贴在所述腔体内壁。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述顶盖上还接有充氩气管。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述顶盖和腔体通过螺丝和螺母紧固，并且连接处垫有真空垫。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述进水口位于所述腔体的下部，所述出水口位于所述腔体的上部。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述熔炼炉和所述水冷盘之间还设有中间包。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述感应熔炼炉由石墨坩埚和绕在所述石墨坩埚外的感应线圈构成。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述水冷盘的内部包括一金属圆盘，所述旋转轴内通有一根冷却水管，所述金属圆盘固定在所述冷却水管的顶部。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述感应熔炼炉通过支架固定连接在腔体内壁上，所述支架可横向移动，以调整坩埚底孔与其下方的旋转盘横向距离。

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