CN217912802U - 一种靶材浇铸装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及磁控溅射靶材制备技术领域，特别涉及一种靶材浇铸装置。靶材浇铸装置包括圆柱状的背管、与背管同轴的且能套设在背管外周的中空管状的浇铸模具，以及能罩住背管和模具的控温装置，背管与浇铸模具之间的间隙用于注入靶材原料，还包括能在背管内往径向喷洒冷却液的喷淋装置。利用该靶材浇铸装置，其喷淋装置的冷却方法自下而上且自内而外地进行冷却，通过快速喷淋的方式实现快速冷却而又不会造成冷却不均。

Description

一种靶材浇铸装置

技术领域

本实用新型涉及磁控溅射靶材制备技术领域，特别涉及一种靶材浇铸装置。

背景技术

近年来，采用溅射法制备的薄膜材料因其高致密度、优良附着性等优点，受到平面显示器、电子控制器、玻璃镀膜、光学薄膜等行业的青睐。随着上述领域的高速发展，溅射靶材的需求量急剧增加。根据溅射面的形状，靶材通常可分为平面靶材，旋转靶材和异型靶材。平面靶材溅射使用可达到30％～40％，而旋转靶材溅射使用率可达到80％，旋转靶材呈空心圆管状，能够围绕在固定的磁控溅射设备上旋转，可360度均匀刻蚀靶面，这样均匀的使用让靶材表面光滑，减少“结瘤”现象的产生，提升镀膜均匀性，提高靶材的利用率，从而降低镀膜成本，因此旋转靶材是未来发展的一大趋势。

在旋转靶材的制备工艺中，其中一种是浇铸工艺制备靶材，其将浇铸模具套在背管外，模具的背管同轴且背管外径与模具内径之间的距离为待浇铸的靶材的厚度，然后往模具与背管之间的空隙注入提前准备好的熔融的靶材原料(如高纯度金属铟液)，然后冷却成型，拆除外部的模具后即可得到靶材。该工艺容易出现浇铸气孔，导致冷却后的靶材原料与背管的结合不好。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种靶材浇铸装置，其能提升靶材原料与背管的结合度。

提供一种靶材浇铸装置，包括圆柱状的背管、与所述背管同轴的且能套设在背管外周的中空管状的浇铸模具，以及能罩住所述背管和模具的控温装置，其特征是，所述背管与所述浇铸模具之间的间隙用于注入靶材原料，还包括能在背管内往径向喷洒冷却液的喷淋装置。

优选地，所述喷淋装置的冷却液出口设在靠近背管内壁处且朝向背管内壁。

优选地，包括底座和设在底座上的用于安装背管的背管安装位，背管和浇铸模具同轴地安装在底座上的状态下，背管与浇铸模具在底座处密封连接。

优选地，所述控温装置罩设在安装好浇铸模具的背管外，控温装置包括左右两块，通过设在底座上的滑块左右移动从而靠近彼此或分开。

优选地，喷淋装置包括硬质水管、套在硬质水管外周的限位件和安装在水管末端的柱状喷淋头，喷淋头的底部周侧开有用于往外喷水的出水细缝。

优选地，限位件设有竖向滚动的至少三个滚轮，喷淋装置伸到背管内的状态下，这些滚动分别抵住背管的内壁，以使硬质水管以竖置的方式伸入背管内。

优选地，喷淋头周侧的出水细缝位于同一平面。

优选地，喷淋头周侧的出水细缝具体位于背管一个周平面内。

优选地，所述冷却装置包括移位装置，该移位装置能控制喷淋装置在背管内上下移动。

优选地，所述靶材原料为熔融状态的金属铟液。

有益效果：利用该靶材浇铸装置，其喷淋装置的冷却方法自下而上且自内而外地进行冷却，通过快速喷淋的方式实现快速冷却而又不会造成冷却不均。

附图说明

图1是本实用新型的旋转靶材的靶材浇铸装置的结构示意图。

图2是本实用新型的旋转靶材的喷淋装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施方式对本实用新型创造作进一步详细说明。

实施例一

如图1所示的靶材浇铸装置，用于制备以高纯度铟液为靶材原料的ITO靶材，该装置包括圆柱状的背管5、与背管5同轴的且能套设在背管外周的中空管状的浇铸模具6，浇铸模具6外设有固定安装件2，以及能罩住背管和模具的控温装置3，控温装置3内部设有加热线圈，还包括能在背管5内往径向喷洒冷却液的喷淋装置(图中未示出)，该喷淋装置的冷却液出口设在靠近背管内壁处且朝向背管内壁。

该ITO靶材浇铸的具体方法包括以下步骤。

(1)靶材原料预处理步骤，其将金属铟块原料表面打磨后采用混合溶液酸洗10min，然后依次用清水和酒精冲洗，烘干，去除灰尘、油等杂质，处理得到铟靶材原料。其中，混合溶液为硝酸溶液和氢氟酸溶液按体积比1:1。

(2)背管预处理步骤：

1.背管喷砂，喷砂材料24-120目刚玉、碳化硅等，用以去除背管表面脏污、氧化层，增加粗糙度，其中喷砂压力0.3-0.8Mpa，喷砂距离50-200mm；

2.电弧打底，打底丝材，铜铝丝或镍铝丝。打底厚度0.1-0.5mm，进一步增加底层附着力；

3.对打底后的背管进行金属化(超铟)，利用超声波将铟附着在背管表面。

(3)与(1)和(2)同步地，执行靶材安装步骤，其在靶材浇铸装置的底座1上设有背管安装位8，将背管5安装在背管安装位8，将中空管状的浇铸模具6与背管5同轴地套装在背管5外周，将控温装置3罩设在安装好浇铸模具的背管外，控温装置3分为左右两块，通过设在底座1上的滑块11左右移动从而靠近彼此或分开；

(4)浇铸步骤，其通过控温装置对靶材放置处进行升温处理(升温至180-220℃)，将熔融状态的铟靶材原料熔融状态的铟靶材原料通过存液腔7和引导件4自模具与背管之间的空隙注入；

(5)冷却步骤，其通过设在背管内的图2所示的喷淋装置9实现自背管下端往上且自模具侧往外向控温装置侧依次冷却，具体地，喷淋装置9包括硬质水管、套在硬质水管外周的限位件93和安装在水管末端的柱状喷淋头91，喷淋头91的底部周侧开有用于往外喷水的出水细缝92。限位件93设有环绕的竖向滚动的三个滚轮94，喷淋装置9伸到背管2内的状态下，三个滚动94分别抵住背管2的内壁，以使硬质水管以竖置的方式伸入背管2内，且出水细缝92位于同一水平面。

在执行冷却步骤前，先关闭对应位置的控温装置或停止该控温装置对对应位置的升温处理，然后启动该位置的冷却装置的喷淋装置进行喷淋冷却，浇铸步骤与冷却步骤同步地进行，浇铸到一定高度后，自背管底部开始向上依次进行冷却，且自模具侧往外向控温装置侧依次冷却。其中，在执行冷却步骤之前先打开背管内装有的冷却喷淋装置，对准背管相应位置进行冷却，从而实现对靶材的自内而外的冷却。该靶材浇铸的冷却方法自下而上且自内而外地进行冷却，通过快速喷淋的方式实现快速冷却而又不会造成冷却不均。

冷却装置包括与处理器通信的移位装置，该移位装置能控制喷淋装置在背管5内上下移动，通过移位装置控制喷淋装置上/下移动直到移动到背管内的对应高度，然后启动冷却装置的喷淋装置。

冷却完成后，将背管、靶材冷却至室温，再拆除模具，采用超声波检测加工完成的旋转靶材，根据超声波传回的数据判断金属铟内是否含有空隙，以此确认靶材是否合格。

其中，背管要具有良好的导电性和导热性，可选择金属或合金，如不锈钢，Ti，Cu，等。

实施例二

本实施例与实施例一的不同之处在于冷却步骤在完成浇铸步骤之后执行，先关闭对应位置的控温装置或停止该控温装置对对应位置的升温处理，移除控温装置，然后启动冷却装置进行冷却。

如上仅为本实用新型创造的实施方式，不以此限定专利保护范围。本领域技术人员在本实用新型创造的基础上作出非实质性的变化或替换，仍落入专利保护范围。

Claims (9)

1.一种靶材浇铸装置，包括圆柱状的背管、与所述背管同轴的且能套设在背管外周的中空管状的浇铸模具，以及能罩住所述背管和模具的控温装置，其特征是，所述背管与所述浇铸模具之间的间隙用于注入靶材原料，还包括能在背管内往径向喷洒冷却液的喷淋装置。

2.根据权利要求1所述的靶材浇铸装置，其特征是，所述喷淋装置的冷却液出口设在靠近背管内壁处且朝向背管内壁。

3.根据权利要求1所述的靶材浇铸装置，其特征是，包括底座和设在底座上的用于安装背管的背管安装位，背管和浇铸模具同轴地安装在底座上的状态下，背管与浇铸模具在底座处密封连接。

4.根据权利要求1所述的靶材浇铸装置，其特征是，所述控温装置罩设在安装好浇铸模具的背管外，控温装置包括左右两块，通过设在底座上的滑块左右移动从而靠近彼此或分开。

5.根据权利要求1所述的靶材浇铸装置，其特征是，喷淋装置包括硬质水管、套在硬质水管外周的限位件和安装在水管末端的柱状喷淋头，喷淋头的底部周侧开有用于往外喷水的出水细缝。

6.根据权利要求5所述的靶材浇铸装置，其特征是，限位件设有竖向滚动的至少三个滚轮，喷淋装置伸到背管内的状态下，这些滚动分别抵住背管的内壁，以使硬质水管以竖置的方式伸入背管内。

7.根据权利要求5所述的靶材浇铸装置，其特征是，喷淋头周侧的出水细缝位于同一平面。

8.根据权利要求7所述的靶材浇铸装置，其特征是，喷淋头周侧的出水细缝具体位于背管一个周平面内。

9.根据权利要求1所述的靶材浇铸装置，其特征是，所述靶材原料为熔融状态的金属铟液。

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