CN218380485U - 一种大尺寸管状陶瓷靶材的烧结窑具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种大尺寸管状陶瓷靶材的烧结窑具，属于陶瓷靶材制备技术领域，包括立式烧结窑炉，所述立式烧结窑炉的四周固定设有加热棒，所述立式烧结窑炉内设有多层套设于靶材上的隔板，所述靶材放置于底墩上，所述隔板与底墩以及隔板之间均由支柱支撑。本实用新型在烧结窑炉内设置了多层隔板将烧结窑炉隔成多层，使气体仅在本层内对流，阻断了烧结窑炉内的上下对流，大大降低了烧结窑炉的上下温差，解决了大长径比陶瓷靶材在立式烧结过程中因烧结窑炉上下温差大而造成的性能差异难题，提高了靶材烧结的品质和成材率，降低了生产成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种大尺寸管状陶瓷靶材的烧结窑具，属于陶瓷靶材制备技术领域。
背景技术
近三十年来，陶瓷靶材在磁控溅射镀膜领域有重要应用。早期，所使用的靶材以平面靶材为主，靶材利用率仅为30-35%、经济效益较低。近几年，随着新磁控溅射设备的研发，所使用的管状陶瓷靶材利用率可以达到80%以上，对靶材的使用企业来讲，效率明显提高，成本明显降低，但是对于靶材的生产企业效益并没有提高，因为管状靶材的成材率与成品率相乘仅为50-60%，而平面靶材的成材率与成品率相乘在80%以上，特别是用户越来越强调单节管状靶材的长度以减少拼接的缝隙对镀膜质量的影响，这种状况造成靶材的生产企业效益不升反降。
目前，陶瓷靶材的标准尺寸为内径135毫米，外径153毫米，单节靶材的长度最好达到1000毫米，据此其毛坯的外径要达到195毫米，长度要达到1300毫米，其烧结炉的高度要达到1500毫米。对于这么高的电加热窑炉来讲，由于气体对流的原因，其上下温差高达50-100℃，温度的巨大差异造成了靶材的密度、强度、缺陷、晶粒尺寸等各种不同，使用这种靶材所镀出的膜性能差异很大，用户难以接受。针对此问题，有人提出分层布置加热棒的方法予以解决，这种方法有一定效果，但是使烧结炉的制造和维修变得困难，且还会发生即使上层加热棒没有电流的时候上部还是超温的状况。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种大尺寸管状陶瓷靶材的烧结窑具，解决大长径比陶瓷靶材在立式烧结过程中因窑炉上下温差大而造成的性能差异。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种大尺寸管状陶瓷靶材的烧结窑具，包括立式烧结窑炉，所述立式烧结窑炉的四周固定设有加热棒，所述立式烧结窑炉内设有多层套设于靶材上的隔板，所述靶材放置于底墩上，所述隔板与底墩以及隔板之间均由支柱支撑。
本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述每层隔板均为整块隔板，且隔板上均匀开设有多个靶材套孔。
本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述每层隔板均由多块大小相等的隔板无缝拼接而成，所述每块隔板中心均开设有一个靶材套孔。
本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述靶材套孔的孔径比靶材的外径大1～5mm。
本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述靶材套孔的孔径比靶材的外径大2mm。
本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述加热棒均布于立式烧结窑炉的四周。
本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述隔板之间的层高为200～600mm。
本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述隔板之间的层高为300mm。
由于采用了上述技术方案，本实用新型取得的技术效果有：
本实用新型结构简单，操作方便，解决了大长径比陶瓷靶材在立式烧结过程中因烧结窑炉上下温差大而造成的性能差异难题，提高了靶材烧结的品质和成材率，降低了生产成本。
本实用新型在烧结窑炉内设置了多层隔板将烧结窑炉隔成多层，使气体仅在本层内对流，阻断了烧结窑炉内的上下对流，大大降低了烧结窑炉的上下温差，解决了大长径比陶瓷靶材在立式烧结过程中因烧结窑炉上下温差大而造成的性能差异难题。
本实用新型烧结窑炉的上下温差可以控制在5～20℃，较不设隔层的温差（50～100℃）显著降低，明显提高了靶材性能的均匀性。
附图说明
图1是本实用新型的立体结构示意图；
图2是本实用新型的主视图；
图3是本实用新型的俯视图；
其中，1、立式烧结窑炉，2、加热棒，3、隔板，4、支柱，5、靶材。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步详细说明：
一种大尺寸管状陶瓷靶材的烧结窑具，如图1～3所示，包括立式烧结窑炉1，所述立式烧结窑炉1的四周均匀固定设有加热棒2，所述立式烧结窑炉1的炉膛内设有多层套设于靶材5上的隔板3，所述靶材5放置于底墩上，所述隔板3与底墩以及隔板3之间均由支柱4支撑。
可选择的，所述每层隔板3均为整块隔板，将立式烧结窑炉1隔成多层，且隔板3上均匀开设有多个靶材套孔。
可选择的，所述每层隔板3均为多块大小相等的隔板无缝拼接而成，将立式烧结窑炉1隔成多层，所述每块隔板中心均开设有一个靶材套孔，这种技术方案更具有操作方便性和经济适用性。
所述靶材套孔的孔径比靶材5的外径大1～5mm；优选靶材套孔的孔径比靶材5的外径大2mm；当小于1mm时靶材5不容易套入；当大于5mm时增加了上下层气体间对流的机会。
所述隔板3之间的层高为200～600mm，优选300mm；层高小于200mm必要性不大，经济性不好，层高大于600mm对于阻止气体对流效果差。
所述底墩、隔板3和支柱4的材料需要满足在靶材烧结温度下不变形和不挥发出对产品和环境有害的气体的条件，如刚玉、刚玉莫来石、莫来石、氧化锆、氮化硅和碳化硅材料等均可使用。
实施例1
立式烧结窑炉1的有效空间为长900mm*宽600mm*高1500mm，ITO靶材5的毛坯长度为1300mm，直径为184mm，隔板3为300mm*300mm*10mm的方形，靶材套孔的孔径为186mm，材质为刚玉莫来石。
将300mm*300mm*100mm的刚玉莫来石底墩以3块*2块的形式紧挨着摆放在炉底，再将靶材5的毛坯与底墩对中放置好，用长度300mm、直径50mm的刚玉管作为支柱4，将每块隔板3套在靶材5的毛坯周围，每层的隔板3采用无缝搭接，一层一层支好。
控制加热棒2加热，从室温以30℃/分钟的速度升至1550℃，保温5小时后停电降温，在升温和保温过程中全程冲入氧气。在保温阶段记录上中下三支监测仪表的显示温度分别为1555℃、1551℃、1546℃，烧结出的靶材直径154.5mm、长度1092mm，用阿基米德排水法检测整体密度为7.140g/cm3，将靶材上中下各取一块样品检测密度，结果为7.142g/cm3，7.140g/cm3，7.138g/cm3，最大偏差为0.056%，远小于0.2%的标准，完全满足靶材的使用要求。
实施例2
与实施例1的区别为：隔板3为900mm*600mm*10mm的长方形，隔板3上均匀开设有6个靶材套孔。
对比例1
与实施例1的区别为不放置隔板3，在最高温度保温阶段记录上中下三个热电偶的显示温度分别为1582℃、1553℃、1536℃度，所得到的ITO靶材整体密度7.125，分别取上中下部样品检测密度，结果为7.142g/cm3、7.135g/cm3、7.105g/cm3，最大偏差达到0.5%，不符合0.2%的标准。
Claims (8)
1.一种大尺寸管状陶瓷靶材的烧结窑具，其特征在于：包括立式烧结窑炉（1），所述立式烧结窑炉（1）的四周固定设有加热棒（2），所述立式烧结窑炉（1）内设有多层套设于靶材（5）上的隔板（3），所述靶材（5）放置于底墩上，所述隔板（3）与底墩以及隔板（3）之间均由支柱（4）支撑。
2.根据权利要求1所述的一种大尺寸管状陶瓷靶材的烧结窑具，其特征在于： 所述每层隔板（3）均为整块隔板，且隔板（3）上均匀开设有多个靶材套孔。
3.根据权利要求1所述的一种大尺寸管状陶瓷靶材的烧结窑具，其特征在于：所述每层隔板（3）均由多块大小相等的隔板无缝拼接而成，所述每块隔板中心均开设有一个靶材套孔。
4.根据权利要求2或3所述的一种大尺寸管状陶瓷靶材的烧结窑具，其特征在于：所述靶材套孔的孔径比靶材（5）的外径大1～5mm。
5.根据权利要求4所述的一种大尺寸管状陶瓷靶材的烧结窑具，其特征在于：所述靶材套孔的孔径比靶材（5）的外径大2mm。
6.根据权利要求1所述的一种大尺寸管状陶瓷靶材的烧结窑具，其特征在于：所述加热棒（2）均布于立式烧结窑炉（1）的四周。
7.根据权利要求1所述的一种大尺寸管状陶瓷靶材的烧结窑具，其特征在于：所述隔板（3）之间的层高为200～600mm。
8.根据权利要求1所述的一种大尺寸管状陶瓷靶材的烧结窑具，其特征在于：所述隔板（3）之间的层高为300mm。
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