TW201512437A

TW201512437A - 抗電磁波干擾合金薄膜的靶材組成及其製備方法

Info

Publication number: TW201512437A
Application number: TW102134407A
Authority: TW
Inventors: Chao-Hsi Cheng
Original assignee: Mega Energy Vacuum Co Ltd
Priority date: 2013-09-24
Filing date: 2013-09-24
Publication date: 2015-04-01
Also published as: CN104451261A

Abstract

一種抗電磁波干擾合金薄膜的靶材，靶材是以熔煉的方式將合金主要組成熔煉在一靶，主要合金包含：鋅59wt%~97%,Al 3~40wt%，及0.005~1wt%變質劑，其中該變質劑選自由，Zn、Al、Ti、C、B、N、Z、Cr及其任意組合所組成之族群。

Description

抗電磁波干擾合金薄膜的靶材組成及其製備方法

本發明係關於一種濺鍍靶，特別是指一種濺鍍靶材的組成及製備。

塑膠機殼雖然質感不如金屬機殼，但由於其具有相對質輕、可以以射出法一體成型，此外，塑膠機殼質感可以透過鍍上金屬薄膜加以改善，故，塑膠機殼與金屬機殼CP值相比，塑膠機殼要便宜許多的，因此，在已知的3C產品中，一直佔有一席之地。特別是只要是3C產品市場屬性歸類為中低階時，塑膠機殼市佔比就愈高。

塑膠機殼除了上述質感不如金屬機殼得透過金屬鍍膜改善外，另一缺點是電磁波可以穿透塑膠機殼，因此，做為3C產品的機殼，得透過電磁波防護膜來克服。為避免後續工法增加成本，減損其對金屬機殼的競爭力，最簡單的方式是直接鍍上電磁波防干擾膜，同時也可增加金屬質感。

已知的習知的技術中，銅鍍膜再加一不鏽鋼膜是一選項，銅鍍膜具有低電阻性，不鏽鋼膜可以防止氧化銅生成。不過銅對塑料附著性不是那麼好，故發明人在2010年時提出以鋁和鋅相互鑲嵌的複合式濺鍍靶的中華民國專利，申請號第99142728號，一併提供參考，其中一實施例中，金屬層的材料屬於非鐵磁性的材料，選擇自鋁、鈦、鋅、鉻及其任意組合之群組。這些材料都具有一種共同特性，就是在成膜之後會自發性的在金屬層表面形成緻密的氧化層，金屬層的材料可以選自鋁、鈦、鋅、鉻及其任意組合所組成的群組其中一種。或者選自銅錫合金、銅鋅合金或銅鋁合金，厚度大約100nm至1500nm。

其中，當金屬層材料為合金時，所選用的靶材形成兩種純金屬相互鑲嵌的複合式濺鍍靶。並且，若以鋅或鋅合金作為金屬層材料時，在濺鍍時，將鋅或鋅合金靶加熱至大約150至300℃，以提高濺鍍率。

在其中之一實施例中，鋅合金係以鋅為主，添加3至50重量百分比的鋁、鉻、鈦、銅及其任意組合所形成的群組其中的一種，而其中又以金屬層的材料是鋅鋁合金為最佳。

在另一實施例中，係以鋁鈦合金或鋁鉻合金作為電磁波防護層，鈦或鉻可增加附著於塑料外殼的附著力。

上述的專利申請案中，濺鍍使用的合金靶是採用鑲嵌式複合靶材。其中一較佳實施例可參照圖1A及圖1B，本發明之鑲嵌式複合靶材選擇第一金屬材料30做為基材，將基材的被濺鍍面挖出至少一孔洞300，並將一第二金屬材料31緊配嵌入於孔洞300中，形成兩種純金屬相互鑲嵌的複合式濺鍍靶。第二金屬材料也可以螺絲或者其他鎖固機構鎖附於第一金屬材料，結合成一靶材。

上述的鑲嵌式複合靶材製作複雜，且得引導電漿轟擊目標區域，因此，增加控制設備的複雜度。有鑑於此，本發明提供一新的工法，以製備濺鍍靶，濺鍍靶是先選取預定比例之兩種金屬的組成，直接以熔煉法製成。不必刻意讓電漿轟擊預定部位。但為避免熔煉過程導致樹枝狀晶的生成，而加入變質劑。

本發明之一目的是提供一種抗電磁波干擾合金薄膜的靶材組成及其製備方法。

本發明之抗電磁波干擾合金薄膜的靶材，靶材是以熔煉的方式將合金主要組成熔煉在一靶，包含：鋅59wt%~97%,Al 3~40wt%，及0.005~1wt%變質劑，其中該變質劑包含Al、Ti、C，鈦佔該變質劑中的0.8~25wt%、碳佔該變質劑中的0.01~3wt%，該變質劑中的其餘為鋁。

此外，變質劑可以更包含硼，硼與碳以碳化硼(B4C)呈現，該碳化硼佔該變質劑中的0.1~7wt%。在另一實施例中，變質劑以氮替代碳，硼與氮以氮化硼(B4N)呈現，該氮化硼佔該變質劑中的0.05~6wt%。

在另一實施中，變質劑包含Al、Zn、Cr，其中Al佔該變質劑中的8~50wt%,Cr佔該變質劑中的0.01~16wt%其餘為Zn。

上述的變質劑的添加是在熔煉的過程中加入的。

30‧‧‧基材(第一金屬材料)

300‧‧‧孔洞

31‧‧‧第二金屬材料

圖1A及圖1B示兩種形式將第二金屬鑲嵌於靶材基地之複合靶。

為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文依本發明設計的磁控靶材的一較佳實施例，並配合所附相關圖式，作詳細說明如下。

本發明的靶材主要成分為鋅鋁合金，並在熔鍊鋅鋁合合的過程中添加0.005~1wt%的變質劑，變質劑選自由，Zn、Al、Ti、C、B、N、Z、Cr及其任意組合所組成之族群中的任意一種，以達到改質之目的。

變質劑中優選的組合是以下(i)~(viii)其中的任一種

(i)Al-Ti-C，重量百分比是：鈦0.8~25wt%,C 0.01~3wt%，其餘為Al。

(ii)Al-Ti-B-C，重量百分比是：鈦1~20wt%，碳化硼B₄C 0.1~7wt%，其餘為Al。

(iii)Al-Ti-B-N，重量百分比是：鈦1~20wt%，氮化硼B₄N 0.05~6wt%，其餘為Al。

(iv)Zn-Ti重量百分比是：Zn 90~98wt%,Ti 2~10wt%.

(v)Zn-Zr重量百分比是：Zn 83~99.99%,Zr 0.01~17%

(vi)Zn-Al-Ti重量百分比是：Al 2.94~40wt%,Ti 4~16wt%，其餘為Zn.

(vii)Zn-Al-Cr重量百分比是：Al 8~50wt%,Cr 0.01~16wt%其餘為Zn.

(viii)Zn-Al-Ti-B-N重量百分比是：Al 30~60%,Ti 0.005~6%，氮化硼0.0025~3%，其餘為鋅。

上述的(i)~(viii)變質劑所列的重量百分比是以變質劑當做1時所列。以第(i)變質劑組合為例，：鈦0.8~25wt%,C 0.01~3wt%，剩下的為鋁。整體靶材中，鋁包含鋅鋁合金中的鋁及包含變質劑中的所含的鋁，總合共3~40wt%。而其餘為鋅，即鋅約59wt%-96.995%。

再以第(iv)變質劑組合為例，鋅又佔其中的90~98wt%。鈦則是2~10wt%。鋅鋁合金中的鋁約3~40wt%，而鋅鋁合金中的鋅及包含變質劑中的所含的鋅，總合共59~96.995wt%，而變質劑中的鈦是2~10%即相對於靶材之0.02wt%-0.1(當變質劑是1%時)至0.0001~0.0005wt%(當變質劑是0.005%時).。

單純的鋅鋁合金靶，以澆鑄熔鍊而成。當鋁的重量百分率是低於5wt%的亞共晶基體(matrix)包含了β相富含Zn(zinc-rich)的Zn-Al固溶體和Zn-Al共晶組織。而其中β相固溶體非常容易生成樹枝狀晶。

同樣地，當鋁的重量百分率大於5wt%的過共晶時，富含Al(aluminum rich)的α相Zn-Al固溶體也很容易長成粗大樹枝狀晶。於澆鑄過程中，將變質劑加入，所添加的變質劑成為結晶核的位置，阻止了樹枝狀晶的發展。於是澆鑄後有助於靶材結晶核數增加，達到結晶粒平均直徑降低的目的。

添加變質劑的另一目的是降低鋅鋁合金的融點，使得熔煉溫度降低，特別是在可以減少鋅溶熔煉過程中冒白煙(飄浮於空氣中的氧化鋅)的機會而導致鋅含量降低。

實驗顯示，依據本發明的一實施例所製造的含變質劑鋅鋁合金靶使用於濺鍍時，濺鍍薄膜初期鋅被濺射大於鋁的被濺射，然濺鍍薄膜末期，額外的負偏壓可使EMI薄膜的最表層反而是以鋁為主的鋅鋁合金膜。而這個最表面EMI薄膜，可促使形成富鋁成分的氧化鋁薄膜。

本發明具有以下的優點：

(1)靶材材料中，已將預定之靶材主成分鋅及鋁包含於其中，熔煉過程中添加變質劑，變質劑有助於抑制靶材結晶過程中的晶粒粗大化。

(2)靶材材料中，靶材主成分鋅及鋁包含於其中，利用靶材被濺鍍時合金主成分的濺射率的差異性(鋅的被濺射率高，鋁相對低很多)在初期所施加於陰極靶的電壓利於鋅被濺射，後期則利於鋁被濺射，如此，濺鍍膜的表面易生成氧化鋁，又可保有預定之濺鍍產能。

(3)靶材已將預定之兩種主要目的金屬熔煉於一靶材，不必刻意引導電漿團於目標位置，使得濺控控制更為簡化。

以上所述僅為本發明之一較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利範圍；凡其他未脫離本發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍內。

Claims

一種抗電磁波干擾合金薄膜的靶材組成，該靶材是以熔煉的方式將合金主要組成熔煉在一靶，至少包含：鋅59wt%~97%,Al 3~40wt%，及0.005~1wt%變質劑，其中該變質劑包含Al、Ti、C，鈦佔該變質劑中的0.8~25wt%、碳佔該變質劑中的0.01~3wt%，該變質劑中的其餘為鋁。
如申請專利範圍第1項所述之合金薄膜的靶材組成，其中上述之變質劑更包含硼，該硼與碳以碳化硼(B₄C)呈現，該碳化硼佔該變質劑中的0.1~7wt%。
如申請專利範圍第1項所述之合金薄膜的靶材組成，其中上述之變質劑更包含以N替代碳，該硼與氮以氮化硼(B₄N)呈現，該氮化硼佔該變質劑中的0.05~6wt%。
一種抗電磁波干擾合金薄膜的靶材組成，該靶材是以熔煉的方式將合金主要組成熔煉在一靶，至少包含：鋅59wt%~97%,Al 3~40wt%，及0.005~1wt%變質劑，其中該變質劑包含Zn、Ti，其中鈦佔該變質劑中的2~10wt%，該變質劑其餘為鋅。
如申請專利範圍第4項所述之合金薄膜的靶材組成，其中上述之變質劑更包含鋁佔該變質劑中的Al 2.94~40wt%，而使得Ti該變質劑中的4~16wt%，其餘為鋅。
如申請專利範圍第4項所述之合金薄膜的靶材組成，其中上述之變質劑更包含鋁、硼及氮，其中Al佔該變質劑中的30~60wt%，而使得Ti佔該變質劑中的0.005~6%，，該硼與氮以氮化硼(B₄N)呈現，該氮化硼佔該變質劑中的0.0025~3%，其餘為鋅。
一種抗電磁波干擾合金薄膜的靶材組成，該靶材是以熔煉的方式將合金主要組成熔煉在一靶，至少包含：鋅59wt%~97%,Al 3~40wt%，及0.005~1wt%變質劑，其中該變質劑包含Zn、Zr，其中鋯佔該變質劑中的0.01~17wt%，該變質劑其餘為鋅。
一種抗電磁波干擾合金薄膜的靶材組成，該靶材是以熔煉的方式將合金主要組成熔煉在一靶，至少包含：鋅59wt%~97%,Al 3~40wt%，及0.005~1wt%變質劑，其中該變質劑包含Al、Zn、Cr，其中Al佔該變質劑中的8~50wt%,Cr佔該變質劑中的0.01~16wt%其餘為Zn。