TWI658150B - 含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材、含鈷鉻鉑硼錸層及其製法 - Google Patents
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Abstract
本發明係關於一種含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材、含鈷鉻鉑硼錸層及其製法。於本發明含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材中，以其原子總數為基準，鈷之含量大於50原子百分比，鉻之含量大於或等於2原子百分比且小於或等於18原子百分比，鉑之含量大於或等於9原子百分比且小於或等於30原子百分比，硼之含量大於或等於2原子百分比且小於或等於14原子百分比，錸之含量大於或等於2原子百分比且小於或等於8原子百分比。藉由控制含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材的組成可大幅降低發生熄火的機率，進而增加濺鍍時的穩定性。
Description
本發明係關於一種含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材、含鈷鉻鉑硼錸層及製備該含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材的製法。
一般垂直式磁記錄媒體之層狀結構由下至上包含基板、附著層、軟磁層(soft underlayer)、晶種層(seed layer)、中間層(intermediate layer)、磁記錄層(magnetic recording layer)、覆蓋層(capping layer)以及潤滑層。
其中，覆蓋層設置於磁記錄層上而具有保護記錄層的作用，現行的覆蓋層主要是由鈷鉑合金所組成，且通常會添加硼和鉻等元素，以試圖利用硼化物相和鉻元素偏析的方式，調整其磁性質的表現。
為了濺鍍形成前述特定組成的覆蓋層，現有技術試圖開發一種含鈷鉑鉻硼之濺鍍靶材。然而，當鈷鉑合金靶材在摻雜了硼元素和鉻元素之後，容易使含鈷鉑鉻硼之濺鍍靶材形成三相以上的微結構，致使含鈷鉑鉻硼之濺鍍靶材的微結構中相與相界面間的導熱效果變差。因此，在濺鍍的過程中，各相區域容易因為蓄熱而發生熱膨脹變形，而大幅增加濺鍍過程中發生熄火的機率。
有鑒於上述問題，本發明提供一種含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材，其可保有兩相的微結構並可減緩靶材因蓄熱導致膨脹變形的程度，進而降低於濺鍍過程中熄火的機率。
為達上述目的，本發明的含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材(CoCrPtBRe濺鍍靶材)包括鈷、鉻、鉑、硼和錸，以該含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材之原子總數為基準，鈷之含量大於50原子百分比(at%)，鉻之含量大於或等於2 at%且小於或等於18 at%，鉑之含量大於或等於9 at%且小於或等於30 at%，硼之含量大於或等於2 at%且小於或等於14 at%，錸之含量大於或等於2 at%且小於或等於8 at%。
藉由上述技術手段，在控制含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材中各成分的比例後，可維持含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材保有原本兩相的微結構，並具有較低的線熱膨脹係數，藉此降低各相區域因蓄熱而產生的變形程度，以改善含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材在濺鍍過程中的穩定性。
較佳的，在150°C至500°C的溫度範圍下，該含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材的線熱膨脹係數小於或等於14×10
-6。
此外，該含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材包括一添加元素，該添加元素為鉿、鈀、釔、釹、鋱、鉭或其組合，以該含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材之原子總數為基準，該添加元素之含量大於0 at%且小於或等於5 at%。
較佳的，在150°C至500°C的溫度範圍下，該含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材的線熱膨脹係數小於或等於13×10
-6。
根據本發明，含鈷鉻鉑硼錸層是由前述該含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材所濺鍍形成，該含鈷鉻鉑硼錸層具有與該含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材相近的組分。
該含鈷鉻鉑硼錸層包括鈷、鉻、鉑、硼和錸，以該含鈷鉻鉑硼錸層之原子總數為基準，鈷之含量大於50 at%，鉻之含量大於或等於2 at%且小於或等於18 at%，鉑之含量大於或等於9 at%且小於或等於30 at%，硼之含量大於或等於2 at%且小於或等於14 at%，錸之含量大於或等於2 at%且小於或等於8 at%。
較佳的，該含鈷鉻鉑硼錸層包括一添加元素，該添加元素為鉿、鈀、釔、釹、鋱、鉭或其組合，以該含鈷鉻鉑硼錸層之原子總數為基準，該添加元素之含量大於0 at%且小於或等於5 at%。
根據本發明，含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材的製法，其包括： 齊備一原料粉末，該原料粉末中包含鈷、鉻、鉑、硼和錸，以整體原料粉末之原子總數為基準，鈷之含量大於50 at%，鉻之含量大於或等於2 at%且小於或等於18 at%，鉑之含量大於或等於9 at%且小於或等於30 at%，硼之含量大於或等於2 at%且小於或等於14 at%，錸之含量大於或等於2 at%且小於或等於8 at%； 令該原料粉末於800°C至1300°C的溫度下燒結獲得該含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材。
較佳的，該原料粉末包括一添加元素，該添加元素為鉿、鈀、釔、釹、鋱、鉭或其組合，以該原料粉末之原子總數為基準，該添加元素之含量大於0原子百分比且小於或等於5原子百分比。
較佳的，該原料粉末為單一預合金粉末，即該原料粉末可以是鈷鉻鉑硼錸鉿預合金粉末、鈷鉻鉑硼錸鈀預合金粉末、鈷鉻鉑硼錸釔預合金粉末、鈷鉻鉑硼錸釹預合金粉末、鈷鉻鉑硼錸鋱預合金粉末、鈷鉻鉑硼錸鉭預合金粉末、鈷鉻鉑硼錸鉿鈀預合金粉末、鈷鉻鉑硼錸鉿釔預合金粉末、鈷鉻鉑硼錸鉿釹預合金粉末、鈷鉻鉑硼錸鉿鋱預合金粉末、鈷鉻鉑硼錸鉿鉭預合金粉末、鈷鉻鉑硼錸鈀釔預合金粉末、鈷鉻鉑硼錸鈀釹預合金粉末、鈷鉻鉑硼錸鈀鋱預合金粉末、鈷鉻鉑硼錸鈀鉭預合金粉末、鈷鉻鉑硼錸釔釹預合金粉末、鈷鉻鉑硼錸釔鋱預合金粉末、鈷鉻鉑硼錸釔鉭預合金粉末、鈷鉻鉑硼錸釹鋱預合金粉末、鈷鉻鉑硼錸釹鉭預合金粉末或鈷鉻鉑硼錸鋱鉭預合金粉末，但並非僅限於此。
更佳的，將元素粉末、預合金粉末或其混合物熔煉並霧化形成該原料粉末；即，混合元素粉末和/或預合金粉末後以熔煉及霧化的方式製備出為單一預合金粉末的該原料粉末。
較佳的，燒結獲得該含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材的方式可以是以熱壓成型法(hot pressing，HP)、熱均壓成型法(hot isostatic pressing，HIP)、等離子體燒結成型法(spark plasma sintering，SPS)或前述成型法的組合。
具體來說，前述燒結步驟可以採用：熱壓成型法、熱壓成型法和熱均壓成型法之組合、等離子體燒結成型法、等離子體燒結成型法和熱均壓成型法之組合以及封罐法和熱均壓成型法之組合等實施態樣進行。
較佳的，當燒結步驟係採用熱壓成型法和熱均壓成型法之組合進行時，該原料粉末先以熱壓成型法進行燒結後，再經熱均壓成型法燒結。
較佳的，當燒結步驟係採用等離子體燒結成型法和熱均壓成型法之組合進行時，該原料粉末先以等離子體燒結成型法進行燒結後，再經熱均壓成型法燒結。
較佳的，當燒結步驟係採用封罐法和熱均壓成型法之組合進行時，以封罐法壓實該原料粉末，再以熱均壓成型法燒結該原料粉末，以製得該含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材。
較佳的，上述熱壓成型法是於900°C至1300°C的溫度、250 bar至400 bar的壓力下進行60分鐘至150分鐘。
較佳的，上述等離子體燒結成型法是於800°C至1200°C的溫度、施以300 kN至400 kN的力 (相當於250 bar至700 bar的壓力條件)下進行5分鐘至20分鐘。
較佳的，上述熱均壓成型法是於900°C至1300°C的溫度、20000 psi至30000 psi的壓力下進行60分鐘至180分鐘。
較佳的，封罐法是使該原料粉末緊密堆積於一鐵罐中，封罐後於壓力小於5×10
-5托耳的真空環境、400°C至750°C的溫度下抽氣2小時至4小時。
為驗證含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材之組成對其微結構以及線熱膨脹係數之影響，以下列舉數種具有不同組成之含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材作為實施例，說明本創作之實施方式，另結合其他含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材作為比較例，說明各實施例與比較例之特性差異；熟習此技藝者可經由本說明書之內容輕易地了解本創作所能達成之優點與功效，並且於不悖離本創作之精神下進行各種修飾與變更，以施行或應用本創作之內容。
實施例
1
至
17
：
含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材的製備
實施例1至17以類似的方式製備含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材，各實施例間的差異在於原料組分、燒結方式和燒結參數的不同。
首先，依據表1所示之成分比例秤取鈷、鉻、鉑、硼和錸等原料，再經過預合金熔煉及霧化步驟製成原料粉末。具體來說，該原料粉末是含有鈷、鉻、鉑、硼和錸之單一預合金粉末。
接著，以熱壓成型法、熱均壓成型法、等離子體燒結成型法或其組合的方式燒結該原料粉末，以製得各含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材。實施例1至17於燒結製程中使用的方式以及調控的參數條件分別列於下表1中。
其中，實施例1至3、6至10、13、15和16合併使用熱壓成型法和熱均壓成型法製作含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材。於製作過程中，於900°C至1300°C的溫度、250 bar至400 bar的壓力下，以熱壓成型法持溫燒結該原料粉末60分鐘至150分鐘；接著，再於900°C至1300°C的溫度、20000 psi至30000 psi的壓力下，以熱均壓成型法持溫燒結該原料粉末60分鐘至180分鐘，製得實施例1至3、6至10、13、15和16的含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材。
實施例4、11和17則合併使用等離子體燒結成型法和熱均壓成型法製作含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材。於製作過程中，於800°C至1200°C的溫度、並施以300 kN至400 kN的力持溫燒結5分鐘至20分鐘該原料粉末；接著，再於900°C至1300°C的溫度、20000 psi至30000 psi的壓力下持溫燒結該原料粉末60分鐘至180分鐘，製得實施例4、11和17的含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材。
實施例5、12和14則是合併使用封罐法及熱均壓成型法製作含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材。於製作過程中，使用外徑為210毫米至230毫米、高度為25毫米至110毫米焊接或沖壓成型的鐵罐，將該原料粉末均勻填入該鐵罐中並使該原料粉末緊密堆積，於壓力小於5×10
-5托耳的真空環境、400°C至750°C的溫度加熱2小時至4小時，完成封罐；接著，於900°C至1300°C的溫度、20000 psi至30000 psi的壓力下，以熱均壓成型法持溫燒結該原料粉末60分鐘至180分鐘，製得實施例5、12和14的含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材。
比較例
1
至
4
：
含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材的製備
比較例1至4以類似於實施例1至3、6至10、13、15和16的方式製備含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材，比較例1至4和前述實施例的差異在於，比較例1至4的原料組分並未如前述實施例一般控制於特定範圍，比較例1至4所使用的原料粉末之組分、燒結方式和燒結參數列於表1中。
首先，依據表1所示之成分比例秤取鈷、鉻、鉑、硼和錸等原料，再經過預合金熔煉及霧化步驟製成原料粉末。同樣的，該原料粉末是含有鈷、鉻、鉑、硼和錸之單一預合金粉末。
接著，以熱壓成型法和熱均壓成型法之組合燒結該原料粉末，以製得各含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材。比較例1至4於燒結製程中使用的方式以及調控的參數條件分別列於下表1中。
比較例
5
至
7
：
含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材的製備
比較例5至7以類似於實施例4、11和17的方式製備含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材，比較例5至7和前述實施例的差異在於，比較例5至7的原料組分並未如前述實施例一般控制於特定範圍，比較例5至7所使用的原料粉末之組分、燒結方式和燒結參數列於表1中。
實施例
18
至
20
：
含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材的製備
實施例18至20以類似於實施例1至3、6至10、13、15和16的方式製備含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材，其差異在於：實施例18至20的原料粉末中另包括一添加元素，該添加元素為鉿、鈀、釔、釹、鋱、鉭或其組合，以該原料粉末之原子總數為基準，該添加元素之含量大於0 at%且小於或等於5 at%。實施例18至20所使用的原料粉末之組分、燒結方式和燒結參數列於表2中。
試驗例
1
：
含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材的微結構分析
將實施例1至20與比較例1至7製得的含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材各取10×10×10毫米的試片進行研磨拋光，再以掃描式電子顯微鏡 (Scanning Electron Microscopy，SEM) (廠牌：Hitachi，型號：S-3400N)觀察，並將觀察到的相數目列於表1和表2中。
以實施例13為例，請參閱圖1所示，由掃描式電子顯微鏡影像圖可明顯觀察到實施例13製得的含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材具有兩個相。
試驗例
2
：
含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材之
線熱膨脹係數的測量
將實施例1至20與比較例1至7製得的含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材各取三個3×3×3毫米的試片進行研磨，再以熱機械分析儀(Thermal Mechanical Analysis，TMA) (廠牌：Setaram，型號：Setsys Evo)，將試片由室溫以10°C/min的升溫速率加熱至800°C，並於150°C至500°C的溫度範圍分段取350個數據點(即1°C記錄一個數據)，將各試片取得的350個數據點之斜率平均後，即可獲得各試片於此溫度範圍的線熱膨脹係數(Coefficient of Liner Thermal Expansion，CLTE)。各試片測量平均後而得之線熱膨脹係數列於表1和表2中。
以實施例10為例，請參閱圖2所示，在150°C至500°C的溫度範圍內，實施例10中含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材的平均線熱膨脹係數為13.62×10
-6。
試驗例
3
：
含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材之
穩定測試
將實施例1至20與比較例1至7製得的含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材裁切為3吋的靶材，將該靶材置於持續通有50 sccm(Standard Cubic Centimeter per Minute)之氬氣流量、20毫托耳之真空度的磁控濺鍍機台(富臨科技所組裝)中，再以300W之功率預濺鍍該靶材600秒，以清除靶材表面的髒汙，獲得可供評估熄火(Misfire)穩定性的待測靶材。
接著，使該待測靶材置於通有50 sccm之氬氣流量、20毫托耳之真空度的濺鍍環境下，以150W之功率持續進行濺鍍製程，監測各待測靶材在濺鍍製程中是否有發生熄火的現象。
觀察各待測靶材於濺鍍製程中是否發生熄火的單一循環時間為15秒，於本試驗例中，各待測靶材的總循環次數係以待測靶材的使用率達10%時計算。
一般而言，單一循環時間內濺鍍製程中的穩定電壓為400 V至500 V。當單一循環的電壓超過800 V且持續時間大於150毫秒時，將該單一循環記錄為發生過衝(Overshoot)；而各待測靶材被記錄有發生過衝的單一循環次數佔總循環次數的比例超過5%時，則判定該待測靶材易發生熄火具有較差的濺鍍穩定性，在表1和表2中以「O」表示；若發生過衝的單一循環次數佔總循環次數的比例小於或等於5%時，則判定待測靶材發生熄火的機率在可接受的範圍內，具有良好的濺鍍穩定性，在表1和表2中以「X」表示。
含鈷鉻鉑硼錸層的製備
將實施例1至20的含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材置於通有50 sccm的氬氣流量、20毫托耳之真空度的磁控濺鍍機台中，以300 W的功率預濺鍍該含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材600秒，藉以清除實施例1至20的含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材表面上的髒汙，並獲得經預濺鍍處理之靶材。
接著，使該經預濺鍍處理之靶材置於通以50 sccm的氬氣流量、20毫托耳之真空度的濺鍍環境下，再以230 W的功率持續進行濺鍍製程15秒，可依序製得實施例21至40的含鈷鉻鉑硼錸層，實施例21至40的含鈷鉻鉑硼錸層的組分大致上分別與實施例1至20的含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材的組分相對應。所濺鍍而成之含鈷鉻鉑硼錸層可作為垂直式磁記錄媒體的覆蓋層，達到保護記錄層的功效。 表1：實施例1至17與比較例1至7所使用的原料粉末組分、燒結製程參數以及含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材的特性分析結果。
表2：實施例18至20所使用的原料粉末組分、燒結製程參數以及含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材的特性分析結果。
| 原料粉末之組分(at%) | 燒結製程參數 | 含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材特性分析結果 | ||||||||
| 鈷 | 鉻 | 鉑 | 硼 | 錸 | 方式 | 溫度/時間(°C/min) | 相數量 | 線熱膨脹係數 (150°C至500°C) | 熄火 | |
| 實施例1 | 72 | 2 | 30 | 4 | 4 | HP+HIP | 1100/90 | 2 | 11.72×10-6 | X |
| 實施例2 | 60.5 | 6.5 | 23 | 6 | 4 | HP+HIP | 1000/90 | 2 | 12.77×10-6 | X |
| 實施例3 | 59 | 4 | 23 | 6 | 8 | HP+HIP | 1050/90 | 2 | 12.58×10-6 | X |
| 實施例4 | 56.5 | 6.5 | 23 | 6 | 8 | SPS+HIP | 900/10 | 2 | 12.82×10-6 | X |
| 實施例5 | 56.5 | 6.5 | 23 | 6 | 8 | HIP | 1000/120 | 2 | 12.41×10-6 | X |
| 實施例6 | 54 | 18 | 20 | 4 | 4 | HP+HIP | 1100/60 | 2 | 13.12×10-6 | X |
| 實施例7 | 64 | 12 | 20 | 2 | 2 | HP+HIP | 1000/120 | 2 | 13.91×10-6 | X |
| 實施例8 | 61 | 12 | 20 | 2 | 5 | HP+HIP | 1050/60 | 2 | 13.55×10-6 | X |
| 實施例9 | 58 | 12 | 20 | 2 | 8 | HP+HIP | 1050/120 | 2 | 13.02×10-6 | X |
| 實施例10 | 58 | 10 | 16 | 14 | 2 | HP+HIP | 930/10 | 2 | 13.62×10-6 | X |
| 實施例11 | 56 | 10 | 16 | 14 | 4 | SPS+HIP | 850/10 | 2 | 13.05×10-6 | X |
| 實施例12 | 52 | 10 | 16 | 14 | 8 | HIP | 1050/120 | 2 | 12.71×10-6 | X |
| 實施例13 | 61 | 10 | 14 | 12 | 3 | HP+HIP | 930/100 | 2 | 13.44×10-6 | X |
| 實施例14 | 57 | 10 | 14 | 12 | 7 | HIP | 1050/120 | 2 | 12.56×10-6 | X |
| 實施例15 | 60 | 10 | 14 | 13 | 3 | HP+HIP | 930/100 | 2 | 13.10×10-6 | X |
| 實施例16 | 69 | 2 | 9 | 13 | 7 | HP+HIP | 950/100 | 2 | 13.84×10-6 | X |
| 實施例17 | 53 | 18 | 9 | 13 | 7 | SPS+HIP | 850/20 | 2 | 12.99×10-6 | X |
| 比較例1 | 69 | 1 | 24 | 2 | 4 | HP+HIP | 1100/90 | 2 | 14.12×10-6 | O |
| 比較例2 | 57 | 19 | 23 | 1 | 0 | HP+HIP | 1100/90 | 2 | 14.41×10-6 | O |
| 比較例3 | 75 | 4 | 8 | 12 | 1 | HP+HIP | 1100/90 | 2 | 14.97×10-6 | O |
| 比較例4 | 54 | 11 | 18 | 16 | 1 | HP+HIP | 1100/90 | 2 | 14.66×10-6 | O |
| 比較例5 | 52 | 6 | 18 | 12 | 12 | SPS+HIP | 900/10 | 3 | 12.54×10-6 | O |
| 比較例6 | 61.5 | 13.5 | 15 | 8 | 10 | SPS+HIP | 900/10 | 3 | 12.88×10-6 | O |
| 比較例7 | 50.5 | 6.5 | 33 | 1 | 9 | SPS+HIP | 900/10 | 3 | 13.78×10-6 | O |
| 原料粉末之組分(at%) | 燒結製程參數 | 含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材特性分析結果 | ||||||||||
| 鈷 | 鉻 | 鉑 | 硼 | 錸 | 添加元素 | 方式 | 溫度/時間(°C/min) | 相數量 | 線熱膨脹係數 (150°C至500°C) | 熄火 | ||
| 實施例18 | 58.5 | 6.5 | 23 | 6 | 4 | 鋱 | 2 | HP+HIP | 1000/90 | 2 | 12.48×10-6 | X |
| 實施例19 | 55.5 | 6.5 | 23 | 6 | 4 | 鈀 | 5 | HP+HIP | 1000/90 | 2 | 12.15×10-6 | X |
| 實施例20 | 59.5 | 6.5 | 23 | 6 | 4 | 鉿 | 1 | HP+HIP | 1000/90 | 2 | 12.67×10-6 | X |
實驗結果討論
根據上表1的結果可知，本發明藉由調控含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材的組成，不僅能確保實施例1至17的含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材皆僅保有兩個相的微結構，且其線熱膨脹係數皆小於14×10
-6。另根據上表2中相數量的結果可知，即便在含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材中摻混添加元素，藉由適當控制添加元素的種類及含量，仍可確保實施例18至20之含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材保有原本兩個相的微結構，而不會生成其他不想要的第三相，且其線熱膨脹係數不僅皆小於14×10
-6，更可進一步調降至小於13×10
-6。
反觀比較例1至7之相數量和線熱膨脹係數的結果可知，實施例1至4的含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材雖能保有兩個相的微結構，但其線熱膨脹係數皆大於14×10
-6；反之，比較例4至7之含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材之線熱膨脹係數雖能控制在14×10
-6，但其微結構中卻同時具有三個相結構。
由此可知，本發明藉由控制含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材的組成，不僅能確保實施例1至20之含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材皆能保有兩個相的微結構，避免第三相的生成，更能確保該等含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材之線熱膨脹係數皆小於14×10
-6；據此，本發明能解決第三相的生成劣化界面導熱性之問題，更可有效避免因結構不均勻、導熱效果不佳、蓄熱而發生熱膨脹變形等問題，從而確保含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材的濺鍍穩定性，降低濺鍍過程中發生熄火的機率。
更進一步分析含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材之組成可見，當硼元素的含量超出14 at%時，會使導熱效果不佳的硼化物增加，導致含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材容易因蓄熱而變形，致使比較例4之含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材的線熱膨脹係數高達14.66×10
-6。
由比較例2至4的結果可得知，當錸元素的含量小於2 at%，則無法有效降低含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材的線熱膨脹係數，使得比較例2至4含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材的線熱膨脹係數皆大於14.4×10
-6。
由比較例5至7的結果可得知，由於錸元素和其他元素間的互溶度有限，當錸元素的含量大於8 at%時，容易使含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材的微結構生成第三相，由表1的結果也可得知，比較例5至7的含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材中皆具有三個相，故會因結構不均勻而導致傳熱不易，提高濺鍍過程中發生熄火的機率。
此外，由比較例1的結果可得知，即便控制硼元素和錸元素的含量，但若未適當控制鉻元素的含量，則無法有效降低含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材的線熱膨脹係數，致使比較例1之含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材仍容易發生熄火的問題。
綜合上述，藉由控制含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材之組成，本發明的含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材可於添加硼元素和錸元素後仍然保有原本兩相的微結構，並可具有較低的線熱膨脹係數，藉此增加含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材於濺鍍穩定性，避免於濺鍍形成含鈷鉻鉑硼錸層時發生熄火的現象，影響含鈷鉻鉑硼錸層的品質及生產效率。
無
圖1為實施例13的含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材的掃描式電子顯微鏡影像圖。 圖2為實施例10的含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材的熱分析結果。
無
Claims (12)
- 一種含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材，其包括鈷、鉻、鉑、硼和錸，以該含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材之原子總數為基準，鈷之含量大於50原子百分比，鉻之含量大於或等於2原子百分比且小於或等於18原子百分比，鉑之含量大於或等於9原子百分比且小於或等於30原子百分比，硼之含量大於或等於2原子百分比且小於或等於14原子百分比，錸之含量大於或等於2原子百分比且小於或等於8原子百分比。
- 如請求項1所述之含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材，其中該含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材於150°C至500°C溫度範圍的線熱膨脹係數小於或等於14×10 -6。
- 如請求項1所述之含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材，其中該含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材包括一添加元素，該添加元素為鉿、鈀、釔、釹、鋱、鉭或其組合，以該含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材之原子總數為基準，該添加元素之含量大於0原子百分比且小於或等於5原子百分比。
- 如請求項3所述之含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材，其中該含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材於150°C至500°C溫度範圍的線熱膨脹係數小於或等於13×10 -6。
- 一種含鈷鉻鉑硼錸層，其包括鈷、鉻、鉑、硼和錸，以該含鈷鉻鉑硼錸層之原子總數為基準，鈷之含量大於50原子百分比，鉻之含量大於或等於2原子百分比且小於或等於18原子百分比，鉑之含量大於或等於9原子百分比且小於或等於30原子百分比，硼之含量大於或等於2原子百分比且小於或等於14原子百分比，錸之含量大於或等於2原子百分比且小於或等於8原子百分比。
- 如請求項5所述之含鈷鉻鉑硼錸層，其中該含鈷鉻鉑硼錸層包括一添加元素，該添加元素為鉿、鈀、釔、釹、鋱、鉭或其組合，以該含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材之原子總數為基準，該添加元素之含量大於0原子百分比且小於或等於5原子百分比。
- 如請求項5所述之含鈷鉻鉑硼錸層，其中該含鈷鉻鉑硼錸層是由如請求項1至4中任一項所述之含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材所製成。
- 一種含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材的製法，其包括： 齊備一原料粉末，該原料粉末中包含鈷、鉻、鉑、硼和錸，以整體原料粉末之原子總數為基準，鈷之含量大於50原子百分比，鉻之含量大於或等於2原子百分比且小於或等於18原子百分比，鉑之含量大於或等於9原子百分比且小於或等於30原子百分比，硼之含量大於或等於2原子百分比且小於或等於14原子百分比，錸之含量大於或等於2原子百分比且小於或等於8原子百分比； 令該原料粉末於800°C至1300°C的溫度下燒結，獲得該含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材。
- 如請求項8所述之製法，其中該原料粉末包括一添加元素，該添加元素為鉿、鈀、釔、釹、鋱、鉭或其組合，以該原料粉末之原子總數為基準，該添加元素之含量大於0原子百分比且小於或等於5原子百分比。
- 如請求項8所述之製法，其中該原料粉末為單一預合金粉末。
- 如請求項8至10中任一項所述之製法，其中燒結獲得該含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材的步驟包括： 以熱壓成型法、等離子體燒結成型法、熱均壓成型法或其組合燒結該原料粉末，製得該含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材。
- 如請求項11所述之製法，其中該製法包括以封罐法壓實該原料粉末，再以熱均壓成型法燒結該原料粉末，以製得該含鈷鉻鉑硼錸濺鍍靶材。
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