[发明专利]一种真空溅射镀膜用硅铝合金中空旋转靶材的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种靶材的制备方法，具体地说是真空溅射镀膜用硅铝合金中空旋转靶材的制备方法。

背景技术

真空镀膜技术既是应用广泛的工程技术，又是一门各学科交叉的边缘学科。近年来越来越受到表面处理、表面镀膜行业重视，成为一种重要的表面加工技术。目前，真空溅射镀膜用硅铝合金靶已在电子工业领域和玻璃镀膜行业得到广泛的应用。通过表面与薄膜技术与工程的优化设计与实施，赋予材料表面具有新的机械功能、装饰功能和特殊功能(包括声、光、电、磁及其转换和各种特殊的物理、化学性能)。

应用真空镀膜技术必须先对所需要使用的膜层制备特定靶材，然后利用电子束、离子束或磁控溅射方式轰击靶材，沉积得到所需要的膜层。硅铝合金就是一种具有特殊性能的靶材，它有介于金属与陶瓷之间的半导体特性，所制得的膜层电阻率高，可以用于玻璃行业制备特殊性能的镀膜玻璃，如LOW-E玻璃，也可用作芯片、集成电路或微电子电路器件的封装层。目前，镀膜玻璃多采用磁控溅射制备而成，溅射阴极靶材的制备直接影响着镀膜玻璃的制备，因此，提供一种新型玻璃镀膜用中空旋转靶材及其制备方法，具有重要的工业应用价值。

平面磁控溅射靶是目前应用最多的溅射源，硅铝合金平面靶主要采用粉末烧结技术制得，如冷压烧结或热压烧结制得板坯，然后通过与铜背板或不锈钢背板钎焊来制成阴极靶材。但是平面靶材的利用率很低，一般约为30％，为了提供靶材的利用率，降低成本，节约能源，镀膜设备公司开发出了旋转靶材，可将靶材的利用率提高至70％左右，大量节约镀膜成本，因而旋转靶材在镀膜行业开始得到了广泛的应用。目前，旋转靶材的制备工艺主要为热喷涂法和熔铸法：

(1)喷涂法

喷涂法制备金属靶材是利用等离子电弧将靶材材料加热到熔融或半熔融状态，借助高速气体将其雾化形成小的液滴，并加速喷射到衬管或衬板上，快速冷却凝固成金属单质或合金靶材的过程。然而，组织的疏松多孔性是热喷涂所得靶材的重大缺陷。在热喷涂过程中，靶材源材料和空气中的氧气、氮气大面积接触，即使是低压或真空等离子喷涂技术，也不能避免合金靶材中氧化物和氮化物的产生。疏松多孔组织吸附的杂质、湿气妨碍高真空的迅速获得，容易导致溅射过程中放电，靶材表面瞬时高温易于使松散颗粒团状掉落，污染被镀件表面，影响镀件质量和镀膜产品的合格率。

(2)熔铸法

熔铸法制备的靶材结构致密，不易被杂质、湿气吸附，高纯度的金属元素稳定溅射，从而降低镀膜设备故障率和镀膜产品不良率，而且，靶材的高密度决定了更好的导热效果、更多的可溅射材料和更长的使用寿命。但是，利用熔铸法很难制备硅含量较高的硅铝合金，硅含量比例较高的硅铝合金采用熔铸工艺制备时，熔炼温度很高，在1200～1600℃，材料氧化严重，而且由于硅、铝元素的熔点相差很大，在冷却结晶时硅相的偏析很严重，合金铸造的缩孔、疏松、气孔等缺陷也很严重，根本无法作为靶材使用。另外，由于硅铝合金性脆，容易出现由铸造应力引起的裂纹。目前不采用熔铸方式制备硅含量较高的硅铝合金中空旋转靶材。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种组织致密少孔、硅含量较高的真空溅射镀膜用硅铝合金中空旋转靶材。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案流程为原料硅粉、铝粉——混料——装套——高真空加热除气、封焊——热等静压成型——机加工——成品，

具体步骤如下：

1)将硅粉和铝粉按硅粉含量大于50％(重量)的比例混合4～16小时；

2)将混合后的硅粉和铝粉装入包套容器，在200～500℃下进行高真空加热除气；

3)将包套容器封焊，再采用热等静压加压烧结成型，热等静压的成型温度为800～1300℃，压力为80～150MPa，加压保温时间为1～6小时；

4)经热等静压成型后的硅铝合金直接与包套容器中的衬管达到固态结合，构成真空溅射镀膜用靶材模组；

5)最后将坯料按照要求机加工至成品。

为保证成品的合格率和产品的质量，所述步骤1)中硅粉、铝粉的颗粒度均为20～150μm，所述硅粉的纯度在99.9％以上，所述铝粉的纯度在99.95％以上。

所述步骤1)中混料为球磨混合或普通机械混合。