[发明专利]一种高致密度ITO旋转靶的烧结方法

说明书

一种高致密度ITO旋转靶的烧结方法，包括将原料制成ITO旋转靶素坯的步骤和将ITO旋转靶素坯在氧气氛烧结炉中烧制成ITO旋转靶材的步骤。在烧制之前，先在承烧板上放置陶瓷素坯，然后将ITO旋转靶素坯放在陶瓷素坯上，并使ITO旋转靶素坯的底面与陶瓷素坯完全接触，以便在烧制过程中使ITO旋转靶素坯和陶瓷素坯同步收缩，以此消除或减少两者之间的相对位移，从而消除或减少收缩阻力的影响，改善旋转靶顶部和底部收缩不一致的现象，提供靶材均匀性和相对密度。旋转靶各个部位的相对密度之差不大于0.1%，各个部位的内径之差不大于0.2%。

技术领域

本发明涉及一种陶瓷旋转靶的制备工艺，具体地说是一种高纯度高密度ITO旋转靶的烧结方法。

背景技术

ITO薄膜是一种很好的透明电极材料，被广泛应用于平板显示等领域。随着显示行业的崛起和迅速发展，ITO靶材的应用也越来越广泛。目前使用的ITO靶材主要有平面靶和旋转靶，相对于平面靶，旋转靶的优势是：1）使用效率高（70%以上）；2）每单位面积可输入的功率大，从而能够得到较高的成膜速度；3）镀膜过程稳定性好。

但是，ITO旋转靶的制备较为困难，尤其是烧结过程靶材收缩均匀性的控制。旋转靶为薄壁中空结构，如果烧结工艺控制不当，就很容易导致局部收缩过快，出现收缩不均匀的现象；另外，旋转靶烧结时，收缩会导致旋转靶与承烧板之间产生相对位移。而由于旋转靶的重力全部施加在其底部与承烧板的接触面上，导致靶材底部与承烧板之间存在较大的收缩阻力，从而造成旋转靶顶部和底部的收缩不一致。这些收缩不均匀的现象，会导致旋转靶局部密度偏低，靶材均匀性差，从而在镀膜过程中，出现结瘤和开裂，影响镀膜性能。另外，收缩不均匀也会导致旋转靶烧结形变量大，加工难度大的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服旋转靶烧结过程中各部位收缩不一致，靶材均匀性差的缺陷，提供一种高致密度ITO旋转靶的烧结方法。

本发明为了解决上述技术问题采用的技术方案是：一种高致密度ITO旋转靶的烧结方法，包括将原料制成ITO旋转靶素坯的步骤和将ITO旋转靶素坯在氧气氛烧结炉中烧制成ITO旋转靶材的步骤。在烧制之前，先在承烧板上放置陶瓷素坯，然后将ITO旋转靶素坯放在陶瓷素坯上，并使ITO旋转靶素坯的底面与陶瓷素坯完全接触，以便在烧制过程中使ITO旋转靶素坯和陶瓷素坯同步收缩，以减少ITO旋转靶素坯底部烧结收缩的阻力。

进一步的，所述的陶瓷素坯为氧化铟、氧化锡或氧化铟锡中的任意一种。陶瓷素坯为平板状，厚度为5—20mm，其形状可以为圆形、方形、环形等，并能将ITO旋转靶素坯的底面完全遮住。

进一步的，陶瓷素坯可以用氧化铟锡ITO平面靶素坯，该氧化铟锡ITO平面靶素坯和ITO旋转靶素坯中In₂O₃:SnO₂=90—97:3—10。

进一步的，放置的陶瓷素坯可以是一块，也可以在承烧板上叠放多块陶瓷素坯，ITO旋转靶素坯放置在最上层的陶瓷素坯上。

进一步的，所述ITO旋转靶素坯与陶瓷素坯的相对密度之差不大于5%。ITO旋转靶素坯和陶瓷素坯的相对密度均大于60%。

进一步的，陶瓷素坯和ITO旋转靶素坯放入烧结炉后，向烧结炉内通入氧气并保持在0.3—0.8MPa的压力，升温至1500—1700℃后保温20—60小时，使ITO旋转靶素坯烧结成ITO旋转靶材。

烧结炉内的升温过程为：以2—6℃/min升温至600—800℃，保温5—10小时后，再以0.5—3℃/min升温至1300—1400℃，保温10—20小时，之后以0.5—2℃/min升温至1500—1700℃。