[发明专利]一种高纯铝旋转靶材的制造方法

说明书

本发明涉及一种高纯铝旋转靶材的制造方法，包括步骤：选取高纯铝圆锭，对其进行热穿孔挤压处理，得到高纯铝管坯；然后进行矫直、退火处理；选取铝合金为靶材端头材料，对其进行表面硬质氧化处理，得到铝合金端头；将高纯铝管坯铝合金端头进行焊接，得到高纯铝旋转靶材。通过本发明制得的高纯铝旋转靶材，其显微组织内部的裂纹、气孔、疏松、夹杂、分层等缺陷大大较少，显微组织细小均匀，晶粒度尺寸不大于100微米；其通过氦质谱测漏仪测量的泄漏率数值≤5×10^‑10Pa·m³/s；其长度、宽度和厚度方向的尺寸公差以及整体平面度形位公差低至0.05mm，表面粗糙度小于Ra 0.4μm，加工精度满足用户要求。

技术领域

本发明涉及TFT靶材制造领域，尤其涉及一种高纯铝旋转靶材的制造方法。

背景技术

高纯铝通常指纯度(铝含量)大于99.8％的铝，高纯铝靶材是薄膜晶体管(TFT)行业不可缺少的镀膜材料，用于玻璃基板上导电层薄膜的施镀。目前，大多数磁控溅射镀膜厂家使用的高纯铝靶材属于平面靶，它的材料利用率很低，仅有占总质量20％左右的材料得到利用；与此相对应，高纯铝旋转靶的使用率则可以达到75％左右。而且，如果以KW*h来衡量靶材的寿命，则旋转靶的寿命要比平面靶的寿命大约长5倍。近年来随着液晶屏幕尺寸的不断增大，与之对应的平面溅射高纯铝靶材也就必须随之增大其自身的长和宽。而如果采用旋转的高纯铝旋转靶材，屏幕的宽度则仅由铝管的长度决定，而屏幕的长度则不受限制。因此使用旋转靶材就可以简化镀膜工艺、提高镀膜质量以及大幅度降低磁控溅射镀膜的成本。

由于制造高纯铝靶材在技术上对于高纯材料的制备、材料加工工艺的过程控制都有较大的难度，目前国内的高纯铝旋转靶的市场基本上被日本、美国、德国、法国、韩国等外国公司控制。本发明就是针对材料加工的过程控制而提出的。

现有技术采用以下工艺参数制造内径113mm、外径157mm、长度3145mm的高纯铝管坯：挤压坯料直径251mm、长度500mm，挤压温度400℃，挤压后空冷；退火温度100～400℃、保温30min。通过该工艺可以挤压出发明者所述规格的高纯铝的管坯，但由于采用的挤压机的最大挤压力偏低，只有2500T，显著地限制了产品的生产规格以及质量的提高。首先，这导致它不能生产现在国内8.5代磁控溅射生产线需要的外径172mm、内径125mm、长度2850mm的管坯；其次，挤压力偏低导致材料的挤压比偏小，管坯的挤压变形不易均匀，管坯的晶粒尺寸不易被细化和均匀一致化；第三，挤压温度偏高，挤压后又是自然空冷，不易控制材料挤压变形后再结晶过程中晶粒的长大。因此，按此工艺只能生产晶粒度不小于200微米的高纯铝旋转靶坯，而现在国内的8.5代线的用户普遍要求管坯的晶粒尺寸不大于100微米，并且晶粒尺寸分布在整体上要均匀一致；此外，该工艺产品的两端采用的是高纯铝材料，强度和硬度太低和太软，容易在使用中发生变形和磨损；最后，该工艺未涉及靶材生产后续过程中必须的探伤、测漏、真空无尘包装等处理工艺过程，不利于用户使用。

发明内容

基于此，本发明的目的在于，提供一种高纯铝旋转靶材的制造方法，用以生产出高品质的TFT用高纯铝旋转靶材，其显微组织结构内部缺陷少，晶粒细化均匀，表面粗糙度低。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种高纯铝旋转靶材的制造方法，包括以下步骤：

S1：选取高纯铝圆锭为靶材原料，对其进行热穿孔挤压处理，得到高纯铝管坯；

S2：对步骤S1所得高纯铝管坯进行矫直处理；

S3：对步骤S2矫直处理后的高纯铝管坯进行退火处理；

S4：选取铝合金为靶材端头材料，对其进行表面硬质氧化处理，得到铝合金端头；

S5：将步骤S3退火处理后的高纯铝管坯与步骤S4所得铝合金端头进行焊接，得到高纯铝旋转靶材。