一种具有冷却孔的钛铝合金凹陷靶材制造技术

本发明专利技术涉及镀膜加工、制造技术领域，尤其涉及一种具有冷却孔的钛铝合金凹陷靶材。包括由钛铝合金制成的靶材本体，凹陷底面，安装孔，降温孔，所述降温孔在所述靶材本体内部联通至所述安装孔；还包括由黄铜制成的冷却底座，安装限位圈，出流孔，中空的连接螺栓，所述连接螺栓可与所述安装孔配合安装。本发明专利技术首先采用了安装孔、降温孔与安装螺栓、出流孔配合的内部液冷冷却流路，实现靶材内部的一次冷却；本发明专利技术采用靶材本体与底盘材料间相配合的接触表面非平整，扩大了两者间的接触面积，提高接触散热的效率，解决了现有技术存在凹陷靶材定位安装复杂、冷却效果不足、成型晶粒的致密性、色泽和硬度不足以及晶间组织均匀性差的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种具有冷却孔的钛铝合金凹陷靶材
本专利技术涉及镀膜加工、制造
，尤其涉及一种具有冷却孔的钛铝合金凹陷靶材。
技术介绍
镀膜靶材是通过磁控溅射、多弧离子镀或其他类型的镀膜系统在适当工艺条件下溅射在基板上形成各种功能薄膜的溅射源。各种类型的溅射薄膜材料在半导体集成电路(VLSI)、光碟、平面显示器以及工件的表面涂层等方面都得到了广泛的应用。20世纪90年代以来，溅射靶材及溅射技术的同步发展，极大地满足了各种新型电子元器件发展的需求。例如，在半导体集成电路制造过程中，以电阻率较低的铜导体薄膜代替铝膜布线：在平面显示器产业中，各种显示技术(如LCD、PDP、OLED及FED等)的同步发展，有的已经用于电脑及计算机的显示器制造；在信息存储产业中，磁性存储器的存储容量不断增加，新的磁光记录材料不断推陈出新这些都对所需溅射靶材的质量提出了越来越高的要求，需求数量也逐年增加。随着微电子等高科技产业的高速发展，互联线要求宽度越来越小，质量越来越高，特别是对集成电路用溅射薄膜的要求更高。由于靶材的晶粒直径和分布均匀性已被认为是影响薄膜沉积率的关键因素，因此，对镀膜质量的严格要求反映到溅射靶材时，即为对溅射靶材的微观结构及化学纯度的高要求，要求溅射靶材必须具有高纯度、低偏析和细结晶。在普通铸造条件下，由于冷却速度慢，导致晶粒尺寸粗大，第二相富集，靶材结构不均匀。提高冷却速度，实现快速凝固，可以细化晶粒，使第二相结晶后合金的成分和组织更均匀。靶材温度高，不利于稳定的输出等离子体，现有的阴极靶降温装置多采用水冷降温，其方法是在靶材背面通循环水，使得靶材保持较低温度。在生产过程中，随着靶材的消耗，需要经常更换靶材，防止冷却水进入真空腔体，因此，这种方式更换靶材十分不方便，真空腔体极其容易进水，稍有不慎冷却水进入真空腔体，严重影响真空，大大降低镀膜质量，同时这也给更换靶材带来了极大的麻烦，再加上真空腔体上小圆弧靶数量少则几个多则几十个，这就更进一步增加了工作的繁琐程度，影响了生产效率的提高。
技术实现思路
本专利技术的至少一个目的是提出一种一种具有冷却孔的钛铝合金凹陷靶材，解决了现有技术存在凹陷靶材定位安装复杂、冷却效果不足、成型晶粒的致密性、色泽和硬度不足以及晶间组织均匀性差的技术问题。本专利技术提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：本专利技术提供的一种具有冷却孔的钛铝合金凹陷靶材，其特征在于：包括整体呈圆柱型的靶材本体(1)，所述靶材本体(1)由钛铝合金制成，所述靶材本体(1)上底面具有一个外缘凸起、中心凹陷的凹陷底面(11)，所述靶材本体(1)与所述凹陷表面(11)相对的下底面(14)中心具有一个安装孔(12)，所述靶材本体(1)的圆柱侧面具有不止一个降温孔(13)，所述降温孔(13)在所述靶材本体(1)内部联通至所述安装孔(12)；还包括一个整体呈圆盘型冷却底座(2)，所述冷却底座(2)由黄铜制成，所述冷却底座(2)上底面(22)的外圆周处具有一圈安装限位圈(21)，所述安装限位圈(21)的高度小于所述靶材本体(1)的高度，所述安装限位圈(21)的圆周上具有与所述降温孔(13)配套的出流孔(24)，所述冷却底座(2)的上底面(22)中心具有中空的连接螺栓(23)，所述连接螺栓(23)可与所述安装孔(12)配合安装。进一步的，作为本专利技术的一种改进，一种具有冷却孔的钛铝合金凹陷靶材，其特征在于：在安装状态下，所述靶材本体(1)的所述下底面(14)与所述冷却底座(2)的所述上底面(22)紧密贴合，所述靶材本体(1)的所述安装孔(12)与所述冷却底座(2)的所述连接螺栓(23)相互联通并呈过盈配合，所述靶材本体(1)的所述降温孔(13)与所述冷却底座(2)的所述出流孔(24)一一联通并呈过盈配合；在加工状态下，随着温度升高，所述靶材本体(1)与所述冷却底盘(2)由于材料差异导致的不同热胀冷缩率，所述靶材本体(1)会相对于所述冷却底盘(2)膨胀并卡紧与安装空间中，所述过盈配合联通的安装孔(12)与连接螺栓(23)以及降温孔(13)与出流孔(24)在560℃以上的温度呈过度配合，此时冷却液可从所述中空的连接螺栓(23)流至所述安装孔(12)，再由所述安装孔(12)流入所述降温孔(13)，最后从降温孔(13)流入到出流孔(24)中。进一步的，作为本专利技术的一种改进，一种具有冷却孔的钛铝合金凹陷靶材，其特征在于：所述靶材本体(1)的下底面(14)为非平整表面，所述冷却底盘(2)的上底面(22)为与所述靶材本体(1)的下底面(14)相啮合的非平整表面。进一步的，作为本专利技术的一种改进，其特征在于：所述冷却底盘(2)的上底面(22)与所述靶材本体(1)的下底面(14)为具有圆弧状外凸结构的非平整表面。进一步的，作为本专利技术的一种改进，其特征在于：所述具有圆弧状外凸结构的非平整表面的圆弧以上底面(22)或下底面(14)的中心为原点呈螺旋扩散状向圆周延伸。进一步的，作为本专利技术的一种改进，其特征在于：所述具有圆弧状外凸结构的非平整表面的圆弧以上底面(22)或下底面(14)的中心为原点呈同心圆状向圆周扩散。进一步的，作为本专利技术的一种改进，其特征在于：所述具有圆弧状外凸结构的非平整表面的圆弧以呈中心对称的两点为圆心分别形成两簇同心圆状向圆周扩散。进一步的，作为本专利技术的一种改进，其特征在于：所述冷却底盘(2)上的所述出流孔(24)以及所述连接螺栓(23)形成内部流体通路，冷却也可从所述出流孔(24)回流至所述连接螺栓(23)。进一步的，作为本专利技术的一种改进，其特征在于：所述冷却底盘(2)上的所述出流孔(24)以及所述连接螺栓(23)分别连接至外部的冷却液源，冷却液可从冷却液源流入所述连接螺栓(23)，并从所述出流孔(24)流回冷却液源。基于上述技术方案，本专利技术实施例至少可以产生如下技术效果：本专利技术首先采用了安装孔、降温孔与安装螺栓、出流孔配合的内部液冷冷却流路，实现靶材内部的一次冷却，较自然冷却相比，具有冷却速率快，冷却效果好，冷却由内向外，整体温度分布较均匀的有益技术效果；其次，本专利技术采用了过盈的尺寸配合，方便嵌套配合安装，而且依据靶材材料——钛铝合金，选择了散热能力较好且热胀冷缩率相对较小的黄铜作为冷却底盘材料，使加工过程中在高温的作用下，原有的过盈配合变为过度配合，实现靶材本体与冷却底盘的紧密贴合与管路之间的密封连接；第三，本专利技术采用靶材本体与底盘材料间相配合的接触表面非平整，扩大了两者间的接触面积，提高接触散热的效率；最后，通过实验比对冷却液的液冷与接触表面的接触冷却效果对溅射结果的影响，修正接触表面的非平整图形，使接触冷却形成对液冷效果的弥补，以提高产品的晶间组织均匀一致性。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术实施例所提供的一种具有冷却孔的钛铝合金凹陷靶材的上底面视角示意图；图2为本专利技术实施例所提供的一种具有冷却孔的钛铝合金凹陷靶材的下底面视角示意图；图3为本专利技术实施例所提供的一种具有冷却孔的钛铝合金凹陷靶材的冷却底座示意图；图4为本专利技术实施例所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有冷却孔的钛铝合金凹陷靶材，其特征在于：包括整体呈圆柱型的靶材本体(1)，所述靶材本体(1)由钛铝合金制成，所述靶材本体(1)上底面具有一个外缘凸起、中心凹陷的凹陷底面(11)，所述靶材本体(1)与所述凹陷表面(11)相对的下底面(14)中心具有一个安装孔(12)，所述靶材本体(1)的圆柱侧面具有不止一个降温孔(13)，所述降温孔(13)在所述靶材本体(1)内部联通至所述安装孔(12)；还包括一个整体呈圆盘型冷却底座(2)，所述冷却底座(2)由黄铜制成，所述冷却底座(2)上底面(22)的外圆周处具有一圈安装限位圈(21)，所述安装限位圈(21)的高度小于所述靶材本体(1)的高度，所述安装限位圈(21)的圆周上具有与所述降温孔(13)配套的出流孔(24)，所述冷却底座(2)的上底面(22)中心具有中空的连接螺栓(23)，所述连接螺栓(23)可与所述安装孔(12)配合安装。

【技术特征摘要】
1.一种具有冷却孔的钛铝合金凹陷靶材，其特征在于：包括整体呈圆柱型的靶材本体(1)，所述靶材本体(1)由钛铝合金制成，所述靶材本体(1)上底面具有一个外缘凸起、中心凹陷的凹陷底面(11)，所述靶材本体(1)与所述凹陷表面(11)相对的下底面(14)中心具有一个安装孔(12)，所述靶材本体(1)的圆柱侧面具有不止一个降温孔(13)，所述降温孔(13)在所述靶材本体(1)内部联通至所述安装孔(12)；还包括一个整体呈圆盘型冷却底座(2)，所述冷却底座(2)由黄铜制成，所述冷却底座(2)上底面(22)的外圆周处具有一圈安装限位圈(21)，所述安装限位圈(21)的高度小于所述靶材本体(1)的高度，所述安装限位圈(21)的圆周上具有与所述降温孔(13)配套的出流孔(24)，所述冷却底座(2)的上底面(22)中心具有中空的连接螺栓(23)，所述连接螺栓(23)可与所述安装孔(12)配合安装。2.根据权利要求1所述的一种具有冷却孔的钛铝合金凹陷靶材，其特征在于：在安装状态下，所述靶材本体(1)的所述下底面(14)与所述冷却底座(2)的所述上底面(22)紧密贴合，所述靶材本体(1)的所述安装孔(12)与所述冷却底座(2)的所述连接螺栓(23)相互联通并呈过盈配合，所述靶材本体(1)的所述降温孔(13)与所述冷却底座(2)的所述出流孔(24)一一联通并呈过盈配合；在加工状态下，随着温度升高，所述靶材本体(1)与所述冷却底盘(2)由于材料差异导致的不同热胀冷缩率，所述靶材本体(1)会相对于所述冷却底盘(2)膨胀并卡紧与安装空间中，所述过盈配合联通的安装孔(12)与连接螺栓(23)以及降温孔(13)与出流孔(24)在560℃以上的温度呈过度配合，此时冷却液可从所述中空的连接螺栓(23...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨延昌，王辰，
申请(专利权)人：宝鸡市创信金属材料有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61