高致密度的硅铝旋转靶材的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高致密度的硅铝旋转靶材的制备方法，包括制备喷涂粉末、预处理靶材背管、对靶材背管喷涂打底层、用等离子喷涂工艺在靶材背管上制备硅铝靶材等步骤。其中，制备喷涂粉末的方法为：以质量百分比计，将90％‑92％的硅粉与8％‑10％的铝粉混合后，在V型混粉机中均匀混粉4‑6小时，然后在90—110°的烘干箱中烘干4‑6小时。本发明专利技术的优点是：工艺简单、所制备的靶材品质较佳。

Preparation method of high density silicon aluminum rotary target

The invention discloses a preparation method of a high density silicon-aluminum rotating target material, including the steps of preparing a spraying powder, pretreatment of a target material backpipe, spraying a bottom layer on the target material backpipe, and preparing a silicon-aluminum target material on the target material backpipe by a plasma spraying process. Among them, the method of preparing spraying powder is as follows: mixing 90%92% silicon powder with 8%10% aluminum powder by mass percentage, mixing powder evenly in V-type mixer for 4_6 hours, then drying in 90-110 degree oven for 4_6 hours. The invention has the advantages of simple process and better quality of the target material.

【技术实现步骤摘要】
高致密度的硅铝旋转靶材的制备方法
本专利技术涉及靶材
，尤其是涉及一种高致密度的硅铝旋转靶材的制备方法。
技术介绍
磁控溅射技术是一种先进的高质量薄膜沉积手段。其工作原理为：电子在电场的作用下加速飞向基片的过程中与溅射气体原子发生碰撞，电离出大量的正离子和电子。电子飞向基片，而正离子在电场的作用下加速轰击靶材，溅射出大量的靶材原子，呈中性的靶原子(或分子)沉积在基片上最终形成所需的薄膜。硅(Si)基溅射靶材是众多溅射靶材中发展最为迅速且应用较广的一种靶材。Si是一种传统的半导体材料，近几年由于磁控溅射制备薄膜技术的发展使得其在很多领域得到新的应用。目前磁控溅射沉积的硅基薄膜已经应用在触摸传感器、建筑节能用Low-E玻璃，以及汽车镀膜玻璃等领域。磁控溅射用硅铝靶材一般通过等离子喷涂工艺制成，但所制得靶材致密度较低，相对密度只有90％左右。低密度的靶材在溅射过程中易出现结瘤、掉粉等缺陷，影响镀膜产品的质量和生产稳定性。申请公布号为CN106498350A的中国专利技术专利申请：硅铝溅射靶材的制备方法，公开了一种通过真空大气等离子喷涂技术，制得相对密度达97％的硅铝靶材。但该专利中并未陈述其利用这种方法实际制备靶材的密度。并且真空等离子喷涂较大气等离子喷涂，增加了背管预热、抽真空、充入惰性保护气体等一系列步骤，工艺复杂且成本较高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高致密度的硅铝旋转靶材的制备方法，它具有工艺简单、所制备的靶材品质较佳的特点。本专利技术所采用的技术方案是：高致密度的硅铝旋转靶材的制备方法，包括以下步骤：(1)制备喷涂粉末；(2)预处理靶材背管；(3)对靶材背管喷涂打底层；(4)用等离子喷涂工艺在靶材背管上制备硅铝靶材。所述步骤(1)中，制备喷涂粉末的方法为：以质量百分比计，将90％-92％的硅粉与8％-10％的铝粉混合后，在V型混粉机中均匀混粉4-6小时，然后在90—110°的烘干箱中烘干4-6小时。所述硅粉纯度不低于99.9％，该硅粉中，以质量百分比计，20％-50％的硅粉的粒度为125-160μm，其余硅粉粒度为45-125μm。所述铝粉纯度不低于99.9％、粒度为75-100μm。所述步骤(2)中，预处理靶材背管的方法为：超声波清洗，然后喷砂粗化。所述步骤(3)中，对靶材背管喷涂打底层为：采用电弧喷涂法在靶材背管表面喷涂镍铝合金。所述步骤(4)中，用等离子喷涂工艺在靶材背管上制备硅铝靶材的过程中，喷涂工装的主轴转速为200-240r/min，喷枪与背管间的喷涂距离控制为100-130mm，喷枪的移动速度为2000—2400mm/min。所述步骤(4)中，用等离子喷涂工艺在靶材背管上制备硅铝靶材的过程中，控制靶材表面温度不超过90℃。本专利技术和现有技术相比所具有的优点是：工艺简单、所制备的靶材品质较佳。本专利技术的高致密度的硅铝旋转靶材的制备方法所制备的靶材结构致密、成分均匀、导电性好、无裂纹，其喷涂长度和直径不受限制，厚度可达13mm，相对密度不低于93％，且本专利技术提供的制备方法，生产过程简单便捷，成本较低。具体实施方式实施例1高致密度的硅铝旋转靶材的制备方法，具体为在外径133mm，长度850mm的靶材背管上，喷涂不低于4mm厚的硅铝靶材。包括以下步骤：(1)制备喷涂粉末；(2)预处理靶材背管；(3)对靶材背管喷涂打底层；(4)用等离子喷涂工艺在靶材背管上制备硅铝靶材。其中：步骤(1)中，制备喷涂粉末的方法为：以质量百分比计，将90％的硅粉与10％的铝粉混合后，在V型混粉机中均匀混粉4小时，然后在90°的烘干箱中烘干4小时。同时，采用的硅粉纯度不低于99.9％。该硅粉中，以质量百分比计，20％的硅粉的平均粒度为125μm，其余硅粉的平均粒度为45μm。铝粉纯度不低于99.9％、平均粒度为75μm。步骤(2)中，预处理靶材背管的方法为：将硅铝靶材在超声波清洗机中超声波清洗40分钟，然后喷砂粗化。步骤(3)中，对靶材背管喷涂打底层为：采用电弧喷涂法在靶材背管表面喷涂厚度为0.1mm镍铝合金。电弧喷涂的具体工艺参数可以见表1：表1电弧喷涂打底层的工艺参数工艺参数电压电流丝材直径送丝速度喷涂压力参数值40V350A2.5mm130mm/s0.5MPa步骤(4)中，用等离子喷涂工艺在靶材背管上制备硅铝靶材的过程中，喷涂工装的主轴转速为200r/min，喷枪与背管间的喷涂距离控制为100mm，喷枪的移动速度为2000mm/min。步骤(4)中，用等离子喷涂工艺在靶材背管上制备硅铝靶材的过程中，控制靶材表面温度不超过90℃。比如，综合运用水冷管与压缩气体冷却喷涂靶材。本实施例1制备的硅铝旋转靶材为黑色，厚度4.2mm，用阿基米德排水法检测密度为2.201g/cm3，相对密度为93.3％，电阻率为11.7mΩ.cm，说明其结构致密、导电性较好，且检测无裂纹。同时，与真空等离子喷涂等方式比较，本实施例的制备方法无需进行抽真空、充保护气体等步骤，从而成本较低、生产过程简单便捷。本实施例引入在V型机中进行混粉的步骤，确保产品成分较为均匀。实施例2高致密度的硅铝旋转靶材的制备方法，具体为在外径133mm，长度3191mm的靶材背管上，喷涂不低于9mm厚的硅铝靶材。包括以下步骤：(1)制备喷涂粉末；(2)预处理靶材背管；(3)对靶材背管喷涂打底层；(4)用等离子喷涂工艺在靶材背管上制备硅铝靶材。其中：步骤(1)中，制备喷涂粉末的方法为：以质量百分比计，将91％的硅粉与9％的铝粉混合后，在V型混粉机中均匀混粉5小时，然后在100°的烘干箱中烘干5小时。同时，采用的硅粉纯度不低于99.9％。该硅粉中，以质量百分比计，35％的硅粉的平均粒度为135μm，其余硅粉平均粒度为80μm。铝粉纯度不低于99.9％、平均粒度为80μm。步骤(2)中，预处理靶材背管的方法为：将硅铝靶材在超声波清洗机中超声波清洗30分钟，然后喷砂粗化。步骤(3)中，对靶材背管喷涂打底层为：采用电弧喷涂法在靶材背管表面喷涂厚度为0.2mm镍铝合金。电弧喷涂的具体工艺参数可以见表2：表2电弧喷涂打底层的工艺参数工艺参数电压电流丝材直径送丝速度喷涂压力参数值40V370A2.5mm150mm/s0.5MPa步骤(4)中，用等离子喷涂工艺在靶材背管上制备硅铝靶材的过程中，喷涂工装的主轴转速为230r/min，喷涂距离110mm，喷枪的移动速度为2200mm/min，步骤(4)中，用等离子喷涂工艺在靶材背管上制备硅铝靶材的过程中，控制靶材表面温度不超过90℃。比如，综合运用水冷管与压缩气体冷却喷涂靶材。本实施例2制备的硅铝旋转靶材为黑色，厚度9.1mm，用阿基米德排水法检测密度为2.209g/cm3，相对密度为93.6％，电阻率为11.2mΩ.cm，说明其结构致密、导电性较好，且检测无裂纹。同时，与真空等离子喷涂等方式比较，本实施例的制备方法无需进行抽真空、充保护气体等步骤，从而成本较低、生产过程简单便捷。本实施例引入在V型机中进行混粉的步骤，确保产品成分较为均匀。实施例3高致密度的硅铝旋转靶材的制备方法，具体为在外径133mm，长度850mm的靶材背管上，喷涂不低于4mm厚的硅铝靶材。包括以下步骤：(1)制备喷涂粉末；(2)预处理靶材背管；(3)对靶材本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.高致密度的硅铝旋转靶材的制备方法，包括以下步骤：(1)制备喷涂粉末；(2)预处理靶材背管；(3)对靶材背管喷涂打底层；(4)用等离子喷涂工艺在靶材背管上制备硅铝靶材。

【技术特征摘要】
1.高致密度的硅铝旋转靶材的制备方法，包括以下步骤：(1)制备喷涂粉末；(2)预处理靶材背管；(3)对靶材背管喷涂打底层；(4)用等离子喷涂工艺在靶材背管上制备硅铝靶材。2.根据权利要求1所述的高致密度的硅铝旋转靶材的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，制备喷涂粉末的方法为：以质量百分比计，将90％-92％的硅粉与8％-10％的铝粉混合后，在V型混粉机中均匀混粉4-6小时，然后在90—110°的烘干箱中烘干4-6小时。3.根据权利要求2所述的高致密度的硅铝旋转靶材的制备方法，其特征在于：所述硅粉纯度不低于99.9％，该硅粉中，以质量百分比计，20％-50％的硅粉的粒度为125-160μm，其余硅粉粒度为45-125μm。4.根据权利要求2所述的高致密度的硅铝旋转靶材的制备方法，其特征在于：所述铝粉纯度不低于99.9％、粒度为75-10...

【专利技术属性】
技术研发人员：刚爽，杨晔，朱永明，
申请(专利权)人：宁波森利电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33