旋转硅铝靶材再制造的装置及其制备方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种旋转硅铝靶材再制造的装置及其制备方法，该装置能够用于对硅铝靶材管表面进行激光加工处理，旋转硅铝靶材再制造的装置包括：支撑座，沿底座的一侧设有第一滑轨；固定件，两个固定件的上端分别相对设有安装部；第二滑轨，形成为条状且与所述第一滑轨间隔开平行相对设置；激光加工单元，包括激光加工头、保护气喷嘴、氧气浓度检测模块、光斑温度检测模块，激光加工头设在第二滑轨上且可沿所述第二滑轨滑动和/或锁定。该旋转硅铝靶材再制造的装置具有产品装卸简单、便于实时监控加工参数等优点，利用该装置的制备方法具有步骤简单、加工效率高等优点，能够提高硅铝靶材的使用率，减少浪费，节约成本。

【技术实现步骤摘要】
旋转硅铝靶材再制造的装置及其制备方法
本专利技术属于硅铝靶材
，尤其涉及一种旋转硅铝靶材再制造的装置及其制备方法。
技术介绍
硅铝靶材是真空磁控溅射镀膜工艺中一种常用的耗材，被广泛应用于集成电路(半导体)、平板显示器、太阳能电池、信息存储、光学镀膜等行业的薄膜制备过程中。在被溅射的靶极(阴极)与阳极之间加一个正交磁场和电场，在高真空室中充入所需要的惰性气体(通常为氩气Ar)，永久磁铁在靶材料表面形成250～350高斯的磁场，同高压电场组成正交电磁场。在电场的作用下溅射靶材，Ar气电离成正离子和电子，靶上加有一定的负高压，从靶极发出的电子受磁场的作用与工作气体的电离几率增大，在阴极附近形成高密度的等离子体，Ar离子在洛仑兹力的作用下加速飞向靶面，以很高的速度轰击靶面，使靶上被溅射出来的原子遵循动量转换原理以较高的动能脱离靶面飞向基片淀积成膜。旋转硅铝靶材通常由中空的圆柱形衬管以及其外周表面的打底层和硅铝层组成，打底层通常设在衬管的表面，一般采用电弧喷涂厚度约为0.15mm-0.25mm的镍铝层，硅铝层设在打底层表面，为了使硅铝层的磁场强度达到真空磁控溅射镀膜的磁场要求，一般可采用等离子喷涂工艺制备厚度约为6mm-9mm的硅铝层。硅铝层在使用过程中作为耗材被不断地消耗，在硅铝层的厚度剩下约4mm左右时，一般会出现靶材表面的污染，即硅铝层表面形成了非导电的化合物或者导电很差的化合物之后，除了放电电压及沉积速率变化之外，还会因为靶面状况的动态变化引起膜成分及结构的变化，影响了形成薄膜的质量。生产过程中，一般将消耗到硅铝层厚度约4mm左右时，旋转硅铝靶材就会报废不再使用。因此，旋转硅铝靶材作为一次性使用的耗材，其使用成本很高。另外，有些生产企业也试图对使用过且表面无裂纹缺陷的旋转硅铝靶材进行再制造，在残留的硅铝层表面继续热喷涂硅铝粉末，但是新喷涂的硅铝粉末与靶材结合力极差、极易脱落，严重影响硅铝靶材的再次使用。而且现有技术中对硅铝靶材的激光表面处理设备设备结构简陋，产品装夹过程复杂，加工过程中氧气浓度、激光功率大小无法控制和实时监控，导致加工效率低、加工后硅铝层表面质量差。因此，开发出一种用于硅铝靶材再制造的表面处理的结构完整、产品装卸简单、加工效率高的激光表面处理装置及高效率的制备方法，对使用过且表面无裂纹缺陷的硅铝靶材进行再制造时，再次喷涂过程中，使新喷涂的硅铝粉末涂层与基材结合良好，不会开裂与脱落，已成为本领域的技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。有鉴于此，本专利技术提供一种旋转硅铝靶材再制造的装置及其制备方法，通过在残留的硅铝层表面进行激光表面处理，以使硅铝层表面积累的非导电化合物和导电性较差的化合物在高温下熔化并快速冷却再结晶，形成为分布着球状颗粒的表面。便于在其表面热喷涂硅铝粉末，能够提高热喷涂硅铝粉末与激光表面处理后的硅铝层的结合力，形成质量与新的旋转硅铝靶材一样好的热喷涂硅铝粉末层，从而便于硅铝靶材的再制造和再利用。该方法步骤简单、操作方便，能够提高硅铝靶材的使用率，减少浪费，节约成本。根据本专利技术第一方面实施例的旋转硅铝靶材再制造的装置，能够用于对硅铝靶材管表面进行激光加工处理，所述旋转硅铝靶材再制造的装置包括：支撑座，所述支撑座包括底座和支撑件，所述底座设在水平面，沿所述底座的一侧设有第一滑轨，所述支撑件的下端与所述底座另一侧相连，所述支撑件的上端朝竖直方向向上延伸；固定件，所述固定件的数量为两个，两个所述固定件沿所述第一滑轨间隔开平行设置，至少一个所述固定件可沿所述第一滑轨滑动和/或锁定，两个所述固定件的上端分别相对设有安装部，每个所述安装部设有轴向与所述第一滑轨长度方向相同的转动轴以将所述硅铝靶材管的两端分别安装在所述转动轴，所述转动轴能够绕其轴带动所述硅铝靶材管旋转；第二滑轨，所述第二滑轨设在所述支撑件的上端朝向所述固定件的一侧，所述第二滑轨形成为条状且与所述第一滑轨间隔开平行相对设置；激光加工单元，所述激光加工单元包括激光加工头、保护气喷嘴、氧气浓度检测模块、光斑温度检测模块，所述激光加工头设在所述第二滑轨上且可沿所述第二滑轨滑动和/或锁定；激光器，所述激光器与所述激光加工单元光纤连接。根据本专利技术第一方面实施例的旋转硅铝靶材再制造的装置，采用支撑座、固定件、第二滑轨、激光加工单元和激光器相结合的结构，在对硅铝靶材残留有硅铝层的表面进行激光加工处理时，能够将硅铝靶材管的两端安装在固定件两端的转动轴上，装卸快捷，并通过转动轴带动硅铝靶材管进行旋转便于激光加工头对其表面进行加工，在加工过程中，激光加工头沿着第二滑轨从硅铝靶材管的一端滑动到另一端进行表面处理，加工方便，可提高加工效率。通过设置保护气喷嘴、氧气浓度检测模块、光斑温度检测模块，能够实时监测出光口的氧气浓度和打到硅铝靶材加工表面的光斑温度，可提高激光加工效率及良率，具有结构简单、操作方便、易于实时监控和调整加工参数、加工效率高等优点。根据本专利技术第一方面实施例的旋转硅铝靶材再制造的装置还可以具有以下附加技术特征：根据本专利技术的一个实施例，所述旋转硅铝靶材再制造的装置还包括操控处理器，所述操控处理器与所述激光器电连接，所述氧气浓度检测模块、所述光斑检测模块均设在所述激光加工头的出光口的一侧的所述保护气喷嘴口处以检测出光口的氧气浓度和硅铝靶材表面的光斑温度，所述氧气浓度检测模块与所述操控处理器通讯连接以将出光口的氧气浓度信息反馈至所述操控处理器并控制激光器的启动和和/或关闭，所述光斑检测模块与所述操控处理器通讯连接以将所述光斑温度信息反馈至所述操控处理器，并根所述据光斑温度信息反馈结果调整激光功率。根据本专利技术的一个实施例，所述旋转硅铝靶材再制造的装置还包括：柱塞，所述柱塞的数量为两个，所述柱塞分别设在所述硅铝靶材管的两端以堵住硅铝靶材管的两端，至少一个所述柱塞上设有排气孔以使硅铝靶材管内部与外界连通。根据本专利技术第二方面实施例的旋转硅铝靶材再制造的制备方法，待再制造加工的旋转硅铝靶材包括圆柱形中空的衬管、衬管表面的打底层以及覆盖在打底层表面残留的硅铝层，包括以下步骤：S1、对残留的硅铝层表面进行预处理；S2、对预处理后的硅铝层表面进行激光表面处理以使硅铝层表面熔化再结晶形成为分布有球状颗粒的表面；S3、在激光表面处理后的硅铝层表面进行热喷涂硅铝粉末。根据本专利技术第二方面实施例的旋转硅铝靶材再制造的制备方法，通过在残留的硅铝层表面依次进行预处理、激光表面处理和热喷涂硅铝粉末，激光处理的表面在高温下熔化并快速冷却再结晶，形成为分布着球状颗粒的表面。便于在其表面热喷涂硅铝粉末，能够提高热喷涂硅铝粉末与激光表面处理后的硅铝层的结合力，形成致密的热喷涂硅铝粉末层，从而便于硅铝靶材的回收再利用。该方法步骤简单、操作方便，能够提高硅铝靶材的使用率，减少浪费，节约成本。根据本专利技术第二方面实施例的旋转硅铝靶材再制造的制备方法还可以具有以下附加技术特征：根据本专利技术的一个实施例，步骤S1包括：S11、对残留的硅铝层表面依次进行喷砂处理和砂纸抛本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种旋转硅铝靶材再制造的装置，能够用于对硅铝靶材管表面进行激光加工处理，其特征在于，所述旋转硅铝靶材再制造的装置包括：/n支撑座，所述支撑座包括底座和支撑件，所述底座设在水平面，沿所述底座的一侧设有第一滑轨，所述支撑件的下端与所述底座另一侧相连，所述支撑件的上端朝竖直方向向上延伸；/n固定件，所述固定件的数量为两个，两个所述固定件沿所述第一滑轨间隔开平行设置，至少一个所述固定件可沿所述第一滑轨滑动和/或锁定，两个所述固定件的上端分别相对设有安装部，每个所述安装部设有轴向与所述第一滑轨长度方向相同的转动轴以将所述硅铝靶材管的两端分别安装在所述转动轴，所述转动轴能够绕其轴带动所述硅铝靶材管旋转；/n第二滑轨，所述第二滑轨设在所述支撑件的上端朝向所述固定件的一侧，所述第二滑轨形成为条状且与所述第一滑轨间隔开平行相对设置；/n激光加工单元，所述激光加工单元包括激光加工头、保护气喷嘴、氧气浓度检测模块、光斑温度检测模块，所述激光加工头设在所述第二滑轨上且可沿所述第二滑轨滑动和/或锁定；/n激光器，所述激光器与所述激光加工单元光纤连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种旋转硅铝靶材再制造的装置，能够用于对硅铝靶材管表面进行激光加工处理，其特征在于，所述旋转硅铝靶材再制造的装置包括：
支撑座，所述支撑座包括底座和支撑件，所述底座设在水平面，沿所述底座的一侧设有第一滑轨，所述支撑件的下端与所述底座另一侧相连，所述支撑件的上端朝竖直方向向上延伸；
固定件，所述固定件的数量为两个，两个所述固定件沿所述第一滑轨间隔开平行设置，至少一个所述固定件可沿所述第一滑轨滑动和/或锁定，两个所述固定件的上端分别相对设有安装部，每个所述安装部设有轴向与所述第一滑轨长度方向相同的转动轴以将所述硅铝靶材管的两端分别安装在所述转动轴，所述转动轴能够绕其轴带动所述硅铝靶材管旋转；
第二滑轨，所述第二滑轨设在所述支撑件的上端朝向所述固定件的一侧，所述第二滑轨形成为条状且与所述第一滑轨间隔开平行相对设置；
激光加工单元，所述激光加工单元包括激光加工头、保护气喷嘴、氧气浓度检测模块、光斑温度检测模块，所述激光加工头设在所述第二滑轨上且可沿所述第二滑轨滑动和/或锁定；
激光器，所述激光器与所述激光加工单元光纤连接。


2.根据权利要求1所述的旋转硅铝靶材再制造的装置，其特征在于，还包括：
操控处理器，所述操控处理器与所述激光器电连接，所述氧气浓度检测模块、所述光斑检测模块均设在所述激光加工头的出光口的一侧的所述保护气喷嘴口处以检测出光口的氧气浓度和硅铝靶材表面的光斑温度，所述氧气浓度检测模块与所述操控处理器通讯连接以将出光口的氧气浓度信息反馈至所述操控处理器并控制激光器的启动和/或关闭，所述光斑检测模块与所述操控处理器通讯连接以将所述光斑温度信息反馈至所述操控处理器，并根所述据光斑温度信息反馈结果调整激光功率。


3.根据权利要求2所述的旋转硅铝靶材再制造的装置，其特征在于，还包括：
柱塞，所述柱塞的数量为两个，所述柱塞分别设在所述硅铝靶材管的两端以堵住硅铝靶材管的两端，至少一个所述柱塞上设有排气孔以使硅铝靶材管内部与外界连通。


4.一种基于权利要求1-3任一所述装置的旋转硅铝靶材再制造的制备方法，待再制造加工的旋转硅铝靶材包括圆柱形中空的衬管、衬管表面的打底层以及覆盖在打底层表面残留的硅铝层，其特征在于，包括以下步骤：
S1、对残留的硅铝层表面进行预处理；
S2、对预处理后的硅铝层表面进行激光表面处理以使硅铝层表面熔化再结晶形成为分布有球状颗粒的表面；
S3、在激光表面处理后的硅铝层表面热喷涂硅铝粉末。


5.根据权利要求4所述的旋转硅铝靶材再制造的制备方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
S11、对残留的硅铝层表面依次进行喷砂处理和砂纸抛磨处理，其中喷...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛源，郑春园，戴凌杰，刘纯，吴奇，
申请(专利权)人：熔创金属表面科技常州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32