一种铝合金材料高绝缘性阳极氧化工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种铝合金材料高绝缘性阳极氧化工艺，包括以下步骤：步骤1、对材料表面进行打磨处理，直至材料表面均匀；步骤2、将打磨好的材料浸入脱脂液中进行清洗，清洗至无油污残留后取出；步骤3、将脱脂完毕的材料进行化学抛光，抛光完毕后取出；步骤4、把经过化学抛光的材料进行酸洗，并去除灰渍；步骤5、把酸洗去灰后的材料放入电镀槽中，阳极氧化电压为20

【技术实现步骤摘要】
一种铝合金材料高绝缘性阳极氧化工艺


[0001]本专利技术涉及半导体零部件氧化
，尤其是涉及一种铝合金材料高绝缘性阳极氧化工艺。

技术介绍

[0002]随着万物互联、人工智能设备的推广和应用，全球对于半导体芯片的需求急剧增加，造成了半导体芯片短缺的现象。国内半导体技术起步较晚，很多的半导体设备都高度依赖于国外进口，如刻蚀机和气相沉积设备。这些半导体设备的工作环境为真空，往往关键部件都采用铝合金，铝合金因其较好的真空性能、耐腐蚀、耐高温等特点被广泛用于半导体设备，比如刻蚀腔体、内衬和套件都是由铝合金制成，以及气相沉积设备中的加热装置的外壳。
[0003]铝合金在应用到半导体设备时，需要进行阳极氧化生成氧化膜，从而提升铝合金性能，这样才能制造出精度高、质量高的半导体。现有技术中，铝合金的阳极氧化主要采用草酸作为电解液，但是草酸为弱电解质，草酸电解液的电阻高，实际生产过程为考虑生产效率，通常选取高电压进行氧化，高电压虽然缩短了氧化时间，但同时膜层性能会不断下降，在热冲击下，膜层瑕疵会逐渐放大，这样关键部件使用寿命大幅度缩短，生成的氧化膜表面孔隙大，膜层表面质量无法达到半导体设备的要求。而且现有技术得到的阳极氧化膜的耐击穿电压较差，一般都在2000V左右，应用到半导体设备中极易被击穿，影响半导体的制造。因此，亟需一种新的技术方案解决以上问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的是提供一种铝合金材料高绝缘性阳极氧化工艺，兼顾生产效率及氧化膜性能，提高氧化膜表面质量，提高氧化膜的绝缘性，以使适用于半导体设备的关键部件的制造，延长半导体设备的关键部件的使用寿命。
[0005]为了实现上述技术目的，达到上述的技术要求，本专利技术所采用的技术方案是一种铝合金材料高绝缘性阳极氧化工艺，其特征在于，包括以下步骤：
[0006]步骤1、材料预处理：对材料表面进行打磨处理，直至材料表面均匀；
[0007]步骤2、脱脂处理：将打磨好的材料浸入脱脂液中进行清洗，清洗至无油污残留后取出；
[0008]步骤3、化学抛光：将脱脂完毕的材料进行化学抛光，抛光完毕后取出；
[0009]步骤4、酸洗去灰：把经过化学抛光的材料进行酸洗，并去除灰渍；
[0010]步骤5、阳极氧化：把酸洗去灰后的材料放入电镀槽中，阳极氧化电压为20
‑
55V，电镀槽中的槽液成份包括草酸30
‑
60g/L、AL
3+5‑
20g/L、柠檬酸钠2
‑
18g/L及复合添加剂1
‑
10g/L，复合添加剂按重量百分比计，包括1
‑
20％柠檬酸、5
‑
20％乙二醇、1
‑
10％三乙醇胺、1
‑
5％草酸钠，余量为水；
[0011]步骤6、封孔处理：对阳极氧化后的材料进行封孔处理。
[0012]作为优选的技术方案，步骤5中槽液的AL
3+
来源为草酸铝。
[0013]作为优选的技术方案，步骤5中电镀槽的槽液温度为10
‑
20℃。
[0014]作为优选的技术方案，步骤2中采用超声波进行清洗，脱脂液采用3％
‑
15％的碱性脱脂液，脱脂液温度为45
‑
55℃。
[0015]作为优选的技术方案，步骤3的具体步骤如下：将打磨、脱脂完毕的材料先浸入40
‑
70℃的温水中预热，然后将材料浸入浓度为1000
‑
1700g/L的磷酸槽中抛光15
‑
60秒，槽液温度为100
‑
115℃。
[0016]作为优选的技术方案，步骤4的具体步骤如下：把经过化学抛光的材料放入浓度为100
‑
180g/L的硝酸槽内浸蚀2
‑
10分钟，取出后用纯水洗净，然后使用无尘布擦拭，直到材料表面无残留灰渍。
[0017]作为优选的技术方案，步骤5中的阳极氧化时间为60
‑
360分钟。
[0018]作为优选的技术方案，步骤6的具体步骤如下：将阳极氧化后的材料放入封孔槽内进行封孔处理，槽液成分为水，槽液温度控制为90
‑
98℃，封孔时间的数值为氧化膜厚度的数值的1.5
‑
3倍，封孔时间单位为分钟。
[0019]作为优选的技术方案，步骤1的具体步骤为：依次使用320#和600#砂纸打磨直至材料表面无机加工纹理和任何划线，然后使用3M6447工业百洁布水磨至表面均匀。
[0020]作为优选的技术方案，步骤5中材料接电源的正极，电源的负极连接有负极板，负极板接入槽液内，负极板采用不锈钢板。
[0021]本专利技术的有益效果是：与传统结构相比：
[0022]1)以草酸为主，配合少量的有机盐类和铝盐能够有效改善电解液导电能力，降低氧化所需电压且氧化时间不会大幅延长，并能提升膜层显微硬度，加入的柠檬酸能够改善膜层的外观质量，草酸钠、三乙醇胺及乙二醇改善了膜层表面性能，生成的氧化膜孔隙率小且均匀，有效提升了膜层耐腐蚀性及绝缘性，膜厚平稳增长，耐击穿性好。
[0023]2)优选的，草酸铝能够有效提升电解效率。
[0024]3)优选的，电解槽内合适的槽液温度促使氧化膜均匀增长。
[0025]4)优选的，采用超声波清洗，效率高，清洗效果好。
[0026]5)优选的，预热后进行抛光，会防止抛光中温度骤升影响材料表面质量。
[0027]6)优选的，阳极氧化时间低于60分钟或超过360分钟会导致氧化膜性能不符合半导体设备要求。
[0028]7)优选的，封孔时间设置在氧化膜厚度的数值的1.5
‑
3倍，这样防止封孔时间过低或过长影响氧化膜质量。
[0029]8)优选的，砂纸打磨后再用工业百洁布进行水磨，使得材料表面均匀，有利于均匀生成氧化膜。
附图说明
[0030]图1为本专利技术一个实施例提供的工艺流程图；
[0031]图2为09和10试样块的SEM电镜图；
[0032]图3为03和04试样块的SEM电镜图；
[0033]图4为05和06试样块的SEM显微图；
[0034]图5为07和08试样块的SEM显微图；
[0035]图6为05和06试样块的击穿电压测试结果图。
具体实施方式
[0036]下面结合附图对本专利技术进一步描述。
[0037]请参阅图1，本专利技术的一个实施例提供一种铝合金材料高绝缘性阳极氧化工艺，包括以下步骤：
[0038]步骤1、材料预处理：对材料表面进行打磨处理，直至材料表面均匀，具体的，依次使用320#和600#砂纸打磨直至材料表面无机加工纹理和任何划线，然后使用3M6447工业百洁布水磨至表面均匀，以使后续阳极氧化步骤中氧化膜生长更为均匀。
[0039]步骤2、脱脂处理：将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝合金材料高绝缘性阳极氧化工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、材料预处理：对材料表面进行打磨处理，直至材料表面均匀；步骤2、脱脂处理：将打磨好的材料浸入脱脂液中进行清洗，清洗至无油污残留后取出；步骤3、化学抛光：将脱脂完毕的材料进行化学抛光，抛光完毕后取出；步骤4、酸洗去灰：把经过化学抛光的材料进行酸洗，并去除灰渍；步骤5、阳极氧化：把酸洗去灰后的材料放入电镀槽中，阳极氧化电压为20
‑
55V，电镀槽中的槽液成份包括草酸30
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60g/L、AL
3+5‑
20g/L、柠檬酸钠2
‑
18g/L及复合添加剂1
‑
10g/L，复合添加剂按重量百分比计，包括1
‑
20％柠檬酸、5
‑
20％乙二醇、1
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10％三乙醇胺、1
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5％草酸钠，余量为水；步骤6、封孔处理：对阳极氧化后的材料进行封孔处理。2.根据权利要求1所述的铝合金材料高绝缘性阳极氧化工艺，其特征在于，步骤5中槽液的AL
3+
来源为草酸铝。3.根据权利要求1所述的铝合金材料高绝缘性阳极氧化工艺，其特征在于，步骤5中电镀槽的槽液温度为10
‑
20℃。4.根据权利要求1所述的铝合金材料高绝缘性阳极氧化工艺，其特征在于，步骤2中采用超声波进行清洗，脱脂液采用3％
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15％的碱性脱脂液，脱脂液温度为45
‑
55℃。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：王颢，游利，贾坤良，孙屹，
申请(专利权)人：江苏先锋精密科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：