[发明专利]用于制备铝及铝基合金旋转靶材的模具及制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备靶材的工艺，特别是涉及一种用于制备铝及铝基合金旋转靶材的模具及其方法。

背景技术

旋转靶材具有利用率高、使用时间长、溅射过程中产生较少的电弧等优点，因而日益受到人们的关注，并越来越多的运用到真空镀膜领域。一些陶瓷旋转靶或低强度的金属旋转靶通常需要绑定在金属背管上，以提高靶材的强度或溅射过程中的导热性能。

目前铝及铝基合金旋转靶的制作方法有喷涂法和分节绑定法。

喷涂法是通过气体等离子强烈加热所关注材料的粉末或线材，并在受控的气氛下以高速喷涂到衬管上。喷涂法在旋转靶材的制备中虽然常用，但是喷涂靶材具有材料密度低、含气高等缺点。

分节绑定法是把单节管状靶材和金属背管用低熔点的铟或锡等焊料焊合在一起。这种方法由于需要在靶材和背管之间的缝隙里填充大量的金属铟等焊料，制作成本较高，而且在溅射过程中，由于靶材受热温度升高，低熔点的焊料容易熔化，导致靶材松动，影响靶材的使用。

由此可见，上述现有的旋转靶材的制作方法，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决现有的旋转靶材的制作方法存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般工艺方法又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。

有鉴于上述现有的旋转靶材的制作方法存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型的用于制备铝及铝基合金旋转靶材的模具及其方法，能够改进一般现有的旋转靶材的制作方法，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有的旋转靶材的制作方法存在的缺陷，而提供一种新型的用于制备铝及铝基合金旋转靶材的模具，所要解决的技术问题是使其使用寿命高，成本低，制作简便，从而更加适于实用，且具有产业上的利用价值。

本发明的另一目的在于，提供一种制备铝及铝基合金旋转靶材的方法，所要解决的技术问题是使其制作成本低，并且速度快，从而更加适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种用于制备铝及铝基合金旋转靶材的模具，包括：底座，固定在所述底座上的金属衬管和外模具，所述金属衬管设置在外模具内，所述底座内设置有内部加热器，所述外模具的外部设置有外部加热器，所述金属衬管和所述外模具的顶部之间设置有石墨槽。

前述的用于制备铝及铝基合金旋转靶材的模具，其中，所述外部加热器为多节外部加热器。

前述的用于制备铝及铝基合金旋转靶材的模具，其中，所述外模具为圆筒型。

前述的用于制备铝及铝基合金旋转靶材的模具，其中，所述外模具为拼装的两个半圆筒型模具。

前述的用于制备铝及铝基合金旋转靶材的模具，其中，所述底座上设置有固定所述金属衬管和外模具的凹槽，在所述凹槽内设置有石墨垫片。

依据本发明提出的一种制备铝及铝基合金旋转靶材的方法，包括如下步骤：

A、打开设置在模具内的多节外加热器和内加热器，进行预热，并且使得制备模具内充满惰性保护气体；

B、将旋转靶的基材预先用熔炼炉熔化，浇铸前溶液的温度高于基材熔点的温度50-100℃，然后把基材溶液缓慢的通过设置在制备模具顶部的石墨槽浇注到制备模具腔体内；

C、浇注完成后，关闭外侧最底端的那节外加热器的电源，等待2-10分钟后再关闭上一节的外部加热器，以此类推，最后把所有的外加热器都关闭后，再关闭内部加热器；

D、等待模具冷却到室温，便可打开模具，取出靶材。

前述的制备铝及铝基合金旋转靶材的方法，其中，所述基材为铝或铝基合金。

前述的制备铝及铝基合金旋转靶材的方法，其中，在步骤A中充入惰性保护气体为氩气。

借由上述技术方案，本发明用于制备铝及铝基合金旋转靶材的模具及其方法至少具有下列优点：

本发明用于制备铝及铝基合金旋转靶材的模具的旋转溅射靶成本低、制作简单，同时靶材与衬管的结合强度高，具有放电平稳、使用效率高，镀膜效率高等优点。

本发明的制备铝及铝基合金旋转靶材的方法，制作的旋转靶材的速度快，成本低，并且寿命高，具有实用价值。