[发明专利]一种钨硅合金靶材的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于合金材料加工技术领域，具体涉及一种钨硅合金靶材的制备方法。

背景技术

在半导体及太阳能技术上发展起来的功率型电子器件，既具有IGBT的开关特性，同时又具有GTO（门极可关断晶闸管）的导通特性。它的阳极很薄，结很浅，在利用目前普遍采用的烧结工艺进行烧结后，硅和铝的扩散很容易破坏阳极结的结深，使器件性能变差。为得到浅而平坦的烧结合金结，并改善器件的反向阻断特性和通态特性的一致性，提高器件的成品率，必须在阳极的硅和铝之间加入适当的阻挡层。钨硅合金就是优良的扩散阻挡层，可有效阻止硅和铝的互扩散，提高欧姆接触的稳定性和可靠性，满足器件的设计要求。但现有技术中制备钨硅合金的方法多采用热等静压，该方法能耗大，成本高，进而导致钨硅合金靶材的价格较高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种可应用于太阳能及半导体行业中的高纯度（99.999%）钨硅合金靶材的制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种钨硅合金靶材的制备方法，包括如下步骤：

（1）将钨粉、硅粉和成形剂充分混合，得到钨硅合金粉末；

（2）将步骤（1）所得钨硅合金粉末冷压得预成形坯；

（3）将步骤（2）所得预成形坯进行真空热压成形，冷却后得烧结毛坯；

（4）将步骤（3）的烧结毛坯切割后即得钨硅合金靶材。

在本发明的一个优选实施方案中，所述钨粉的费氏平均粒度为1.0μm~10.0μm，纯度为99.999%；所述硅粉的费氏平均粒度为20μm~100μm，纯度为99.999%。

在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤（1）为：按5~9:4.5~1的重量比称取钨粉和硅粉，加入成形剂后，送入V形混料器中，在氩气气氛下以10r/min~20r/min的速度混合10~20小时。

在本发明的一个优选实施方案中，所述成形剂为精炼石蜡，其加入量为钨粉和硅粉总质量的1%~5%。

在本发明的一个优选实施方案中，所述成形剂为精炼石蜡，其加入量为钨粉和硅粉总质量的2.5%~3.5%。

在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤（3）为将步骤（2）所得预成形坯先加热至成形剂挥发温度，并保温至成形剂挥发，再加热至硅的熔融温度并加压使产品成形，随炉冷却后得烧结毛坯。

在本发明的一个优选实施方案中，所述成形剂为精炼石蜡，其会挥发温度为500~550℃。

在本发明的一个优选实施方案中，所述硅的熔融温度为1400~1550℃。

在本发明的一个优选实施方案中，所述加压为加压至30~50MPa。

本发明的有益效果是：

1、本发明的方法将纯度为99.999%的钨粉和纯度为99.999%的硅粉与成形剂充分混合先冷压成形再真空热压烧结制备钨硅合金靶材，该方法的能耗小，成本低，成品率高，有效降低了钨硅合金靶材的成本；

2、本发明采用粉末冶金的方法，制备过程无污染、不产生任何废料、废酸等污染物。

附图说明

图1为本发明实施例1所制备的钨硅合金靶材的金相图；

图2为本发明实施例2所制备的钨硅合金靶材的金相图；

具体实施方式

以下通过具体实施方式将结合附图，对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。

实施例1

（1）按6:4的重量比称取钨粉和硅粉，加入精炼石蜡后，送入V形混料器中，在氩气气氛下以10r/min的速度混合20小时，得到钨硅合金粉末；上述钨粉的费氏平均粒度为5μm，纯度为99.999%；上述硅粉的费氏平均粒度为20μm，纯度为99.999%；上述精炼石蜡的加入量为上述钨粉和硅粉总质量的2.5%；

（2）将步骤（1）所得钨硅合金粉末置于真空热压烧结模具中，用油压机冷压得预成形坯；

（3）将步骤（2）所得预成形坯置于真空管热压炉内先加热至500℃，并保温至精炼石蜡挥发，再加热至1450℃，让硅处于熔融状态，并加压至50MPa使产品成形，随炉冷却后出炉得烧结毛坯；

（4）将步骤（3）所得烧结毛坯用慢走丝切割设备切割至成品尺寸，即得金相结构如图1所示的钨硅合金靶材。

实施例2