[发明专利]一种绑定靶材用合金及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种绑定靶材用合金及其制备方法和应用，属于材料技术领域。

背景技术

很多陶瓷靶材脆性很大，直接用来磁控溅射容易导致开裂，造成靶材报废，这就需要绑定这个生产工序，把靶材粘接到钛或铜板（或管）上面。为防止靶材脱落，靶材的粘接面积要达到95%以上，要求绑定用材料有良好的浸润性、铺展性，还要有适当的熔点。同时粘接层需要有良好的导电、导热性能，否则靶材将无法溅射，或是因冷却效果不良导致靶材开裂甚至脱落。目前，常用的粘接材料为金属铟，铟的性能优良，能满足绑定所用材料的性能要求。但是，铟在地球上储量稀少，价格昂贵，并且铟在熔化后容易氧化，在绑定过程中会造成5-15%的损耗，这就使绑定的成本非常高昂。

发明内容

本发明专利的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种靶材绑定用合金来代替铟，其成本低廉，原料丰富，对人体无毒无害，并且绑定效果优良，可以有效提高靶材绑定的成品率，降低成本。

按照本发明提供的技术方案，一种绑定靶材用合金，配方比例按重量份计：锡50-85份，铟5-30份，锌1-3份，镓0.2-5份，铝0.5-5份，银0.5-3份，钕0.1-2份。

所述绑定靶材用合金熔点180-330℃，电阻率5-12.6 μΩ·cm ，导热率73.2-200W／(m·K) ，表面张力3-8×10^-2牛/米，热膨胀系数10-20×10^-6/℃。

所述绑定靶材用合金，配方比例按重量份计：锡60-65份，铟28-30份，锌2-3份，镓0.8-1份，铝0.5-0.8份，银0.3-0.6份，钕0.7-0.8份。

合金的性能：熔点180-200℃，电阻率7-9.5 μΩ·cm ，导热率75 -90W／(m·K) ，表面张力5.6-7.0×10^-2牛/米，热膨胀系数13-16× 10^-6/℃。

所述绑定靶材用合金，配方比例按重量份计：锡68-71份，铟22-25份，锌2-3份，镓0.8-1份，铝0.5-0.8份，银0.3-0.6份，钕0.7-0.8份。

合金的性能：熔点200-220℃，电阻率8-12.6 μΩ·cm ，导热率75 -92W／(m·K) ，表面张力4-7.2×10^-2牛/米，热膨胀系数12-16× 10^-6/℃。

所述绑定靶材用合金，配方比例按重量份计：锡75-78份，铟15-17份，锌1-1.5份，镓0.5-0.6份，铝0.9-1.1份，银2.5-3份，钕0.9-1.0份。

合金的性能：熔点250-270℃，电阻率4-9 μΩ·cm ，导热率90-110W／(m·K) ，表面张力5-7.8×10^-2牛/米，热膨胀系数12-18× 10^-6/℃。

所述绑定靶材用合金，配方比例按重量份计：锡80-85份，铟10-13份，锌1-1.2份，镓0.2-0.3份，铝2-3份，银1-1.2份，钕1.1-1.5份。

合金的性能：熔点300-330℃，电阻率6-11 μΩ·cm ，导热率80-110W／(m·K) ，表面张力6.2-8.0×10^-2牛/米，热膨胀系数13-18× 10^-6/℃。

所述绑定靶材用合金的制备方法，步骤为：

（1）锡锭熔化：向坩埚内放入称量好的锡锭60-65份，用20-40kw的功率将锡锭熔化得到熔液，熔化温度控制为280-300℃，熔化时间为3min；

（2）铝粒熔化：将称量好的铝粒0.5-5份加入步骤（1）所得熔液中，用40-70kw的功率快速升温，升温至600℃，将铝粒完全熔化，之后以5-15kw的功率降温到350℃；

（3）钕熔化：将称量好的钕0.1-2份用锡纸包裹，用石墨罩压在步骤（2）所得熔液中，用5-15kw的功率保持温度340-360℃稳定，经过4-6min，钕全部融化后取出石墨罩；

（4）银和锌块的熔化：将称量好的银0.5-3份和锌块1-3份加入步骤（3）所得熔液，用40-70kw的功率全部熔化，控制温度不高于400℃，之后将温度降到330-350℃；

（5）铟和镓的熔化：在步骤（4）所得熔液中加入铟28-30份和镓0.2-5份，用30-50kw的功率搅拌并熔化，控制温度不超过450℃，4-6min后停止加热；之后用勺子捞出熔液表面的渣；