[发明专利]一种具有自适应缓冲层的旋转靶材的制备方法

说明书

本发明公开了一种具有自适应缓冲层的旋转靶材的制备方法，该缓冲层内部结构为多孔状，外观结构为圆环状（呈筒形）。先用热喷涂的方法在衬底表面制备一层厚度为靶材坯体厚度的1/5‑1/7、屈服强度髙（大于热等静压压力）、热膨胀系数适中（介于靶材坯体与衬底之间）、传热性良好、孔隙率为30%‑40%的自适应缓冲层，再采用热等静压法（HIP）在自适应缓冲层表面制备靶材坯体。多孔状缓冲层具有机械的自补偿功能，当自适应缓冲层和靶材坯体在热等静压、冷却的过程中，通过多孔结构缓冲层内部平均孔隙直径的变化，有效地吸收了热压和冷却过程中产生在靶材坯体与衬底界面之间的热失配应变，从而起到保护靶材不破裂的效果。

技术领域

本发明涉及光电材料成型技术领域，特别是涉及一种具有自适应缓冲层的旋转靶材的制备方法。

背景技术

近年来，随着液晶技术的日趋成熟和显示行业的巨大发展，整个靶材市场迎来了井喷式的发展。国内的平面靶在使用过程中沉积薄膜不均匀、使用率低下等问题一直困扰着靶材的制备方和供货商，平面靶材的利用率很低，一般约为30％，为了提高靶材的利用率，降低成本，节约原材料，镀膜设备公司开发出了旋转靶材，可将靶材的利用率提高至70％左右。在磁控溅射靶中，由于旋转靶较高的的利用率，良好的溅射效果而备受青睐。旋转靶材相对于平面靶材具有很多的优点，1)利用率高(70％以上)，甚至可以达到90％；2)溅射速度快，为平面靶的2-3倍；3)有效地减少打弧和表面掉渣，工艺稳定性好等。因而旋转靶材在镀膜行业开始得到了广泛的应用。目前，旋转靶材的制备工艺主要为热喷涂法和热压烧结法以及热等静压法等。

前两种方法各有优缺点，热喷涂法制备的旋转靶材一般不受尺寸限制，喷涂过程一次成型，步骤简单；但是靶材的致密性差，结构疏松多孔，并且喷涂过程中空气的卷吸导致靶材含氧量一直居高不下。热压烧结法制备的靶材溅射稳定，产品不良率低；但是制备的靶材尺寸受限，在衬底上分段焊接套装靶材后又增加了生产工序，并且在冷却时个别元素偏析严重，合金铸造的缩孔、疏松、气孔等缺陷也很明显。

热等静压（Hot IsostaticPressing，简称HIP）是将制品放置到密闭的容器中，向制品施加各向同等的压力，同时施以高温，在高温高压的作用下，制品得以烧结和致密化。热等静压技术优点在于集热压和等静压的优点于一身，成形温度低，产品致密，性能优异。热等静压制备的靶材致密性极高，缺陷疏松等都在热压作用下被压合，制备的靶材性能极为优异。通常热等静压法制备靶材工艺流程如下：原料——装套——高真空加热除气并封焊——热等静压成型——机加工——成品。

虽然热等静压法制备旋转靶材优点很多，但是该方法中混料后被压实在衬底上的原料夹在包套和衬底之间，在持续热压作用下和热压结束后的冷却过程中，由于衬底和靶材原料之间热膨胀系数不匹配，使靶材坯体和衬底之间产生不同的应变量，进而导致靶材的破裂。靶材破裂是用热等静压制靶过程中面临的巨大挑战。

综上，靶材破裂的问题制约着HIP法制备旋转靶材，这也是HIP法制备旋转靶材没有被大规模工业使用的瓶颈。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有自适应缓冲层的旋转靶材的制备方法，以解决热等静压法制备旋转靶材时靶材破裂的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

常规的热等静压法中，要压实的靶材坯体都是直接与衬底相接触，最终再热压作用下成型，由于两种材料之间热膨胀系数不同，最终导致靶材的破裂。本发明提供一种具有自适应缓冲层的旋转靶材的制备方法，在压实的靶材坯体与衬底之间加入一层圆环状自适应缓冲层，具有机械的自补偿功能。该缓冲层可实现有效的缓解了在靶材坯体与衬底界面之间冷却收缩不均匀，即缓冲层的热膨胀系数介于靶材坯体与衬底之间，同时该缓冲层具有良好的导热性，并不影响热传递，对靶材的热压成型并不影响。