[发明专利]一种应用于靶材的大尺寸无氧铜锭的生产装置及方法有效

专利信息
申请号: 201910981952.9 申请日: 2019-10-16
公开(公告)号: CN110629180B 公开(公告)日: 2021-08-10
发明(设计)人: 温艳玲;惠知;张学智 申请(专利权)人: 河北冠靶科技有限公司
主分类号: C23C14/35 分类号: C23C14/35;C22B9/05;C22B15/14;B22D7/12
代理公司: 北京细软智谷知识产权代理有限责任公司 11471 代理人: 宋艳艳
地址: 052360 河北省石家*** 国省代码: 河北;13
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摘要:
搜索关键词: 一种 应用于 尺寸 无氧铜锭 生产 装置 方法
【说明书】:

发明提供一种应用于靶材的大尺寸高纯高密度无氧铜锭的生产装置,所述装置包括升降机构,在无氧铜锭的生产过程中,原料铜熔化之后,升降机构能够带动中频线圈、保温层和气冷组件向上移动,实现铜液由下向上的定向凝固。在铜液的凝固过程中,由于冷却机构在坩埚组件的下方,并且气冷组件由下往上缓慢而均匀的运动,使得铜液从坩埚的底部开始凝固,坩埚底部为固态铜,上部为未冷却的液态铜,出现固液同时存在的现象,确保固态铜或者正在固化的铜表面一直有液体铜的存在,当底部的固态铜中产生孔洞等缺陷时,上部的铜液能够及时进行补充,达到补缩的效果,减少铜锭的内部缺陷,提高铜锭的密度,得到的无氧铜锭纯度高、密度大、尺寸大、缺陷小。

技术领域

本发明属于有色金属加工及新材料领域,具体涉及一种应用于磁控溅射旋 转靶材的大尺寸、高纯、高密度无氧铜锭的生产机构及生产方法。

背景技术

随着新型显示行业的不断发展,显示屏、触控屏的尺寸与技术得到了进一 步的增大与提高。为满足显示行业的不断进步与需求,磁控溅射靶材的尺寸和 溅射功率也随之增大,并且对靶材的纯度和微观组织的要求越来越高。由于铜 具有优良的导电导热性能和极佳的延展性,是显示行业的关键材料之一。目前, 在显示及其它电子行业中为获得最优的导电导热性能,高纯铜溅射靶材多采用 零号无氧铜(TU0)。TU0高纯无氧铜是指不含氧及其它脱氧残留物的纯铜。 按国家标准GB/T5231-2001《加工铜及铜合金化学成分和产品形状》的规定, TU0的纯度大于99.99%,氧含量不高于5ppm。

高纯铜磁控溅射旋转靶材是通过将铜锭坯挤压成铜管坯,然后经过后续精 加工制得而成。制得的溅射靶材经过磁控溅射工艺,即在真空室中形成铜原子 的正离子轰击溅射的过程,然后铜原子沉积在同样位于真空室内的衬底表面上 形成薄膜镀层。到目前为止,应用于显示行业的高纯铜旋转靶材最长尺寸长度 接近4m,这就要求圆柱形铜锭坯具有更大的直径,因而在后续的挤压成型过程 中具有更大的挤压比或变形量,以此获得优良的内部组织结构与致密性。铜靶 材的纯度及致密度对沉积过程很重要,如果靶材有明显的夹杂物或孔洞,电弧 将会导致基底表面沉积不均等问题,将严重影响膜层质量。因此,为制备出无 孔洞无穿孔缺陷的铜锭坯,如何控制铜铸锭冷却过程也将是制备高纯铜锭的关 键要素。

发明内容

为了解决以上的技术问题,本发明提供一种应用于磁控溅射旋转靶材的大 尺寸、高纯、高密度、无缺陷的无氧铜锭的生产装置及生产方法。所述生产装 置通过脱氧机构、升降机构和冷却保温机构解决无氧铜生产过程中的铜锭坯尺 寸不足、脱氧效率低以及由于工艺和结晶方式所导致的孔洞、缩孔等内部缺陷 问题。

本发明的目的是提供一种应用于磁控溅射旋转靶材的大尺寸、高纯、高密 度无氧铜锭的生产装置。

本发明的另一目的是提供一种应用上述生产装置进行生产无氧铜锭的生产 方法。

本发明提供的应用于靶材的大尺寸无氧铜锭的生产装置,包括机架和设置 于机架上的熔化机构、冷却机构、升降机构、脱氧机构和温控机构;

所述熔化机构包括坩埚组件和中频线圈;

所述坩埚组件设置于所述中频线圈中;

所述坩埚组件包括坩埚本体、设置于坩埚本体顶部的坩埚密封盖和设置于 坩埚本体底部的坩埚托盘;

所述冷却机构包括水冷组件和气冷组件,

所述水冷组件设置于所述坩埚托盘的内部;

所述气冷组件设置于所述水冷组件的下方;

所述升降机构设置于所述坩埚本体外部的一侧;

所述升降机构通过连接杆连接中频线圈和气冷组件;

所述升降机构的连接杆能够沿竖直方向上下移动;

所述脱氧机构能够向所述坩埚本体中输送脱氧气体和惰性保护气体的脱氧 混合气体;

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