用于液晶平板显示器镀膜的高纯铝靶材挤压处理方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及IPC分类中的C23C溅射法镀覆技术，尤其是用于液晶平板显示器镀膜的高纯铝靶材挤压处理方法。
【背景技术】
[0002]液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)与半导体是我国政府积极推动的重点产业，近年来，政府大力推动面板产业蓬勃发展，也带动了液晶显示器上游原材料需求成长。金属铝是地球上储存量非常丰富的金属元素，作为薄膜材料金属铝以及金属铝基合金有成本低廉，电阻较低以及与其他膜层具有良好结合力等优点，金属铝及其合金作为溅射靶材的布线材料已经广泛应用在液晶显示器领域的面板制造中。
[0003]高纯铝具有比原铝更好的导电性、延展性、反射性和抗腐蚀性，在电子工业及航空航天等领域有着广泛的用途。5N及6N的超尚纯招在当今的尚新技术中起着不可估量的作用，96%用于半导体器件制造行业，4%用作超导电缆的稳定化材料。高纯铝在半导体器件制造行业的应用除了对纯度的要求，还需要满足一定的性能指标，如晶粒尺寸、择优取向等。因此，需要对高纯铝进行一定的形变加工和热处理以达到所需要的性能指标。由于高纯铝纯度高，杂质元素少，其凝固过程中难以形成细小的组织，只有对高纯铝凝固组织进行塑性变形，并使其发生再结晶才能获得细小均匀的晶粒。5N及6N的超高纯铝在室温下即可发生再结晶，要获得细小的超高纯铝再结晶组织就必须对超高纯铝的变形及热处理过程进行严格的控制。目前，国内有关高纯铝变形及热处理的研究主要集中在纯度为3NS-4N8电容铝箔用高纯铝，而有关5N及6N的超高纯铝的报道却相对较少。纯度高达99.999%的高纯度铝因导电性佳、讯号传输速度快，因此被制成铝靶材，透过真空溅射制作成LCD中薄膜晶体管的薄膜导线，扮演传输讯号的角色。
[0004]旋转铝靶材在旋转过程中通过连续不断的冷却水使的整个耙材表面的冷却效果更好，温度比平面靶材更均匀，能获得较高的成膜速度；另外与平面铝靶材相比，旋转铝靶材的材料利用率可以达到80%而一般平面铝靶材利用率只能达到30%;旋转耙材在使用过程中不断旋转，耙材表面可以保持光滑，不会产生“结瘤”俗称“靶材中毒”，可以保障成膜的均勾性，减少缺陷，提尚成品率。
[0005]目前显示行业采用的金属铝以及铝合金旋转靶材通常采用两类工艺，一类是采用铸造+绑定制备金属铝及铝合金靶材工艺，铸造长度在300_左右的金属铝靶管，然后通过绑定的方式将靶材与一般是不锈钢管或金属钛管的衬管结合在一起的工艺生产金属铝以及铝合金旋转靶材。采用这种工艺的优点是靶材可以通过绑定工艺与衬管结合在一起，靶材表面产生的热量通过采用贴合层通常是金属铟将热量传递给衬管中的冷却水，这样就不用担心击穿铝靶材以及衬管变形导致冷却水发生泄漏损坏设备的风险；但是这种工艺的缺点是增加了绑定成本同时由于绑定工艺局限性导致不能采用大功率连续溅射，这在一定程度上影响了生产节拍，导致产能会有所下降。
[0006]另一类金属铝以及铝合金旋转靶材工艺是采用挤压一体成型方式，即先将金属铝锭熔炼成大型铝锭再经过挤压成铝管再根据客户图纸加工成最终靶材。采用挤压工艺生产的铝靶材称为一体化金属铝靶，即没有采用单独的背管，靶材既为靶材又为衬管。
[0007]采用铸造+绑定制备金属铝及铝合金靶材工艺，即制备长度在300mm左右的金属铝靶管，然后通过绑定的方式，将靶材与衬管一一一般是不锈钢管或金属钛管，结合在一起的工艺生产金属铝以及铝合金旋转靶材。这种工艺存在的问题和缺点是增加了绑定成本，同时由于绑定工艺局限性导致不能采用大功率连续溅射，这在一定程度上影响了生产节拍，导致产能会有所下降。
[0008]较为接近的现有技术较少，已公开的专利文献也不具有较好的参考价值。
【发明内容】
[0009]本发明的目的是克服现有金属铝旋转靶材生产工艺的不足之处，提供一种用于液晶平板显示器镀膜的高纯铝靶材挤压处理方法，通过控制挤压温度、退火温度和和变形量方便快捷地制备尚纯招革G材，提尚纯招革El材制备效率；同时使其可以承受$父大派射功率而不需要考虑贴合层导热不均导致局部过热而产生的“脱靶”现象。
[0010]本发明的目的将通过以下技术措施来实现:处理方法包含以下步骤:
[0011]I)原料准备:根据产品所需尺寸准备挤压模具和一定尺寸的高纯铝锭圆柱体，铝锭纯度高达99.999% ；
[0012]2)模具安装:在进行挤压操作前将准备好的挤压模具安装在2500T双动反向挤压机内；
[0013]3)加热铝锭:将实心圆柱体高纯铝锭于400?550°C加热I小时，使其呈半熔融状态，保证可溶解的相组织不从固溶中析出或呈现小颗粒的弥散析出；
[0014]4)挤压操作:将加热后的半熔融实心铝锭直接通过运输轨道进入挤压机中，设定挤压温度为400?450°C，控制挤压速度为15?20cm/min，在挤压机和模具的共同作用下铝锭从挤压机出口处缓慢挤出；
[0015]5)静置冷却:待材料全部挤压完成后在冷却区静置冷却至常温，得到模具尺寸的半成品铝管，总变形量大于80% ;
[0016]6)退火处理:将冷却后的铝管分别于100?400°C进行30min的退火处理；
[0017]7)机械加工:完全冷却后，根据图纸对铝管进行机械加工即得成品。
[0018]尤其是，选取纯度为99.999%、直径251mm、长500mm的高纯实心铝锭为原材料，将其置于450°C圆管加热炉中加热I小时，使其呈半熔融状态，有利于后期挤压操作；加热后的半熔融实心铝锭直接通过运输轨道进入挤压机中，控制挤压温度为400°C，挤压速度为20cm/min，在挤压机和模具的共同作用下铝锭从挤压机出口处缓慢挤出；待材料全部挤压完成后静置冷却5小时至常温，得到内径113_、外径157_、壁厚22_、长3145_的铝管，经测量计算可得总变形量为81.14% ;将冷却后的铝管于200°C进行30min的退火处理，细化晶粒，改善组织；最后根据图纸对铝管进行机械加工即得成品。
[0019]本发明的优点和效果:制备高纯铝管靶工艺简单，方便快捷，提高了效率；制得的高纯铝