一种氧化铟锡旋转靶材的烧结方法与流程

本发明涉及一种氧化铟锡旋转靶材的烧结方法。

背景技术：

氧化铟锡靶材是磁控溅射镀制氧化铟锡薄膜溅射源，是氧化铟锡薄膜的原材料。氧化铟锡薄膜是一种透明导电薄膜，主要用于制作透明电极，广泛应用于平面显示器、触摸屏等领域。目前应用较多的是氧化铟锡平面靶材，氧化铟锡平面靶材利用率低，在35%以下。氧化铟锡旋转靶材是管状的，由于利用率高，在50-80%之间，已经开始在中低端的氧化铟锡薄膜产品中广泛应用。

目前公开的旋转靶材制作相关的文献和专利技术中，大多以成型方法和烧结温度制程为主，少有涉及烧结摆放方式的。目前行业内主要的摆放方式是立式摆放，这种摆放方法是将管状的素坯竖直放在烧结炉承烧板上，可烧结靶材的长度取决于烧结炉的高度。而通常用于烧结靶材的烧结炉，炉膛高度是远小于炉膛长度的，故目前制备的旋转靶材长度较短，一般在500mm以下，当客户需要长尺寸靶材时，采用拼接的方式制备。拼接方式制备得到的氧化铟锡旋转靶材，不仅制备工序中需要另外增加拼接的工序，而且与一体成型烧结工艺相比其质量更难保证，故需要研发一种能够烧结长尺寸氧化铟锡旋转靶材的方法。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：提供一种氧化铟锡旋转靶材的烧结方法，该方法采用平躺烧结，可使旋转靶材的长度不受限于烧结炉高度，而是受限于烧结炉长度，且采用椭圆形的素坯结构，能够抵消大部分的烧结变形，烧结变形量小，适合批量生产长尺寸的氧化铟锡旋转靶材。

解决上述技术问题的技术方案是：一种氧化铟锡旋转靶材的烧结方法，包括以下步骤：

㈠成型横截面为椭圆形的管状氧化铟锡靶材素坯；

㈡在烧结炉的承烧板上，摆放二排挡块，二排挡块的间距比上述椭圆形氧化铟锡靶材素坯的外椭圆短轴大20～100mm；

㈢将步骤㈠成型好的氧化铟锡靶材素坯平躺放在二排挡块之间，氧化铟锡靶材素坯的椭圆形长轴与承烧板垂直，然后在氧化铟锡靶材素坯两侧与挡块之间填充氧化铝砂，最后开始升温脱脂和烧结，烧结完成后即得氧化铟锡旋转靶材。

步骤㈠中椭圆形的氧化铟锡靶材素坯的长轴与短轴的比例为1.1～1.3。

步骤㈢中填充氧化铝砂的高度为氧化铟锡靶材素坯外椭圆长轴的1/4～1/3。

步骤㈢中填充的氧化铝砂的纯度≥99.95%。

步骤㈠中是采用注浆成型或冷等静压成型的成型方式成型氧化铟锡靶材素坯。

由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

1、本发明所制备的旋转靶材长度不受烧结炉高度所限，而取决于烧结炉的长度，通常烧结炉的长度要远大于高度（如目前常用的烧结炉规格一般为：长度1650mm高度500mm、长度2450mm高度650mm），故采用本发明可以制备较长的旋转靶材，能够满足客户对长尺寸旋转靶材的需求。

2、目前烧结采用的是规则圆形截面的旋转靶材素坯，若采用规则圆形截面的旋转靶材素坯平躺放置进行烧结，烧结后会因重力坍塌形成椭圆截面，该椭圆截面的长短轴差约30mm；而本发明是采用椭圆形截面的旋转靶材素坯平躺放置进行烧结，高温烧结时，靶材会软化，平躺放置的靶材由于重力的作用会下塌变形，椭圆形的素坯结构设计可抵消大部分的变形，即烧结后椭圆截面的长短轴差<2mm，接近形成圆形截面；故本发明使用椭圆截面烧结得到的旋转靶材比使用圆形截面烧结得到的旋转靶材变形量小，能够满足后续工序的加工要求，适合批量生产。

3、目前烧结主要采用立式摆放的方式（即竖直摆放），烧结的旋转靶材素坯外径在200mm左右，如果长度在500mm以上，长径比过大，竖直放置后，由于装炉、开炉过程中都需要移动承烧板所在平台，竖直放置过长的管状靶材容易发生靶材倒下的事故，存在较大的安全隐患。而本发明是采用平躺放置的摆放方式，能够有效避免靶材倒下的事故，安全性更高。

附图说明

图1：本发明烧结变形原理示意图。

图2：本发明椭圆形氧化铟锡靶材素坯俯视图。

图3：图2的a-a剖视图。

图4：本发明椭圆形氧化铟锡靶材素坯放置在挡块之间的剖视图。

图5：本发明椭圆形氧化铟锡靶材素坯放置在挡块之间的俯视图。

图6：本发明烧结过程摆放方式结构示意图。

图中：1-氧化铟锡靶材素坯，2-挡块，3-氧化铝砂。

p1表示烧结前椭圆形的氧化铟锡靶材素坯，p2表示烧结后软化变形接近圆形的氧化铟锡靶材。

具体实施方式

实施例1：

采用冷等静压成型的方式，成型出长度800mm，壁厚14mm，椭圆截面，内椭圆长轴188mm，短轴145mm，长短轴比1.3的椭圆管状氧化铟锡靶材素坯。在烧结炉承烧板上，平行摆放二排挡块，每排挡块长度800mm，二排挡块间隔193mm。然后将椭圆管状素坯平躺放置在二排挡块中间，长轴与承烧板垂直。将纯度99.95%的氧化铝砂，填充在挡块与素坯之间，填充高度为素坯外椭圆长轴的1/3，然后开始升温脱脂并烧结。烧结完成后即得长度644mm，内径φ132.1~132.2mm，外径φ154.8~156.0mm的氧化铟锡旋转靶材。

实施例2：

采用冷等静压成型的方式，成型出长度800mm，壁厚14mm，椭圆截面，内椭圆长轴168mm，短轴140mm，长短轴比1.2的椭圆管状氧化铟锡靶材素坯。在烧结炉承烧板上，平行摆放二排挡块，每排挡块长度800mm，二排挡块间隔228mm。然后将椭圆管状素坯平躺放置在二排挡块中间，长轴与承烧板垂直。将纯度99.95%的氧化铝砂，填充在挡块与素坯之间，填充高度为素坯外椭圆长轴的1/4，然后开始升温脱脂并烧结。烧结完成后即得长度645mm，内径φ122.4~123.6mm，外径φ144.4~145.7mm的氧化铟锡旋转靶材。

实施例3：

采用冷等静压成型的方式成型出长度1500mm，壁厚14mm，椭圆截面，内椭圆长轴168mm，短轴140mm，长短轴比1.2的椭圆管状氧化铟锡靶材素坯。在烧结炉承烧板上，平行摆放二排挡块，每排挡块长度1500mm，二排挡块间隔228mm。然后将椭圆管状素坯平躺放置在二排挡块中间，长轴与承烧板垂直。将纯度99.95%的氧化铝砂，填充在挡块与素坯之间，填充高度为素坯外椭圆长轴的1/4，然后开始升温脱脂并烧结。烧结完成后即得长度1203mm，内径φ122.1~123.3mm，外径φ144.6~146.0mm的氧化铟锡旋转靶材。

本发明各实施例中，除了采用冷等静压成型的方式外，还可以采用注浆成型或是其他的成型方式成型截面椭圆形管状的氧化铟锡靶材素坯。

本发明各实施例中，所述的每排挡块可以采用多个小块的挡块拼接构成，也可以采用一块长度足够的长尺寸挡块。

本发明各实施例中，所述的脱脂和烧结的具体工艺与现有技术相同，此处不再赘述。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种氧化铟锡旋转靶材的烧结方法，包括以下步骤：㈠成型横截面为椭圆形的管状氧化铟锡靶材素坯；㈡在烧结炉的承烧板上，摆放二排挡块，二排挡块的间距比椭圆形氧化铟锡靶材素坯的外椭圆短轴大20～100mm；㈢将成型好的氧化铟锡靶材素坯平躺放在二排挡块之间，氧化铟锡靶材素坯的椭圆形长轴与承烧板垂直，然后在氧化铟锡靶材素坯两侧与挡块之间填充氧化铝砂，最后开始升温脱脂和烧结，得到氧化铟锡旋转靶材。该方法采用平躺烧结，可使旋转靶材的长度不受限于烧结炉高度，而是受限于烧结炉长度，并且采用椭圆形的素坯结构，能够抵消大部分的烧结变形，烧结变形量小，适合批量生产长尺寸的氧化铟锡旋转靶材。

技术研发人员：陆映东;武建良;马超宁;黄誓成
受保护的技术使用者：洛阳晶联光电材料有限责任公司
技术研发日：2017.07.31
技术公布日：2017.12.12