一種真空濺射靶材用高強度高導(dǎo)電銅合金背板的生產(chǎn)工藝制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種真空濺射靶材用高強度高導(dǎo)電銅合金背板的生產(chǎn)工藝，屬于銅合金制備技術(shù)領(lǐng)域，包括S1、原料選配：采用銅合金作為原料；S2、真空熔鑄：進(jìn)行真空熔煉；S3、鍛造：對正方體鑄錠的長寬高三面揉打最終揉打成圓形板料；S4、固溶：通過水冷進(jìn)行固溶；S5、冷軋：將固溶后的板料放入輥輪式冷軋機中進(jìn)行全方向的冷軋?zhí)幚?；S6、時效：將步驟S6得到的冷軋后圓形板料室溫入爐進(jìn)行時效處理；S7、車削：將步驟S6得到的時效處理后板料進(jìn)行車削處理，本發(fā)明專利技術(shù)所制備的銅背板工藝簡單、生產(chǎn)成本低、合格率高，背板晶粒度小且分布均勻，硬度高且硬度分布均勻，內(nèi)部無夾層，板料邊緣位置無夾渣等缺陷。板料邊緣位置無夾渣等缺陷。板料邊緣位置無夾渣等缺陷。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種真空濺射靶材用高強度高導(dǎo)電銅合金背板的生產(chǎn)工藝


[0001]本專利技術(shù)涉及銅合金制備
，具體是涉及一種真空濺射靶材用高強度高導(dǎo)電銅合金背板的生產(chǎn)工藝。

技術(shù)介紹

[0002]磁控濺射是電子在電場的作用下加速飛向基片的過程中與氬原子發(fā)生碰撞，電離出大量的氬原子和電子，電子飛向基片，氬離子在電場的作用下加速轟擊濺射基臺上的靶材組件上的靶材，濺射出大量的靶材原子，呈中性的靶材原子沉積在基板上成膜，而最終達(dá)到對基板表面鍍膜的目的。靶材是由符合濺射性能的靶坯、與靶坯焊接連接的背板構(gòu)成。背板在靶材中起支撐作用，并具有傳導(dǎo)熱量的功效。大規(guī)模集成電路磁控濺射過程，需要使用強度較高、導(dǎo)熱、導(dǎo)電性高的銅材料作為背板材料，安裝在濺射機臺上，在高真空、磁場、電場作用下靶材可以有效進(jìn)行濺射。現(xiàn)有技術(shù)中所制造出的合金的強度較低，硬度不夠不能滿足背板材料的要求。因此，急需一種制作方法使得所制作出來的合金材料的硬度達(dá)到要求。
[0003]在當(dāng)下流行的銅背板生產(chǎn)工藝中無法均勻破壞晶粒且無法精準(zhǔn)的控制溫度，所以制備的銅背板晶粒度最小為36um最大不可確定，硬度142HV
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158HV硬度值低且分布不均勻，電導(dǎo)率40％IACS
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43％IACS，背板整體的合格率不足10％，材料利用率48.63％
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54.46％，成品的合格率較低、生產(chǎn)成本較高，無法實現(xiàn)量產(chǎn)。本專利技術(shù)針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供了一種成品合格率98％、材料利用率60.11％
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60.09％并且可以均勻破壞晶粒、精確控制熱處理環(huán)節(jié)且可以實現(xiàn)量產(chǎn)的銅背板制備方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

[0004]為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供了一種真空濺射靶材用高強度高導(dǎo)電銅合金背板的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟：
[0005]S1、原料選配：
[0006]選擇銅合金，并將所選銅合金進(jìn)行低溫破碎，低溫破碎的溫度為
?
30～
?
40℃，破碎完成后得到銅合金塊，破碎后銅合金塊的粒徑為2
?
3cm；
[0007]S2、真空熔鑄：
[0008]將步驟S1中得到的銅合金塊放入坩堝中，并將坩堝置于真空熔爐中，將真空熔爐的真空度抽至р≤10Pa時，對真空熔爐進(jìn)行升溫，待坩堝內(nèi)原料熔化完全后將真空熔爐功率調(diào)至100
±
5KW，打開充氬氣閥向真空熔爐中充入高純氬氣，待真空熔爐內(nèi)壓力升至
?
0.08Mpa時，關(guān)閉充氬閥，將真空熔爐功率升至750
±
5KW，投入精煉劑，精煉60min，除氣扒渣后將真空熔爐功率至300
±
5KW，并將熔體澆鑄成正方體鑄錠；所述精煉劑的由以下重量份的成分組成：氟化鈣25
?
40份、氟鈦酸鉀15
?
30份、二氧化鈦3
?
8份、稀土10
?
30份，精煉劑與熔體的質(zhì)量比為1:138；
[0009]S3、鍛造：
[0010]將步驟S2中得到的正方體鑄錠裝爐，裝爐溫度>750℃，保溫溫度900℃
?
960℃，保溫2.0h
?
2.5h后取出，對正方體鑄錠的長寬高三面揉打，最終揉打成圓形板料；
[0011]S4、固溶：
[0012]將步驟S3得到的板料室溫裝爐，入爐后30min
?
50min內(nèi)從室溫升溫至850℃
?
900℃并保溫60min
?
90min，保溫結(jié)束后在30s
?
50s內(nèi)投入循環(huán)的冷水中進(jìn)行冷卻，冷卻至85℃以下后取出；
[0013]S5、冷軋：
[0014]將固溶后的板料放入輥輪式冷軋機中進(jìn)行全方向的冷軋?zhí)幚?，得到冷軋后圓形板料；
[0015]S6、時效：
[0016]將步驟S6得到的冷軋后圓形板料室溫入爐后30min
?
40min內(nèi)將爐內(nèi)溫度升至475℃
?
485℃并保溫270min，保溫結(jié)束后隨爐冷卻，得到時效處理后板料；
[0017]S7、車削：
[0018]將步驟S6得到的時效處理后板料進(jìn)行車削處理，得到真空濺射靶材用背板。
[0019]進(jìn)一步地，步驟S1中所選用的銅合金由以下質(zhì)量百分比的成分組成：鎳含量在1.5％
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4.0％，鉻含量在0.1％
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0.8％，硅含量在0.1％
?
0.8％，鐵元素在0.02％
?
0.10％，雜質(zhì)含量總和<0.1％，余量為銅。
[0020]說明：所選銅合金的雜質(zhì)低，制備的銅合金背板導(dǎo)電率高。
[0021]進(jìn)一步地，步驟S2中所述氬氣充入真空熔爐的速度為1
?
2m3/min，所述氬氣的純度≥99％。
[0022]說明：氬氣純度高不容易使銅發(fā)生氧化。
[0023]進(jìn)一步地，步驟S2中對真空熔爐進(jìn)行升溫的過程為：先將真空熔爐功率升至150
±
5KW，保溫30min，功率升至300
±
5KW，保溫30min，功率升至500
±
5KW保持30min，功率升至700
±
5KW，保溫30min。
[0024]說明：這樣加熱的方式能增強所制備背板的硬度。
[0025]進(jìn)一步地，步驟S3中對正方體鑄錠進(jìn)行揉打時，始鍛溫度>870℃，終鍛溫度>650℃。
[0026]說明：始鍛溫度>870℃，終鍛溫度>650℃，終鍛溫度過低，造成所制備背板的硬度分布也不均勻。
[0027]進(jìn)一步地，步驟S3中所述揉打的單次揉打變形量為40％
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45％。
[0028]說明：該鍛造方法解決了常規(guī)單次變形量20％
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30％的三墩三拔的鍛造工藝出現(xiàn)的板料晶粒度大小分布不均勻，硬度不均勻，內(nèi)部夾層，邊緣位置夾渣等缺陷。
[0029]進(jìn)一步地，步驟S5中冷軋單次變形量為5％
?
8％，總變形量為50.0％
?
58.8％。
[0030]說明：能有有效防止晶粒度破壞不均勻，硬度分布不均勻問題。
[0031]進(jìn)一步地，步驟S1中所述銅合金可通過復(fù)合金屬粉末代替，所述復(fù)合金屬粉末由以下質(zhì)量百分比的成分組成：鎳粉1.5％
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4.0％，鉻粉0.1％
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0.8％，硅粉0.1％
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0.8％，鐵粉0.02％
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0.10％，余量為銅粉，所述鎳粉、鉻粉、硅粉、鐵粉、銅粉的粒度≤40μm，各金屬粉末的純度≥99％。
[0032]說明：采用金屬粉末替代步驟S1所制備的背板效果與采用銅合金的所制備的背板
效果相同。
[0033]進(jìn)一本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】

【技術(shù)特征摘要】
1.一種真空濺射靶材用高強度高導(dǎo)電銅合金背板的生產(chǎn)工藝，其特征在于，包括以下步驟：S1、原料選配：選擇銅合金，并將所選銅合金進(jìn)行低溫破碎，低溫破碎的溫度為
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30～
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40℃，破碎完成后得到銅合金塊，破碎后銅合金塊的粒徑為2
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3cm；S2、真空熔鑄：將步驟S1中得到的銅合金塊放入坩堝中，并將坩堝置于真空熔爐中，將真空熔爐的真空度抽至р≤10Pa時，對真空熔爐進(jìn)行升溫，待坩堝內(nèi)原料熔化完全后將真空熔爐功率調(diào)至100
±
5KW，打開充氬氣閥向真空熔爐中充入高純氬氣，待真空熔爐內(nèi)壓力升至
?
0.08Mpa時，關(guān)閉充氬閥，將真空熔爐功率升至750
±
5KW，投入精煉劑，精煉60min，除氣扒渣后將真空熔爐功率至300
±
5KW，并將熔體澆鑄成正方體鑄錠；所述精煉劑的由以下重量份的成分組成：氟化鈣25
?
40份、氟鈦酸鉀15
?
30份、二氧化鈦3
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8份、稀土10
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30份，精煉劑與熔體的質(zhì)量比為1:138；S3、鍛造：將步驟S2中得到的正方體鑄錠裝爐，裝爐溫度>750℃，保溫溫度900℃
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960℃，保溫2.0h
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2.5h后取出，對正方體鑄錠的長寬高三面揉打，最終揉打成圓形板料；S4、固溶：將步驟S3得到的板料室溫裝爐，入爐后30min
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50min內(nèi)從室溫升溫至850℃
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900℃并保溫60min
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90min，保溫結(jié)束后在30s
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50s內(nèi)投入循環(huán)的冷水中進(jìn)行冷卻，冷卻至85℃以下后取出；S5、冷軋：將固溶后的板料放入輥輪式冷軋機中進(jìn)行全方向的冷軋?zhí)幚?，得到冷軋后圓形板料；S6、時效：將步驟S6得到的冷軋后圓形板料室溫入爐后30min
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40min內(nèi)將爐內(nèi)溫度升至475℃
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485℃并保溫270min，保溫結(jié)束后隨爐冷卻，得到時效處理后板料；S7、車削：將步驟S6得到的時效處理后板料進(jìn)行車削處理，得到真空濺射靶材用背板。2.如權(quán)利要求1所述的一種真空濺射靶材用高強度高導(dǎo)電銅合金背板的生產(chǎn)工藝，其特征在于，步驟S1中所選用的銅合金由以下質(zhì)量百分比的成分組成：鎳含量在1.5％

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：黃尚成，田東松，史建斌，
申請(專利權(quán))人：陜西斯瑞扶風(fēng)先進(jìn)銅合金有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：