[發明專利]一種真空濺射靶材用高強度高導電銅合金背板的生產工藝

在審

• 申請號: 202310379307.6
• 申請日: 2023-04-11
• 公開（公告）號: CN116555602A
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 黃尚成;田東松;史建斌
• 申請（專利權）人: 陜西斯瑞扶風先進銅合金有限公司
• 主分類號: C22C1/02
• 分類號: C22C1/02;C22C1/06;C22F1/08;C22C9/06;C23C14/34
• 代理公司: 北京棧橋知識產權代理事務所(普通合伙) 11670
• 代理人: 張建生

本發明公開了一種真空濺射靶材用高強度高導電銅合金背板的生產工藝，屬于銅合金制備技術領域，包括S1、原料選配：采用銅合金作為原料；S2、真空熔鑄：進行真空熔煉；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：通過水冷進行固溶；S5、冷軋：將固溶后的板料放入輥輪式冷軋機中進行全方向的冷軋處理；S6、時效：將步驟S6得到的冷軋后圓形板料室溫入爐進行時效處理；S7、車削：將步驟S6得到的時效處理后板料進行車削處理，本發明所制備的銅背板工藝簡單、生產成本低、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，內部無夾層，板料邊緣位置無夾渣等缺陷。

技術領域

本發明涉及銅合金制備技術領域，具體是涉及一種真空濺射靶材用高強度高導電銅合金背板的生產工藝。

背景技術

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成。背板在靶材中起支撐作用，并具有傳導熱量的功效。大規模集成電路磁控濺射過程，需要使用強度較高、導熱、導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行濺射。現有技術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到要求。

在當下流行的銅背板生產工藝中無法均勻破壞晶粒且無法精準的控制溫度，所以制備的銅背板晶粒度最小為36um最大不可確定，硬度142HV-158HV硬度值低且分布不均勻，電導率40％IACS-43％IACS，背板整體的合格率不足10％，材料利用率48.63％-54.46％，成品的合格率較低、生產成本較高，無法實現量產。本發明針對現有技術存在的不足，提供了一種成品合格率98％、材料利用率60.11％-60.09％并且可以均勻破壞晶粒、精確控制熱處理環節且可以實現量產的銅背板制備方法。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供了一種真空濺射靶材用高強度高導電銅合金背板的生產工藝，包括以下步驟：

S1、原料選配：

選擇銅合金，并將所選銅合金進行低溫破碎，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；

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，對真空熔爐進行升溫，待坩堝內原料熔化完全后將真空熔爐功率調至100±5KW，打開充氬氣閥向真空熔爐中充入高純氬氣，待真空熔爐內壓力升至-0.08Mpa時，關閉充氬閥，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℃-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；

S4、固溶：

將步驟S3得到的板料室溫裝爐，入爐后30min-50min內從室溫升溫至850℃-900℃并保溫60min-90min，保溫結束后在30s-50s內投入循環的冷水中進行冷卻，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行全方向的冷軋處理，得到冷軋后圓形板料；

S6、時效：