專(zhuān)利名稱(chēng)：多層膜金屬化的靶材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種真空鍍膜用的靶材，具體涉及一種以陶瓷類(lèi)或玻璃類(lèi)非金屬化合物塊體為基材，用于磁控濺射真空鍍膜的靶材。
背景技術(shù)：
真空鍍膜技術(shù)是利用物理、化學(xué)手段在固體表面涂覆一層或多層特殊性能的薄膜，從而使固體表面具有耐磨損、耐高溫、耐腐蝕、抗氧化、防輻射、導(dǎo)電、導(dǎo)磁、絕緣或裝飾等優(yōu)于固體材料本身的優(yōu)越性能，達(dá)到提高產(chǎn)品質(zhì)量、延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命、節(jié)約能源和獲得顯著技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益的作用。因此真空鍍膜技術(shù)被譽(yù)為最具發(fā)展前途的重要技術(shù)之一，并已在高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展中展現(xiàn)出誘人的市場(chǎng)前景。20世紀(jì)70年代以來(lái)各種真空鍍膜技術(shù)，尤其是真空蒸發(fā)鍍膜、磁控濺射真空鍍膜技術(shù)的應(yīng)用開(kāi)始全面實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
作為一種成本低、速度快的薄膜形成方法，磁控濺射技術(shù)獲得了廣泛的應(yīng)用。在濺射過(guò)程中，靶要經(jīng)受帶電離子的轟擊，會(huì)產(chǎn)生大量的熱，因而需要冷卻?，F(xiàn)有技術(shù)中，通常把非金屬靶材通過(guò)低熔點(diǎn)金屬如銦、錫等作為焊劑粘結(jié)在金屬背板上，金屬背板由冷卻水循環(huán)系統(tǒng)冷卻，以吸收并帶走熱量，而靶材則會(huì)在鍍膜過(guò)程中處在幾百℃的高溫狀態(tài)。當(dāng)靶材為陶瓷或玻璃時(shí)，由于靶材與金屬背板的熱膨脹系數(shù)不同，靶材會(huì)因金屬化的不合適引起的焊接不牢問(wèn)題、從金屬背板上脫落，由此造成鍍膜生產(chǎn)的中斷或失敗。因此，鍍膜的材料(靶材材料)受到限制，使得在磁控濺射工藝中應(yīng)用新的陶瓷或玻璃材料的努力受到限制，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
人們著眼于研究新的靶材金屬化解決焊接問(wèn)題，但目前，這些研究的結(jié)果仍不能解決不同種類(lèi)陶瓷或玻璃靶材的焊接問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種多層膜金屬化的靶材，使其在磁控濺射時(shí)能較好地與金屬背板結(jié)合，不易發(fā)生脫落、裂紋等問(wèn)題，適用于各種陶瓷或玻璃類(lèi)非金屬化合物薄膜的制備。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種多層膜金屬化的靶材，包括非金屬材料構(gòu)成的基材層，在所述基材層的背側(cè)設(shè)置有三層薄膜層，每層薄膜層的厚度范圍分別為0.05～10微米，其中，中間層中含有不少于10％重量比的低溶點(diǎn)金屬，所述低溶點(diǎn)金屬選自鉍、錫、鉛、鉈、釙、硒中的一種或幾種。
上述技術(shù)方案中，所述基材層材料為陶瓷或玻璃中的一種。
進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述薄膜層中，與基材層相接的里層材料選自金屬鋅、銅、鉛、銀中的一種或幾種的合金；外層材料選自金屬銀、鋅、銅、金中的一種或幾種的合金。
所述三層薄膜層通過(guò)真空鍍膜方式或離子噴鍍方式形成。以真空鍍膜方式為例，一般地，在制備時(shí)，首先清潔陶瓷或玻璃基材的表面，將其作為待鍍膜物體；里層的材料為與陶瓷或玻璃結(jié)合性較好的軟金屬或者其合金，用該材料在基材層上真空鍍膜；接著中間層薄膜，選用低溶點(diǎn)金屬或者合金，用真空鍍膜方法鍍制在里層上面；最后外層薄膜，選用與作為焊劑的金屬互溶性好的金屬或合金，用真空鍍膜的方法鍍制在中間層上面。即獲得所需的金屬化的靶材。使用時(shí)，采用銦或錫作為焊劑，將其加熱熔化成漿狀后刷在金屬背板上，將上述靶材的金屬外層粘合即可。
優(yōu)選的技術(shù)方案為，所述每層薄膜層的厚度在0.5～2微米之間。
由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明在陶瓷或玻璃基材層上鍍制了三層金屬膜，由于中間層采用低溶點(diǎn)的金屬或合金，熔點(diǎn)在300℃以下，因此鍍膜過(guò)程中靶材處在高溫狀態(tài)時(shí)，該層會(huì)發(fā)生熔融，由于鍍層極薄，對(duì)基材的吸附力非常大，同時(shí)，熔融狀的中間層可以釋放高溫基材與冷卻的金屬背板之間的因巨大溫度差引起的熱應(yīng)力，避免基材從金屬背板上脫落。因而，本發(fā)明的靶材可以采用各種陶瓷或玻璃基材，使之適于采用磁控濺射工藝實(shí)現(xiàn)真空鍍膜。
2.本發(fā)明由于采用三層鍍膜結(jié)構(gòu)，里層可以采用與陶瓷或玻璃結(jié)合性好的軟金屬，保證膜層與基材的結(jié)合性能；外層可以采用與銦、錫等焊劑金屬互溶性較好的金屬，從而保證靶材與金屬背板的良好粘合。


附圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。
其中1、基材層；2、里層；3、中間層；4、外層。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述實(shí)施例一參見(jiàn)附圖1所示，一種多層膜金屬化的靶材，包括采用陶瓷材料制成的基材層1，在所述基材層1的背側(cè)設(shè)置有三層薄膜層，其中，與基材層相接的里層2材料為鋅，厚度為5微米；中間層3的材料為低溶點(diǎn)金屬鉍，厚度為4微米；外層4的材料為銀，厚度為5微米，所述三層薄膜層通過(guò)真空鍍膜方式構(gòu)成。
本實(shí)施例中，里層的鋅與陶瓷材料能較好地結(jié)合，可以保證鍍層與基材的結(jié)合；外層的銀與作為焊劑使用的銦互溶性好，在使用時(shí)能保證靶材與背板金屬的結(jié)合，防止脫落；中間層的鉍溶點(diǎn)為271℃，在使用時(shí)，300℃左右的工作溫度會(huì)使鉍溶融，從而可以釋放陶瓷基材層與金屬背板之間的應(yīng)力，避免靶材產(chǎn)生裂紋或脫落，同時(shí)，鉍層的厚度很薄，可以使靶材被有效地吸附在金屬背板上。
實(shí)施例二一種多層膜金屬化的靶材，包括采用玻璃材料制成的基材層，在所述基材層的背側(cè)設(shè)置有三層薄膜層，其中，與基材層相接的里層材料選自鋅、銅、鉛、銀中的一種，厚度為1微米，中間層的材料為低溶點(diǎn)金屬，厚度為1.5微米，所述低溶點(diǎn)金屬選自鉍、錫、鉛、鉈、釙、硒中的一種，外層材料選自銀、鋅、銅、金中的一種，厚度為1微米，所述三層薄膜層通過(guò)真空鍍膜方式構(gòu)成。
實(shí)施例三一種多層膜金屬化的靶材，包括采用陶瓷材料成的基材層，在所述基材層的背側(cè)設(shè)置有三層薄膜層，其中，與基材層相接的里層材料為鋅鉛合金，厚度為10微米，中間層的材料為鉛錫合金，厚度為8微米，外層材料為銀鋅合金，厚度為10微米，所述三層薄膜層通過(guò)真空鍍膜方式構(gòu)成。
實(shí)施例四一種多層膜金屬化的靶材，包括采用玻璃材料成的基材層，在所述基材層的背側(cè)設(shè)置有三層薄膜層，其中，與基材層相接的里層材料為鋅、銅、鉛、銀中的兩種或三種構(gòu)成的合金，厚度為0.2微米，中間層的材料為鉍、錫、鉛、鉈、釙、硒中的兩種或三種構(gòu)成的合金，厚度為0.1微米，外層材料為銀、鋅、銅、金中的兩種或三種構(gòu)成的合金，厚度為0.1微米，所述三層薄膜層通過(guò)真空鍍膜方式構(gòu)成。
實(shí)施例五一種多層膜金屬化的靶材，包括采用陶瓷材料成的基材層，在所述基材層的背側(cè)設(shè)置有三層薄膜層，其中，與基材層相接的里層材料為含有80％重量的鋅的合金，厚度為2微米，中間層的材料為含有80％重量的硒的合金，厚度為3微米，外層材料為銅，厚度為1微米，所述三層薄膜層通過(guò)真空鍍膜方式構(gòu)成。
權(quán)利要求
1.一種多層膜金屬化的靶材，包括非金屬材料構(gòu)成的基材層[1]，其特征在于在所述基材層[1]的背側(cè)設(shè)置有三層薄膜層，每層薄膜層的厚度范圍分別為0.05～10微米，其中，中間層[3]中含有不少于10％重量比的低溶點(diǎn)金屬，所述低溶點(diǎn)金屬選自鉍、錫、鉛、鉈、釙、硒中的一種或幾種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層膜金屬化的靶材，其特征在于所述基材層材料為陶瓷類(lèi)或玻璃類(lèi)非金屬化合物中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多層膜金屬化的靶材，其特征在于所述薄膜層中，與基材層[1]相接的里層[2]材料選自金屬鋅、銅、鉛、銀中的一種或幾種的合金；外層[3]材料選自金屬銀、鋅、銅、金中的一種或幾種的合金。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的多層膜金屬化的靶材，其特征在于所述三層薄膜層通過(guò)真空鍍膜方式或離子噴鍍方式形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層膜金屬化的靶材，其特征在于所述每層薄膜層的厚度在0.5～2微米之間。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種多層膜金屬化的靶材，包括非金屬材料構(gòu)成的基材層，其特征在于在所述基材層的背側(cè)設(shè)置有三層薄膜層，每層薄膜層的厚度范圍分別為0.05～10微米，其中，中間層中含有不少于10％重量的低熔點(diǎn)金屬，所述低熔點(diǎn)金屬選自鉍、錫、鉛、鉈、釙、硒中的一種或幾種。本發(fā)明在陶瓷或玻璃基材層上鍍制了三層金屬膜，使用時(shí)可以保證靶材與金屬背板的良好粘合，避免靶材的脫落，特別適合于在磁控濺射真空鍍膜中采用直接濺射各種陶瓷或玻璃靶材的工藝。
文檔編號(hào)C23C14/06GK1932071SQ200610096720
公開(kāi)日2007年3月21日 申請(qǐng)日期2006年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月11日
發(fā)明者狄國(guó)慶 申請(qǐng)人:蘇州大學(xué)