專利名稱：一種靶材晶粒的連續(xù)生產(chǎn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種靶材晶粒的連續(xù)生產(chǎn)裝置，尤其是涉及一種制造具有晶粒大 小微細(xì)化且高度均質(zhì)的高純銅濺鍍靶材制造裝置。
背景技術(shù)：
濺射技術(shù)是制備薄膜材料的主要技術(shù)之一，已廣泛地應(yīng)用于半導(dǎo)體及顯示器產(chǎn)業(yè) 相關(guān)制備工藝中所需的金屬層及非金屬層。濺鍍時所形成薄膜的厚度、均勻性及濺射速率 對產(chǎn)品品質(zhì)有著極為重要的影響。因此半導(dǎo)體及顯示器用靶材，除具有高純度，高致密度 外，還必須具有細(xì)小晶粒尺寸。靶材的晶粒尺寸越細(xì)小，濺鍍薄膜的厚度分布越均勻，濺射 速率越快。目前較為常用的細(xì)化靶材晶粒的方法主要有冷軋、退火、鍛造、壓延等幾種熱處理 工藝。冷軋是指熱軋板在常溫狀態(tài)下進(jìn)行的加工軋制，加工過程一般為熱軋一酸洗一冷 軋。退火是指將金屬緩慢加熱到一定溫度，保持足夠時間，然后以適宜速度冷卻(通常是緩 慢冷卻，有時是控制冷卻)的一種金屬熱處理工藝。退火工藝隨目的之不同而有多種，靶材 晶粒細(xì)化一般采用的是再結(jié)晶退火，適用于經(jīng)過冷變形加工的金屬及合金。目的為使金屬 內(nèi)部組織變?yōu)榧?xì)小的等軸晶粒。由于金屬或合金經(jīng)冷軋后，機械性能比較差，硬度太高，必 須經(jīng)過退火才能恢復(fù)其機械性能，因此靶材的制備過程中晶粒的細(xì)化一般采用多次冷軋+ 退火工藝。鍛造是指利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形以獲得具有一 定機械性能、一定形狀和尺寸鍛件的加工方法。通過鍛造能消除金屬在冶煉過程中產(chǎn)生的 鑄態(tài)疏松等缺陷，優(yōu)化微觀組織結(jié)構(gòu)。鍛造按變形溫度又可分為多種，一般靶材熱處理工 藝中采用的是熱鍛(鍛造溫度高于坯料金屬的再結(jié)晶溫度)。壓延則是指加熱過的金屬或合 金，通過相對旋轉(zhuǎn)、水平設(shè)置的兩輥筒之間的輥隙，制成片狀半成品的工藝。結(jié)合鍛造和壓 延工藝特點，細(xì)化靶材晶粒還可采用鍛造+壓延工藝。除上述靶材晶粒細(xì)化方法外，較為先 進(jìn)的還有噴射成型法。以上細(xì)化靶材晶粒的方法，尤其是噴射成型法存在的主要問題有 一、靶材晶粒的細(xì)化及均勻化程度有其限制；二、工藝過程較為復(fù)雜，由于設(shè)備的增加，生產(chǎn) 成本相對較高，同時影響生產(chǎn)效率。

實用新型內(nèi)容有鑒于此，本實用新型的目的是提供一種靶材晶粒的連續(xù)生產(chǎn)裝置，該裝置將熔 融態(tài)金屬/合金液體經(jīng)過高速旋轉(zhuǎn)冷凝盤及裝置主體腔體內(nèi)壁的急冷而得到細(xì)晶粒的高
純金屬/合金。上述目的是通過下述方案實現(xiàn)的一種靶材晶粒的連續(xù)生產(chǎn)裝置，其包括腔體和頂蓋，所述腔體的腔體壁為雙層結(jié) 構(gòu)，所述頂蓋固定在所述雙層腔體頂，所述腔體的外層開有進(jìn)水口和出水口，其特征在于， 所述裝置還包括進(jìn)料過渡倉，其位于所述頂蓋上，所述進(jìn)料過渡倉包括進(jìn)料口和可活動間門，所述進(jìn)料過渡倉與所述腔體之間通過可活動進(jìn)料倉隔板隔離；出料過渡倉，其位于所述腔體的側(cè)下部，所述出料過渡倉包括出料口和可活動閘 門，所述出料過渡倉通過可活動出料隔板隔離；抽真空管，其通過所述頂蓋插入所述腔體內(nèi)；感應(yīng)熔煉爐，其固定在所述腔體內(nèi)，位于所述腔體的上部，并且爐體下部開有一個 小孔；旋轉(zhuǎn)軸，其從所述腔體底部穿過進(jìn)入所述腔體內(nèi)部；水冷盤，所述水冷盤為一圓盤，所述水冷盤位于所述感應(yīng)熔煉爐下方，并且所述水 冷盤固定在所述旋轉(zhuǎn)軸上；刮板，所述刮板位于所述水冷盤下方并且也固定在所述旋轉(zhuǎn)軸上，所述刮板的兩 側(cè)貼在所述腔體內(nèi)壁。根據(jù)上述裝置，其特征在于，所述頂蓋上還接有充氬氣管。根據(jù)上述裝置，其特征在于，所述頂蓋和腔體通過螺絲和螺母緊固，并且連接處墊
有真空墊。根據(jù)上述裝置，其特征在于，所述進(jìn)水口位于所述腔體的下部，所述出水口位于所 述腔體的上部。根據(jù)上述裝置，其特征在于，在所述熔煉爐和所述水冷盤之間還設(shè)有中間包。根據(jù)上述裝置，其特征在于，所述感應(yīng)熔煉爐由石墨坩堝和繞在所述石墨坩堝外 的感應(yīng)線圈構(gòu)成。根據(jù)上述裝置，其特征在于，所述水冷盤的內(nèi)部包括一金屬圓盤，所述旋轉(zhuǎn)軸內(nèi)通 有一根冷卻水管，所述金屬圓盤固定在所述冷卻水管的頂部。根據(jù)上述裝置，其特征在于，所述感應(yīng)熔煉爐通過支架固定連接在腔體內(nèi)壁上，所 述支架可橫向移動，以調(diào)整坩堝底孔與其下方的旋轉(zhuǎn)盤橫向距離。使用該裝置可使高純金屬/合金的晶粒細(xì)化均勻，為下一步高純金屬或合金靶材 在晶粒度控制方面打下基礎(chǔ)。

圖1是本實用新型的靶材晶粒的連續(xù)生產(chǎn)裝置的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
參見圖1，本實用新型的靶材晶粒的連續(xù)生產(chǎn)裝置，其包括腔體1和頂蓋2，腔體1 的腔體壁為雙層結(jié)構(gòu)，頂蓋2固定在雙層腔體頂部，腔體1的外層開有進(jìn)水口 3和出水口 4。 在頂蓋2上安裝有進(jìn)料過渡倉5，進(jìn)料過渡倉5包括進(jìn)料口 6和可活動間門7，進(jìn)料過渡倉 6與腔體1之間通過可活動進(jìn)料倉隔板9隔離；腔體1的側(cè)下部安裝有出料過渡倉10，出料 過渡倉10包括出料口 11和可活動閘門12，出料過渡倉10通過可活動出料隔板13隔離；抽 真空管14通過頂蓋2插入腔體1內(nèi)；感應(yīng)熔煉爐15固定在腔體1內(nèi)，位于腔體1的上部， 并且爐體下部開有一個小孔16 ；旋轉(zhuǎn)軸17從腔體1底部穿過進(jìn)入腔體1內(nèi)部；水冷盤18 為一圓盤，水冷盤18位于感應(yīng)熔煉爐15下方，并且水冷盤18固定在旋轉(zhuǎn)軸17上；刮板19 位于水冷盤18下方并且也固定在旋轉(zhuǎn)軸17上，刮板19的兩側(cè)貼在腔體1內(nèi)壁。[0024]優(yōu)選地，在頂蓋2上還接有充氬氣管。頂蓋2和腔體1通過螺絲和螺母緊固，并且 連接處墊有真空墊20。進(jìn)水口 3位于腔體1的下部，出水口 4位于腔體1的上部。在熔煉 爐15和水冷盤18之間還設(shè)有中間包(圖中未示出)。感應(yīng)熔煉爐15由石墨坩堝21和繞在 石墨坩堝外的感應(yīng)線圈22構(gòu)成。水冷盤18的內(nèi)部包括一金屬圓盤23，旋轉(zhuǎn)軸17內(nèi)通有 一根冷卻水管24，金屬圓盤23固定在冷卻水管M的頂部。冷卻水從冷卻水管M進(jìn)入，從 金屬盤23上流向兩端，再從金屬盤23下方通過空心旋轉(zhuǎn)軸流出。感應(yīng)熔煉爐15通過支架 25固定連接在腔體1內(nèi)壁上，支架25可橫向移動，以調(diào)整坩堝底孔與其下方的旋轉(zhuǎn)盤橫向 距離。使用該裝置生產(chǎn)靶材晶粒的過程如下高純金屬/合金經(jīng)進(jìn)料過渡倉進(jìn)入感應(yīng)熔煉爐，裝置經(jīng)抽真空及充入氬氣后進(jìn)行 感應(yīng)熔煉，金屬熔融為液體金屬后經(jīng)過或不經(jīng)過中間包以細(xì)滴狀直接滴落至下方的通有冷 卻循環(huán)水的高速旋轉(zhuǎn)盤上急冷，經(jīng)甩帶作用甩至同樣通有冷卻循環(huán)水的裝置主體腔壁上進(jìn) 一步急冷得到細(xì)晶粒高純金屬/合金，細(xì)晶粒的高純金屬/合金聚集在裝置腔體底部，經(jīng)刮 板進(jìn)入出料過渡倉。待細(xì)晶粒高純金屬/合金完全冷卻后可進(jìn)行收集封裝，進(jìn)入下一步工 序。細(xì)晶粒高純金屬/合金制備流程完成。使用該裝置可使高純金屬/合金的晶粒細(xì)化均勻，為下一步高純金屬或合金靶材 在晶粒度控制方面打下基礎(chǔ)。
權(quán)利要求1.一種靶材晶粒的連續(xù)生產(chǎn)裝置，其包括腔體和頂蓋，所述腔體的腔體壁為雙層結(jié)構(gòu)， 所述頂蓋固定在所述雙層腔體頂，所述腔體的外層開有進(jìn)水口和出水口，其特征在于，所述 裝置還包括進(jìn)料過渡倉，其位于所述頂蓋上，所述進(jìn)料過渡倉包括進(jìn)料口和可活動間門，所述進(jìn)料 過渡倉與所述腔體之間通過可活動進(jìn)料倉隔板隔離；出料過渡倉，其位于所述腔體的側(cè)下部，所述出料過渡倉包括出料口和可活動間門，所 述出料過渡倉通過可活動出料隔板隔離；抽真空管，其通過所述頂蓋插入所述腔體內(nèi)；感應(yīng)熔煉爐，其固定在所述腔體內(nèi)，位于所述腔體的上部，并且爐體下部開有一個小孔；旋轉(zhuǎn)軸，其從所述腔體底部穿過進(jìn)入所述腔體內(nèi)部；水冷盤，所述水冷盤為一圓盤，所述水冷盤位于所述感應(yīng)熔煉爐下方，并且所述水冷盤 固定在所述旋轉(zhuǎn)軸上；刮板，所述刮板位于所述水冷盤下方并且也固定在所述旋轉(zhuǎn)軸上，所述刮板的兩側(cè)貼 在所述腔體內(nèi)壁。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述頂蓋上還接有充氬氣管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述頂蓋和腔體通過螺絲和螺母緊固，并 且連接處墊有真空墊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述進(jìn)水口位于所述腔體的下部，所述出 水口位于所述腔體的上部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，在所述熔煉爐和所述水冷盤之間還設(shè)有 中間包。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述感應(yīng)熔煉爐由石墨坩堝和繞在所述 石墨坩堝外的感應(yīng)線圈構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述水冷盤的內(nèi)部包括一金屬圓盤，所述 旋轉(zhuǎn)軸內(nèi)通有一根冷卻水管，所述金屬圓盤固定在所述冷卻水管的頂部。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述感應(yīng)熔煉爐通過支架固定連接在腔 體內(nèi)壁上，所述支架可橫向移動，以調(diào)整坩堝底孔與其下方的旋轉(zhuǎn)盤橫向距離。
專利摘要本實用新型公開了一種靶材晶粒的連續(xù)生產(chǎn)裝置，其包括進(jìn)料過渡倉、出料過渡倉、抽真空管、感應(yīng)熔煉爐、旋轉(zhuǎn)軸、水冷盤、刮板。裝置經(jīng)抽真空及充入氬氣后進(jìn)行感應(yīng)熔煉，金屬熔融為液體金屬后經(jīng)過或不經(jīng)過中間包以細(xì)滴狀直接滴落至下方的通有冷卻循環(huán)水的高速旋轉(zhuǎn)盤上急冷，經(jīng)甩帶作用甩至同樣通有冷卻循環(huán)水的裝置主體腔壁上進(jìn)一步急冷得到細(xì)晶粒高純金屬/合金，細(xì)晶粒的高純金屬/合金聚集在裝置腔體底部，經(jīng)刮板進(jìn)入出料過渡倉。使用該裝置可使高純金屬/合金的晶粒細(xì)化均勻，為下一步高純金屬或合金靶材在晶粒度控制方面打下基礎(chǔ)。
文檔編號B22D27/04GK201889427SQ20102061367
公開日2011年7月6日 申請日期2010年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月19日
發(fā)明者武浚, 艾琳, 馬瑞新 申請人:金川集團(tuán)有限公司