ITO靶材主要有四種成型方法
真空熱壓--真空熱壓法是利用熱能和機(jī)械能使陶瓷材料致密化的工藝,可生產(chǎn)密度為91%~96%的高密度ITO陶瓷靶材.過程如下:加熱模具,加入樣品,將模型固定在加熱板上(控制熔化溫度和時(shí)間),然后將樣品熔化、硬化、冷卻,最后就可以取出成品了出去.
熱等靜壓--熱等靜壓 (HIP)可以認(rèn)為是加壓燒結(jié)或高溫壓制.與傳統(tǒng)的無壓燒結(jié)相比,熱等靜壓法可以在較低的溫度下(一般為材料熔點(diǎn)的0.5~0.7倍左右)使材料完全致密.它可以很好地控制結(jié)構(gòu),抑制晶粒長大并獲得均勻、各向同性的結(jié)構(gòu).熱等靜壓制備ITO靶材的過程如下.首先,將ITO固溶體粉末在一定的還原氣氛(如H2、N2和H2的混合物)和300~500℃的溫度下進(jìn)行部分還原.然后,通過模塑或冷等靜壓將還原的粉末壓制成預(yù)制件.預(yù)制件被放置在不銹鋼容器中,它們之間有絕緣材料.然后將容器抽真空并密封.最后,將容器放入800~1050℃、50~200MPa的熱等靜壓爐中2~6小時(shí),制備ITO靶材.
常溫?zé)Y(jié)--室溫?zé)Y(jié)是1990年代初期發(fā)展起來的一種靶材制備方法.它采用預(yù)壓法(或漿液澆注法)制備高密度靶材預(yù)制件,然后在一定氣氛和溫度下燒結(jié).常壓燒結(jié)法的主要工藝過程是:將In2O3粉體(具有一定振實(shí)密度)與SnO2粉體混合,制備成泥漿澆鑄用的料漿.然后在300~500℃的溫度下進(jìn)行長時(shí)間的脫水脫脂處理,最后在純氧或空氣氣氛下,在1個(gè)大氣壓以上的壓力下進(jìn)行燒結(jié),燒結(jié)溫度為1450 至 1550 °C.
冷等靜壓--冷等靜壓(CIP)在常溫下以橡膠或塑料為覆蓋模具材料,以液體為壓力介質(zhì)傳遞超高壓.在低壓氧氣氛的保護(hù)下,將ITO粉體通過冷等靜壓壓制成大型陶瓷預(yù)制棒,然后在0.1~0.9 MPa的純氧環(huán)境中,在1500~1600℃的高溫下燒結(jié).這種方法理論上可以生產(chǎn)出密度為95%的陶瓷靶材.
每種方法的優(yōu)缺點(diǎn)
ITO靶材制備方法--熱壓
熱壓法是壓制成型和熱燒結(jié)同時(shí)進(jìn)行的工藝,該工藝的優(yōu)點(diǎn)是:
(1)在熱壓過程中,由于粉末處于熱塑性狀態(tài),變形阻力小,塑性流動(dòng)和致密化容易,因此所需的成型壓力小.
(2)同時(shí)加熱和加壓有利于粉末顆粒之間的接觸、擴(kuò)散和流動(dòng),降低燒結(jié)溫度和縮短燒結(jié)時(shí)間,抑制晶粒長大.
(3)熱壓法容易得到接近理論密度、孔隙率接近于零的燒結(jié)體,容易得到細(xì)晶組織.
這種方法的主要缺點(diǎn)是:
(1)由于熱壓設(shè)備和模具尺寸的限制,得到的目標(biāo)尺寸較小.目前目標(biāo)的最大尺寸為400×300mm.
(2)該方法對模具材料(一般為高純高強(qiáng)度石墨)要求較高.而且熱壓設(shè)備需要進(jìn)口,不適合工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn).生產(chǎn)效率低,成本高.
(3)靶材晶粒的均勻性差.
ITO靶材制備方法--熱等靜壓
熱等靜壓是制備ITO 濺射靶材最常用的方法,它具有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)可以克服石墨模具中熱壓的缺點(diǎn).
(2)在加熱加壓狀態(tài)下,產(chǎn)品同時(shí)向各個(gè)方向加壓,使所得產(chǎn)品具有很高的密度(接近理論密度).
(3)熱等靜壓強(qiáng)化了壓制和燒結(jié)過程,降低了燒結(jié)溫度,從而避免了晶粒長大,使制品獲得優(yōu)良的物理機(jī)械性能.
這種方法的主要缺點(diǎn)是 :
(1)靶材尺寸受設(shè)備壓力和氣缸尺寸的限制,難以制備大尺寸靶材.
(2)設(shè)備昂貴,投資成本高.
(3)生產(chǎn)效率低,生產(chǎn)成本高,使產(chǎn)品缺乏競爭力.
ITO靶材制備方法--常溫?zé)Y(jié)
常溫?zé)Y(jié)法的主要優(yōu)點(diǎn)是:
(1)靶材尺寸不受設(shè)備限制,可以生產(chǎn)大尺寸靶材.
(2)設(shè)備投資少,生產(chǎn)成本低,生產(chǎn)效率高,靶材性能優(yōu)良,易于工業(yè)化生產(chǎn).
(3)該方法適用于高端顯示器鍍膜靶材的性能要求.
它的缺點(diǎn)是:
(1)該方法與其他方法相比是最難燒結(jié)的方法.為了獲得致密的燒結(jié)體,通常需要添加燒結(jié)助劑.然而,燒結(jié)助劑很難從燒結(jié)體中去除,從而降低了產(chǎn)品的純度.
(2)對粉體的形狀、粒度和粒度分布有嚴(yán)格要求.為達(dá)到要求,一般對粉體進(jìn)行球磨、氣流磨和沉降分級.
(3)生產(chǎn)的靶材一般較薄.
ITO靶材制備方法--冷等靜壓
冷等靜壓制備ITO靶材的優(yōu)點(diǎn)是:
(1)與機(jī)械壓制相比,由于冷等靜壓壓力大,工件受力均勻,特別適合壓制大尺寸粉末制品.
(2)壓粉產(chǎn)品具有密度高、均勻的優(yōu)點(diǎn).
(3)壓粉不需要添加潤滑劑等.
(4)生產(chǎn)成本低,適合大批量生產(chǎn).
然而,高壓氧的使用使該過程變得危險(xiǎn).
