真空电弧镀用阴极靶材的研制.docx

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一、前言
随着科学技术的发展，电子技术的应用越来越广泛。而在电子工艺中，真空电弧镀作为一种高精度电子工艺技术，不仅广泛应用于微电子器件、光电器件、显示器件等领域，而且在近年来得到了数以万计的投资，可以说在一定程度上带动了相关产业的发展。然而，真空电弧镀的核心部分——阴极靶材的研制和生产，对于这一技术的发展还有很大的促进作用。因此，本文将从阴极靶材的材料、工艺和性能等方面进行探讨，以期为相关科研人员提供一些参考。
二、阴极靶材的材料
阴极靶材是真空电弧镀技术中的核心材料之一，因此对其材料的选择具有非常重要的意义。根据实际应用的需要，主要可分为以下几类：
1. 金属类阴极靶材
金属类阴极靶材通常由大量同种金属原子组成，较为常见的有铜、铝、钼、铁、锡、钛等。这些金属类阴极靶材主要应用于电子工艺中，如微电子器件的制造、集成电路的制造等领域。其中，铜材料具有热导率高、耐高温等性能，常用于大面积薄膜镀制。而铝材料具有熔点低、反应活泼等性质，可制备出高质量的氧化物膜。
2. 合金类阴极靶材
合金类阴极靶材通常是将多种金属或非金属进行混合，从而形成具有一定特殊功能、性能和应用特点的材料。常见的合金阴极靶材有铬铜合金、钼铬合金、镍铁合金、钛铂合金等。合金类阴极靶材主要应用于耐腐蚀材料、防磨损材料、高温合金等领域中。
3. 溅射材料类阴极靶材
溅射材料类阴极靶材是利用“靶-底材”接触和吸附作用使靶材物质溅射到底材上，在真空中形成与靶材相同或不同物质的薄膜。目前，溅射材料类阴极靶材的应用范围越来越广，可应用于制备多种功能材料，如金属、化合物、合金、氧化物、硅等。
三、阴极靶材的制备工艺
阴极靶材的制备工艺是影响材料性能、使用寿命和产量的关键。一般来说，阴极靶材的制备工艺包括以下几个环节：
1. 材料选择和预处理
根据阴极靶材的功能需求，选定合适的材料。然后进行材料的预加工处理，包括锻造、热压和加工等工艺，以形成尺寸和组织较为均匀、致密的毛坯。
2. 热加工
将预处理好的毛坯进行高温热加工，以改变材料的结构和性质。如加温、保温、冷却等，直至形成具有所需表面和结构功能的工件坯。
3. 加工成型
将加工好的工件坯进行精细加工，以形成符合阴极靶材要求的形状和尺寸大小。常见的加工成型方式有车削、铣削、镗削、刻蚀等方式。
4. 表面处理
由于阴极靶材表面的质量直接影响薄膜制备的质量和长期使用的稳定性，因此阴极靶材在制备过程中必须进行表面处理。一般来说，，可以采用多种方式作处理，如抛光、电解抛光、研磨等，以获得具有良好表面质量的阴极靶材。
四、阴极靶材的性能
阴极靶材的性能表现主要有以下几个方面：
1. 电学性能
阴极靶材的电学性能直接影响到其在真空电弧镀和溅射等工艺中的使用效果。电学性能的主要指标包括电阻率、导电性能、击穿场强等，其中最重要的是其电阻率，通常要求阴极靶材的电阻率高，以获得良好的镀层均匀性。
2. 热物理性能
在真空电弧镀过程中，因激发的能量的输入，阴极靶材会受到相应的热作用。因此，阴极靶材的热物理性能是影响其性能的重要因素。通常计量的热性能指标有热导率、热膨胀系数、热稳定性等。
3. 物化性能
阴极靶材在真空电弧镀过程中能产生的化学反应和物理变化也是影响其性能的因素之一。如在氧化、氮化过程中，可产生相应的氧和氧化物、氮化物等化学物质，这些化学物质可能会改变阴极靶材的形态和化学性质。因此，阴极靶材通常在使用前需要进行清洗、烘干等处理，以保证其物化性能符合要求。
五、结论
真空电弧镀作为一种高精度电子工艺技术，在电子器件的制备和工业生产中都有着广泛的应用。而阴极靶材作为真空电弧镀技术中的核心材料之一，其材料的选择、制备工艺和性能是影响真空电弧镀技术中阴极靶材性能、制备效果和产品质量的重要因素。本文主要从材料、工艺和性能等方面对阴极靶材进行探讨，可以为科研人员提供一些参考。