Вольфрамовые мишени для напыления в Минске

Вольфрамовые мишени для напыления: характеристики и применение

Вольфрамовые мишени для напыления это расходные элементы для вакуумных установок магнетронного и электронно-лучевого осаждения. Изготавливаются из вольфрама высокой чистоты (99,9599,99 %) методом порошковой металлургии с последующей механической обработкой. Основное назначение формирование тонкопленочных покрытий с высокой температурой плавления, твердостью и стойкостью к агрессивным средам.

Материал характеризуется плотностью от 19,2 до 19,3 г/см, температурой плавления 3422 C и пределом прочности при растяжении от 400 до 600 МПа. Благодаря низкому давлению паров при нагреве вольфрамовые мишени обеспечивают стабильный процесс распыления в вакуумных камерах без загрязнения подложки посторонними примесями.

Технологические особенности производства

Заготовки получают методом гидростатического прессования с последующим спеканием при температурах от 2800 до 3000 C. Для достижения требуемой плотности применяют горячую ковку или прокатку. Финальная механическая обработка включает фрезерование, шлифование и полировку рабочих поверхностей. Шероховатость Ra рабочей стороны составляет от 0,4 до 0,8 мкм, что обеспечивает равномерное распыление материала.

Структура вольфрама после перекристаллизации характеризуется размером зерна от 5 до 50 мкм. Контроль качества включает ультразвуковую дефектоскопию на наличие внутренних трещин и пор, а также спектральный анализ химического состава.

Конструктивные исполнения и геометрия

Мишени поставляются в нескольких типоразмерах, адаптированных под конкретные модели распылительных систем:

• прямоугольные пластины для линейных магнетронов;
• круглые диски для планарных источников;
• цилиндрические трубы для ротационных катодов;
• кольцевые заготовки для специальных конфигураций.

Стандартный диапазон толщин от 3 до 12 мм. Допуск на плоскостность не превышает 0,05 мм на 100 мм длины. Отклонение геометрических размеров контролируется в пределах 0,1 мм.

Применение в промышленности

Вольфрамовые мишени востребованы в процессах формирования функциональных покрытий для следующих отраслей:

• микроэлектроника барьерные слои в интегральных схемах;
• солнечная энергетика контактные электроды в тонкопленочных фотоэлементах;
• авиастроение жаростойкие покрытия для лопаток турбин;
• медицинская техника рентгенозащитные экраны и компоненты диагностического оборудования;
• автомобильная промышленность износостойкие слои для деталей топливной аппаратуры.

Распыление проводится в атмосфере аргона при рабочем давлении от 0,1 до 1,0 Па. Плотность тока на мишени достигает от 5 до 20 А/дм, что позволяет получать скорость осаждения от 0,5 до 2,0 мкм/мин.

Эксплуатационные параметры

Максимальная рабочая температура поверхности мишени при длительной эксплуатации составляет от 800 до 1200 C. При превышении указанного диапазона наблюдается интенсивная рекристаллизация и рост зерна, что приводит к снижению механической прочности и увеличению вероятности растрескивания.

Коэффициент использования материала зависит от конструкции магнетрона и степени эрозии. Для планарных систем типичное значение от 25 до 35 %, для ротационных от 60 до 75 %. Остаточная толщина после выработки ресурса обычно составляет от 1,5 до 2,0 мм.

Критерии выбора

При подборе мишени учитывают геометрические параметры катодного узла, мощность источника питания и требуемую скорость осаждения. Для импульсного распыления с высокой плотностью мощности предпочтительны заготовки с мелкозернистой структурой, полученные методом горячей деформации. Для стационарных процессов допустимо использование материала в состоянии после спекания.

Крепление мишени к охлаждаемому катоду выполняется через индиевую прослойку или механическим прижимом. Толщина теплопроводящего слоя составляет от 0,1 до 0,3 мм. Температура охлаждающей воды на входе от 15 до 20 C, расход от 10 до 20 л/мин на одну мишень.

Вопросы и ответы (FAQ)