以下(xia)凯(kai)泽金(jin)属是(shi)关于真空镀(du)膜(mo)用(yong)钛靶材的(de)全(quan)面(mian)解析,涵盖(gai)其(qi)核(he)心(xin)特性(xing)、应用场(chang)景(jing)及与其(qi)他金(jin)属(shu)靶材的对(dui)比(bi):
1、定义(yi)
真(zhen)空镀膜(mo)用钛(tai)靶材是通过物(wu)理(li)气(qi)相沉(chen)积(ji)(PVD)或(huo)磁(ci)控(kong)溅射工(gong)艺,在真(zhen)空环境下将(jiang)钛原子(zi)沉(chen)积到基材表面的高纯(chun)度金属(shu)材(cai)料(纯(chun)度≥99.9%),用于(yu)制(zhi)备功(gong)能(neng)性薄膜(如耐(nai)磨层(ceng)、导电(dian)层、光学(xue)膜(mo)等(deng))。
2、性能特点(dian)
| 特性(xing) | 技(ji)术指标 | 功能优势 |
| 纯(chun)度(du) | ≥99.9%(3N级),特(te)殊场景需≥99.999%(5N) | 减少杂质(zhi)引(yin)起的膜(mo)层(ceng)缺陷(xian) |
| 密(mi)度(du) | ≥4.5 g/cm³(理(li)论(lun)密(mi)度(du)4.506 g/cm³) | 提高(gao)溅(jian)射速率和(he)膜(mo)层(ceng)致密性(xing) |
| 晶粒尺寸 | ≤50 μm(EBM工(gong)艺(yi)可(ke)达≤20 μm) | 确(que)保(bao)膜(mo)厚(hou)均(jun)匀性(xing)(偏差<±3%) |
| 导(dao)热率 | 21.9 W/(m·K)(20℃时) | 支(zhi)持(chi)高(gao)功率(lv)溅(jian)射(she)(10-15 kW) |
| 氧含量(liang) | <500 ppm(光(guang)学级(ji)要求<100 ppm) | 防(fang)止膜(mo)层氧(yang)化(hua)变(bian)色(se) |
3、常(chang)用材(cai)质(zhi)牌(pai)号(hao)
| 标(biao)准体(ti)系 | 牌号 | 纯(chun)度 | 典(dian)型应用(yong)场(chang)景(jing) |
| ASTM B348 | Grade 1 | 99.9% | 工具(ju)镀(du)硬质涂(tu)层(TiN) |
| GB/T 3620.1 | TA1 | 99.9% | 手(shou)机盖(gai)板防指纹膜(mo) |
| JIS H 4650 | TP340 | 99.8% | 汽(qi)车轮(lun)毂(gu)装饰(shi)镀(du)层(ceng) |
| 高纯级 | Ti-5N | 99.999% | 半导(dao)体金(jin)属(shu)化层(ceng)(90 nm节点) |
4、执(zhi)行标准
| 标准类型(xing) | 标(biao)准(zhun)编(bian)号(hao) | 核心要求 |
| 国(guo)际标准(zhun) | ASTM F2884 | 溅射(she)靶(ba)材(cai)显(xian)微组织(zhi)(晶(jing)粒(li)度≤ASTM 6级(ji)) |
| 中(zhong)国(guo)标(biao)准(zhun) | GB/T 38976-2020 | 高纯钛靶(ba)材杂(za)质(zhi)元(yuan)素总量(liang)≤0.01% |
| 行业规(gui)范 | SEMI F47-0708 | 半导体用靶材(cai)电阻率≤50 μΩ·cm |
5、应(ying)用(yong)领(ling)域
| 行业 | 具体(ti)应用 | 膜层(ceng)性(xing)能(neng)要(yao)求(qiu) |
| 光学(xue)器件 | 增透(tou)膜(AR)、反(fan)射镜(jing) | 可(ke)见光(guang)波段(duan)透过(guo)率(lv)≥99.5% |
| 半导(dao)体(ti) | 阻(zu)挡层(ceng)(Cu/Ti/SiO₂堆(dui)叠(die)) | 台(tai)阶覆盖(gai)率≥95%(0.13μm沟槽) |
| 工具(ju)涂(tu)层 | TiN/TiAlN超(chao)硬(ying)涂层(ceng) | 硬度≥2000 HV |
| 消费电子 | 手(shou)机中(zhong)框PVD镀(du)膜(mo) | 耐磨性(Taber测试≥5000次(ci)) |
6、与其(qi)他金(jin)属(shu)靶(ba)材(cai)的区别(bie)
| 参(can)数(shu) | 钛靶(ba)材 | 镍靶(ba)材 | 锆(gao)靶(ba)材(cai) | 钽(tan)靶材 | 铌靶材(cai) |
| 溅(jian)射(she)率 | 0.6 (Ar+ 500eV) | 1.1 | 0.5 | 0.4 | 0.5 |
| 熔点(℃) | 1668 | 1455 | 1852 | 3017 | 2477 |
| 电阻率(lv)(μΩ·cm) | 42 | 6.9 | 40 | 13.5 | 15.2 |
| 成本(ben)(元/kg) | 800-1500 | 200-400 | 2000-3000 | 5000-8000 | 3000-5000 |
| 核心应用(yong) | 硬质(zhi)涂(tu)层、导电层(ceng) | 磁性(xing)薄膜 | 核(he)反应堆(dui)防腐层(ceng) | 高(gao)K介质层 | 超(chao)导(dao)薄膜(mo) |
7、选购(gou)方法(fa)
参数(shu)匹配(pei):
根(gen)据(ju)镀(du)膜设备阴(yin)极类型(xing)选择(ze)形(xing)状(管(guan)靶(ba)/板靶(ba)/旋(xuan)转(zhuan)靶)
膜层电(dian)阻要(yao)求(qiu)≤10 Ω/□时(shi)需(xu)选(xuan)择(ze)5N级高(gao)纯(chun)靶(ba)材(cai)
质(zhi)量(liang)验证(zheng):
要求(qiu)供(gong)应商提供(gong) GDMS报(bao)告(确保Fe<50 ppm、C<100 ppm)
使用 EBSD检测 晶粒(li)取向((002)面占比≥60%可(ke)提(ti)升溅射效(xiao)率20%)
供(gong)应商(shang)评(ping)估(gu):
优先(xian)选(xuan)择具有 EBM(电(dian)子(zi)束(shu)熔炼)+热(re)等静(jing)压(ya)(HIP) 工艺(yi)的厂家
核查(cha)是否(fou)通(tong)过 ISO 9001 和(he) IATF 16949 认证(zheng)
8、注(zhu)意(yi)事项(xiang)
储(chu)存管理(li):
真空(kong)包(bao)装需在湿(shi)度<40%环境下(xia)保(bao)存(cun),开(kai)封(feng)后(hou)需(xu)在72小时内(nei)完(wan)成安(an)装
工(gong)艺(yi)适配:
使(shi)用 中频电(dian)源(yuan)(40 kHz) 时,靶材厚度(du)应(ying)≥6mm以(yi)防(fang)电弧(hu)击穿
安(an)全防(fang)护(hu):
钛(tai)粉(fen)尘(chen)爆炸下限(xian)为(wei)45 g/m³,加(jia)工(gong)区(qu)需配(pei)置(zhi) ATEX防爆系统
报废(fei)标(biao)准(zhun):
当靶材(cai)表面出现 >3mm深度的(de)侵(qin)蚀(shi)坑时(shi),膜层(ceng)均匀(yun)性(xing)会(hui)下(xia)降(jiang)30%以(yi)上(shang),需及时更换(huan)
钛(tai)靶材因(yin)其优(you)异的综(zong)合性(xing)能(性(xing)价比(bi)、成膜质(zhi)量、工艺适应性),占据(ju)真(zhen)空镀(du)膜靶(ba)材(cai)市场(chang)约(yue)35%的份(fen)额(2023年(nian)数据)。相较于钽、铌等稀(xi)有(you)金属(shu)靶(ba)材,钛靶的溅(jian)射(she)速(su)率(lv)快(kuai)20-50%,且成(cheng)本(ben)仅为(wei)1/3-1/5。在(zai)精密(mi)光(guang)学镀膜中(zhong),需选(xuan)用(yong)EBM工(gong)艺(yi)制备的(002)择优(you)取(qu)向靶材(cai),配合(he)离(li)子束辅(fu)助(zhu)沉(chen)积(IBAD),可将膜(mo)层(ceng)表面(mian)粗糙度控制在(zai)0.5 nm以下(xia),满(man)足激(ji)光(guang)陀螺(luo)仪(yi)等(deng)超(chao)精密(mi)器(qi)件的(de)需(xu)求。







