目前,我国(guo)已发(fa)展成世(shi)界钛工业(ye)大国,钛产能(neng)与(yu)产量(liang)均(jun)位居(ju)世界(jie)首位,然而(er)国(guo)内钛(tai)材的(de)整体(ti)技(ji)术含(han)量(liang)较低、产(chan)品附(fu)加值低(di)、产(chan)能(neng)严重过(guo)剩,钛工(gong)业(ye)面临“大而(er)不强” 的(de)处(chu)境,加大(da)钛(tai)材深(shen)加工及(ji)开发(fa)高(gao)附(fu)加(jia)值产(chan)品是(shi)行(xing)业(ye)摆脱(tuo)困境(jing)的关(guan)键(jian)。高(gao)纯钛作为(wei)电(dian)子信息领域(yu)重(zhong)要(yao)的(de)功能(neng)薄膜(mo)材料(liao),近年(nian)来(lai)随(sui)着我国集成(cheng)电(dian)路、平(ping)面显(xian)示(shi)、太(tai)阳(yang)能(neng)等产(chan)业(ye)的快(kuai)速发展(zhan)需求(qiu)量(liang)快速上升(sheng)。磁(ci)控(kong)溅射(she)技(ji)术(PVD)技(ji)术(shu)是(shi)制备(bei)薄膜材(cai)料(liao)的(de)关(guan)键(jian)技(ji)术之(zhi)一(yi),高纯钛溅射(she)靶(ba)材是磁(ci)控溅射(she)工(gong)艺(yi)中的关(guan)键耗材(cai),具有(you)广(guang)阔(kuo)的市(shi)场(chang)应(ying)用(yong)前景(jing)。钛(tai)靶(ba)材作为高(gao)附(fu)加值的(de)镀膜材(cai)料(liao),在(zai)化(hua)学(xue)纯度、组织(zhi)性(xing)能(neng)等方(fang)面(mian)具(ju)有(you)严(yan)格的要(yao)求,技术(shu)含(han)量(liang)高、加工(gong)难度(du)大(da)。针(zhen)对下游高端应用(yong),开(kai)发高性(xing)能(neng)钛(tai)溅(jian)射(she)靶(ba)材,是(shi)实(shi)现(xian)电(dian)子信息(xi)制(zhi)造业关键(jian)材(cai)料(liao)的自(zi)主(zhu)研(yan)制和推动(dong)钛工业(ye)向(xiang)高端转(zhuan)型升级的(de)重要举(ju)措(cuo)。
磁(ci)控溅(jian)射(she)钛靶材(cai)主(zhu)要(yao)应(ying)用于(yu)电(dian)子(zi)及信息(xi)产(chan)业(ye),如(ru)集(ji)成(cheng)电路(lu)、平面显示屏(ping)和(he)家(jia)装汽(qi)车行(xing)业(ye)装饰(shi)镀膜领域(yu),如(ru)玻璃(li)装饰(shi)镀(du)膜和轮(lun)毂(gu)装饰镀膜(mo)等(deng)。不同行(xing)业(ye)钛(tai)靶(ba)材要求(qiu)也(ye)有(you)很大差(cha)别,主要包(bao)括:纯(chun)度、微(wei)观(guan)组织、焊(han)接性(xing)能(neng)、尺(chi)寸(cun)精度(du)几(ji)个(ge)方面(mian),如(ru)表1所示。

1、集成电路用钛靶材
集成(cheng)电路(lu)钛(tai)靶材纯(chun)度主(zhu)要(yao)大(da)于99.995%以上(shang),目前主要依(yi)赖进口。2013年(nian),我(wo)国集(ji)成(cheng)电路(lu)产业实现(xian)销(xiao)售收入2508亿元(yuan),进(jin)口额(e)高(gao)达(da)2313亿(yi)美元(yuan),首(shou)次成(cheng)为我国第(di)一(yi)大(da)进(jin)口商品。2014年(nian),集(ji)成(cheng)电路产(chan)业销(xiao)售(shou)收入为2672亿元(yuan),进(jin)口额仍达(da)到(dao)2176亿美(mei)元。集成(cheng)电(dian)路(lu)用(yong)靶(ba)材在全球(qiu)靶材市场(chang)中占较大份额(e)。钛(tai)靶(ba)材原(yuan)材料方面:高纯钛(tai)生(sheng)产(chan)主(zhu)要集(ji)中(zhong)在美(mei)国(guo)、日(ri)本等(deng)国(guo)家,如(ru)美国Honeywell,日(ri)本(ben)东(dong)邦(bang)、日本大(da)阪(ban)钛业(ye);国内起步(bu)较(jiao)晚(wan),2010年后(hou)北(bei)京有(you)色金属(shu)研(yan)究院、遵(zun)义钛业、宁(ning)波创(chuang)润等(deng)陆续推(tui)出国(guo)产的高纯(chun)钛(tai)产品,但是(shi)产品(pin)稳(wen)定性还待提高(gao)。
钛靶(ba)材(cai)的(de)结构(gou)发(fa)展方(fang)面:早(zao)期芯(xin)片代(dai)工(gong)厂(chang)利(li)润空间(jian)大(da),主要(yao)使(shi)用100~150mm磁控(kong)溅(jian)射(she)机台(tai),而(er)且功率(lv)小(xiao),溅射薄膜(mo)较厚(hou),芯(xin)片的(de)尺寸(cun)较(jiao)大(da),单(dan)体靶(ba)材(cai)的性能能够满(man)足(zu)当(dang)时(shi)机(ji)台(tai)的使(shi)用(yong)要(yao)求(qiu),当(dang)时集成电路(lu)用钛(tai)靶材(cai)主要100~150mm单(dan)体和组(zu)合型(xing)靶(ba)材,如(ru)典(dian)型3180型(xing),3290型(xing)靶(ba)材(cai)等。第(di)二阶(jie)段,按(an)照摩(mo)尔定律发(fa)展(zhan),芯片线宽(kuan)变(bian)窄(zhai),芯片代工厂(chang)主要使(shi)用150~200mm溅(jian)射(she)机台(tai),为(wei)提(ti)高(gao)利润(run)空(kong)间(jian),机(ji)台的溅射功率提(ti)高(gao),这就(jiu)要求靶材(cai)尺(chi)寸(cun)加大(da),同时保(bao)持高(gao)导(dao)热(re)、低价格(ge)和(he)一定(ding)的强度(du),本时(shi)期钛(tai)靶材以铝(lv)合金(jin)背板(ban)扩(kuo)散焊(han)接和铜合(he)金背(bei)板钎(qian)焊(han)焊接(jie)两种结(jie)构(gou)为(wei)主(zhu),如(ru)典(dian)型TN、TTN型,Endura5500型(xing)等靶(ba)材。第(di)三阶段,随集(ji)成电路(lu)发(fa)展,芯片(pian)线宽(kuan)进一步变(bian)窄(zhai),此时(shi)芯片(pian)代工(gong)厂(chang)主(zhu)要使(shi)用(yong)200~300mm溅射(she)机(ji)台,为进一步提高利(li)润空(kong)间(jian),机(ji)台(tai)的溅(jian)射(she)功率(lv)提(ti)高,这就要求靶材尺寸(cun)加(jia)大,同时(shi)保持高导(dao)热(re)和(he)足够的(de)强度(du)。本(ben)时(shi)期(qi)钛靶(ba)材以(yi)铜合金背(bei)板扩(kuo)散(san)焊(han)接为(wei)主(zhu),如(ru)主流SIP型靶材如图1所(suo)示。

钛靶材(cai)加(jia)工制(zhi)造方面(mian):早(zao)期(qi)国(guo)内(nei)外市(shi)场基(ji)本(ben)被美(mei)国(guo)、日(ri)本(ben)等大(da)的(de)靶材制造商垄断,2000年(nian)后国(guo)内的制(zhi)造业(ye)逐(zhu)步进(jin)入(ru)靶材市(shi)场(chang),开始(shi)进口高纯钛(tai)原(yuan)材料加(jia)工低(di)端的(de)靶材(cai),最近几年(nian)国内(nei)钛(tai)靶材制造(zao)企(qi)业(ye)发展(zhan)较快,市场(chang)份(fen)额(e)逐步扩大(da)到(dao)台湾、欧(ou)美等(deng)市场,如有(you)研(yan)亿(yi)金和江(jiang)峰电子(zi)两企业(ye)专注(zhu)靶(ba)材制造(zao)多年。国内的(de)靶(ba)材制造(zao)企业也(ye)正在和(he)国(guo)内(nei)的(de)磁(ci)控溅(jian)射(she)机台制(zhi)造商(shang)联合(he)开发靶(ba)材,推(tui)动国内集(ji)成(cheng)电路磁控溅射(she)产业(ye)的发展(zhan)。
2、 平面(mian)显示(shi)器(qi)用(yong)钛靶(ba)材
平面(mian)显(xian)示器包括:液(ye)晶显示器(qi)(LCD)、等(deng)离子(zi)体(ti)显示(shi)器(qi)(PDP)、场致(zhi)发(fa)光(guang)显示(shi)器(E-L)、场(chang)发(fa)射(she)显(xian)示器(FED)。目前,在平面(mian)显(xian)示(shi)器(qi)市(shi)场中以液(ye)晶显示器LCD市(shi)场最(zui)大,份额高达(da)90%以上(shang)。LCD被认为(wei)是目前(qian)最有应用前(qian)景的(de)平板显示器件(jian),它(ta)的出现(xian)大大(da)扩(kuo)展了(le)显(xian)示(shi)器的应(ying)用(yong)范(fan)围(wei),从(cong)笔(bi)记(ji)本电(dian)脑(nao)显示器、台式(shi)电(dian)脑(nao)监(jian)视(shi)器、高(gao)清(qing)晰液(ye)晶电(dian)视以及移动(dong)通(tong)信,各种(zhong)新型(xing)LCD产(chan)品(pin)正在(zai)冲(chong)击(ji)着(zhe)人们的(de)生(sheng)活(huo)习(xi)惯(guan),并推动着(zhe)世界(jie)信息(xi)产(chan)业的飞速发展。TFT-LCD6技术(shu)是(shi)微电(dian)子技(ji)术(shu)与(yu)液晶(jing)显(xian)示器(qi)技(ji)术巧妙(miao)结合的(de)一(yi)种技术,目前(qian)已经(jing)成为平面(mian)显示主(zhu)流(liu)技(ji)术(shu),其(qi)中(zhong)又(you)分A1-Mo、A1-Ti、Cu-Mo等(deng)工艺(yi)。平面显示(shi)器(qi)的薄膜多(duo)采(cai)用(yong)溅射(she)成形(xing)。A1、Cu、Ti、Mo等(deng)靶材(cai)是(shi)目(mu)前平(ping)面(mian)显(xian)示(shi)器(qi)主(zhu)要金(jin)属靶材,平(ping)面(mian)显示(shi)器(qi)用钛靶(ba)材(cai)纯度大(da)于99.9%,此原材料能(neng)够(gou)国产。TFT-LCD6代(dai)线(xian)用(yong)平面(mian)钛(tai)靶(ba)材(cai)尺(chi)寸比较(jiao)大,结构采(cai)用铜合金(jin)水(shui)冷背板靶(ba)材,如图(tu)2所示(shi),应用有中(zhong)电(dian)熊猫(mao)等(deng)。目(mu)前中国自主(zhu)建设(she)的全球(qiu)最高(gao)世(shi)代(dai)线-合肥10.5代(dai)线(xian)主要生(sheng)产(chan)大(da)尺(chi)寸(cun)超(chao)高清(qing)液(ye)晶显示屏,设(she)计产(chan)能为(wei)每(mei)月(yue)9万(wan)片(pian)玻璃基板,玻璃(li)基板(ban)尺寸为(wei)3370×2940mm,总(zong)投(tou)资400亿(yi)元(yuan),预(yu)计(ji)2018年(nian)二季(ji)度(du)投(tou)产,采用溅射(she)机(ji)台(tai)及(ji)相(xiang)应的(de)技(ji)术(shu)和(he)靶材还不确定。

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