분말 야금을 이용한 스퍼터링 타겟 제조

스퍼터링 타겟 소개

제조 방법

스퍼터링 타겟을 생산할 때 분말 야금과 주조라는 두 가지 주요 제조 방법이 두드러집니다.각 방법에는 고유한 장점이 있으며 다양한 유형의 재료와 애플리케이션에 적합합니다.

분말 야금
이 방법은 융점이 높은 재료, 복잡한 합금 및 희귀 귀금속에 특히 선호됩니다.이 과정에는 몇 가지 복잡한 단계가 포함됩니다:

1. 원재료 준비:고순도 분말은 물리적 및 화학적 정제 방법을 사용하여 제조됩니다.
2. 성형 및 냉간 압착:분말을 상온에서 압축하고 결합하여 고체 빌릿을 형성합니다.
3. 진공 핫 프레싱:빌릿을 진공 상태에서 가열 및 압착하여 산화를 방지하고 밀도를 높입니다.
4. 열간 등방성 프레스:균일한 고압과 온도가 적용되어 소재의 특성을 향상시킵니다.
5. 기계 가공:재료는 필요한 치수를 달성하기 위해 가공됩니다.
6. 백킹 플레이트 납땜:가공된 타겟은 추가적인 지지력과 강도를 위해 금속판에 용접됩니다.
7. 검사:용접, 화학 분석, 금속 분석, 치수 검사 등 품질 검사를 실시합니다.
8. 청소 및 배송:대상 재료의 최종 세척 및 배송.

주조
반면 주조는 분말 야금에서 제공하는 높은 정밀도와 순도가 필요하지 않은 재료에 더 적합합니다.이 방법은 재료를 녹여 금형에 부어 타겟을 형성합니다.주조는 더 간단하고 비용 효율적이지만 분말 야금과 동일한 수준의 재료 무결성 및 순도를 달성하지 못할 수 있습니다.

두 방법 모두 스퍼터링 타겟 제조에서 중요한 역할을 하며, 각기 다른 재료 요구 사항과 생산 요구 사항을 충족합니다.

분말 야금 방법

적용 가능한 시나리오

분말 야금 방법은 특히 다음과 같은 스퍼터링 타겟의 생산에 적합합니다. 고융점 금속 , 복합 합금 및 희귀 귀금속 .이러한 소재는 고유한 물리적, 화학적 특성으로 인해 기존 제조 공정에서 상당한 어려움을 겪는 경우가 많습니다.

예를 들어 고융점 금속 은 높은 온도와 변형에 대한 저항성을 처리하기 위한 특수 기술이 필요합니다.분말 야금을 사용하면 이러한 재료의 특성을 정밀하게 제어할 수 있으므로 최종 제품이 다양한 산업 응용 분야의 엄격한 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

복합 합금 은 녹는점과 반응성이 서로 다른 여러 원소를 포함하는 경우가 많습니다.분말 야금은 입자 수준에서 이러한 원소를 균일하게 혼합하여 보다 일관되고 신뢰할 수 있는 최종 제품을 만들 수 있습니다.이 방법은 항공우주 및 전자제품과 같은 첨단 산업에서 사용되는 합금에 매우 중요합니다.

마지막으로 희귀 귀금속 은 공급이 부족한 경우가 많으며 낭비를 최소화하기 위해 효율적인 제조 공정이 필요합니다.분말 야금은 이러한 귀중한 재료를 처리하는 데 비용 효율적이고 환경 친화적인 접근 방식을 제공하여 모든 온스를 최대한 활용할 수 있도록 합니다.

요약하면, 분말 야금 방법은 정밀도, 일관성 및 효율성을 제공하여 이러한 까다로운 재료로 스퍼터링 타겟을 제조하는 데 선호되는 선택으로 두드러집니다.

공정 단계

분말 야금을 이용한 스퍼터링 타겟 제조에는 세심하게 계획된 일련의 단계가 포함됩니다.이러한 단계는 정확한 사양과 성능 기준을 충족하는 고품질 타겟을 생산할 수 있도록 설계되었습니다.

1. 원자재 준비:이 과정은 고순도 분말을 선택하고 준비하는 것으로 시작됩니다.이러한 분말은 최종 제품의 성능에 영향을 미칠 수 있는 불순물을 제거하기 위해 물리적 및 화학적 방법을 통해 엄격한 정제를 거칩니다.

2. 성형 및 냉간 프레스:원료가 준비되면 성형 및 냉간 압착을 거칩니다.이 단계에서는 분말 입자를 상온에서 고체 빌릿으로 압축하여 고온 없이도 입자 간의 강력한 결합을 보장합니다.

3. 진공 핫 프레싱:그런 다음 빌릿을 진공 환경에 넣고 열과 압력을 가합니다.이 공정은 소재를 더욱 압축하고 밀도를 높이는 동시에 대상의 순도를 유지하는 데 중요한 산화를 방지하는 데 도움이 됩니다.

4. 열간 등방성 프레싱:진공 열간 프레스 후, 소재는 열간 등방성 프레스를 거칩니다.이 단계에서는 균일한 고압과 온도를 적용하여 밀도 및 기계적 강도를 비롯한 소재의 특성을 크게 향상시킵니다.

5. 기계적 처리:프레스 단계가 끝나면 소재는 스퍼터링 타겟에 필요한 정확한 치수를 얻기 위해 가공됩니다.이러한 정밀 가공을 통해 타겟이 의도한 용도에 필요한 특정 크기와 모양을 충족할 수 있습니다.

6. 백킹 플레이트 납땜:그런 다음 가공된 타겟을 금속 백킹 플레이트에 용접합니다.이 단계는 추가적인 지지력과 강도를 제공하여 타겟이 스퍼터링 공정의 엄격한 조건을 견딜 수 있도록 합니다.

7. 검사:타겟은 사용 준비가 완료된 것으로 간주되기 전에 일련의 품질 검사를 거칩니다.여기에는 용접 검사, 화학 분석, 금속 분석, 치수 검사 등이 포함되어 필요한 모든 표준을 충족하는지 확인합니다.

8. 청소 및 배송:마지막 단계는 대상물을 철저히 세척하여 잔류 오염 물질을 제거하고 배송을 위해 포장하는 것입니다.적절한 세척과 포장은 운송 중 손상으로부터 대상을 보호하고 깨끗한 상태로 목적지에 도착할 수 있도록 하는 데 필수적입니다.

세부 프로세스 단계

원료 준비

원료 준비는 스퍼터링 타겟 제조를 위한 분말 야금 공정에서 중요한 초기 단계입니다.이 단계에서는 최종 스퍼터링 타겟의 성능과 신뢰성에 필수적인 높은 수준의 순도를 달성하기 위해 분말을 세심하게 정제해야 합니다.사용되는 정제 방법은 크게 물리적 공정과 화학적 공정으로 분류할 수 있습니다.

물리적 정화 기술에는 일반적으로 진공 증류, 구역 정제, 전자기 분리와 같은 방법이 포함됩니다.이러한 방법은 휘발성 불순물을 제거하고 물리적 특성에 따라 다양한 물질을 분리하는 데 특히 효과적입니다.예를 들어 진공 증류는 가스 및 끓는점이 낮은 불순물의 존재를 효과적으로 줄일 수 있으며, 구역 정제는 선택적 용융 및 응고의 원리를 활용하여 고체 불순물을 제거하는 데 도움이 됩니다.

반면 화학적 정제 방법에는 용매 추출, 화학 기상 증착, 전기 화학 처리와 같은 공정이 포함됩니다.예를 들어 용매 추출은 선택적 용해도를 사용하여 대상 물질에서 불순물을 분리하고, 화학 기상 증착은 분말 입자에 초순도 층을 증착할 수 있습니다.전기 연마와 같은 전기 화학적 처리는 표면 불순물을 제거하고 입자 형태를 개선할 수 있습니다.

정제 방법의 선택은 종종 특정 재료와 원하는 순도 수준에 따라 달라집니다.융점이 높은 금속, 복잡한 합금 및 희귀 귀금속의 경우, 최종 분말이 고성능 스퍼터링 타겟에 필요한 엄격한 순도 요건을 충족하도록 하기 위해 물리적 방법과 화학적 방법을 조합하여 사용하는 경우가 많습니다.

성형 및 냉간 프레스

성형 및 냉간 프레스는 스퍼터링 타겟 제조를 위한 분말 야금 공정에서 중요한 초기 단계입니다.이 단계에서는 상온에서 분말 입자를 세심하게 압축하고 결합하여 고체 빌릿을 형성합니다.이 공정의 주요 목표는 후속 고온 및 고압 처리를 견딜 수 있는 조밀하고 균일한 구조를 만드는 것입니다.

냉간 프레스 공정에서는 일반적으로 유압식 또는 기계식 프레스를 사용하여 분말 입자에 상당한 압력을 가합니다.이 압력은 입자를 응집시켜 공극을 제거하고 고밀도를 보장합니다.이렇게 만들어진 빌릿은 진공 열간 프레스 및 열간 등방성 프레스와 같은 추가 가공 단계의 전단계로 재료의 특성을 개선하는 역할을 합니다.

냉간 프레스 성공의 핵심 요소로는 분말의 균질성, 프레스 장비의 정밀성, 오염 방지를 위한 환경 조건 제어 등이 있습니다.생산된 빌릿에는 균열 및 기타 결함이 없어야 하는데, 이는 최종 스퍼터링 타겟의 무결성을 손상시킬 수 있기 때문입니다.

요약하면, 성형 및 냉간 프레스는 스퍼터링 타겟 제조의 후속 단계를 위한 토대를 마련하여 견고하고 균일한 출발 물질을 보장합니다.

진공 핫 프레싱

진공 열간 프레스는 산소가 없는 통제된 환경에서 재료를 밀도화하고 성형하는 데 사용되는 특수 기술입니다.이 공정은 최적의 기계적, 열적 또는 광학적 특성을 달성하기 위해 고밀도 및 기공 없는 구조가 필요한 소재에 특히 중요합니다.이 방법은 진공 조건에서 재료를 동시에 가열하고 압착하여 확산 및 흐름과 같은 공정을 통해 분말 입자의 질량 전달을 촉진하여 대상 재료의 밀도를 향상시킵니다.

주요 기능 및 응용 분야

• 재료 호환성:확산 계수가 낮아 소결이 어렵거나 기공이 없는 구조가 필요한 금속 및 세라믹을 포함한 다양한 재료에 적합합니다.
• 형상 복잡성:주로 판, 블록, 원통과 같은 단순한 모양에 사용됩니다.그러나 고급 금형 설계를 사용하면 더 복잡한 모양도 생산할 수 있습니다.
• 누르는 힘과 온도:50kN~800톤의 가압력과 최대 2600°C의 온도에서 작동하며, 직경 700mm~1500mm의 부품에 적용 가능합니다.

장점

1. 향상된 고밀도화:열과 압력을 동시에 가하면 소결 공정이 가속화되어 밀도가 높아집니다.
2. 온도 및 시간 효율성:기존 방식에 비해 소결 온도와 시간을 단축합니다.
3. 입자 크기 제어:재료의 무결성과 성능 유지에 중요한 입자 성장을 억제하는 데 효과적입니다.

세라믹 분야에서의 활용

• 복합 재료:MMC(메탈 매트릭스 컴포지트) 및 CMC(세라믹 매트릭스 컴포지트)를 포함합니다.
• 고급 세라믹:절삭 공구, 고강도 밸브 부품 및 내마모성 부품에 사용되는 질화규소, Al2O3, TiC/TiN 및 시알론과 같은 소재.
• 기능성 세라믹:예를 들어 다양한 산업 응용 분야에 사용되는 PLZT(납-란탄-지르코네이트-티타네이트) 및 기타 고성능 세라믹이 있습니다.

진공 열간 프레스는 고품질 스퍼터링 타겟 생산의 초석으로, 최종 제품이 엄격한 성능 및 구조적 요구 사항을 충족하도록 보장합니다.

열간 등방성 프레스

열간 등방성 프레스(HIP)는 금속, 세라믹, 폴리머, 복합재 등 다양한 재료의 특성을 향상시키기 위해 고온과 균일한 가스 압력을 모두 사용하는 정교한 제조 공정입니다.이 방법은 특히 다공성을 제거하고 재료의 밀도를 높여 기계적 특성과 작업성을 크게 향상시키는 데 효과적입니다.

이 공정에는 일반적으로 녹는점이 높은 판금으로 만든 금형을 사용하여 작업 전반에 걸쳐 구조적 무결성을 보장합니다.특정 특수 애플리케이션에서는 세라믹 몰드를 사용할 수도 있습니다.금형에 가공할 재료를 채운 다음 아르곤과 같은 불활성 가스 또는 유리와 같은 유체를 주입하여 등압을 가합니다.HIP의 일반적인 작동 설정은 2000°F(1100°C)를 초과하는 온도에서 약 15,000lb/in²(100MPa)의 압력을 가하는 것입니다.

HIP는 여러 중요 애플리케이션에서 광범위하게 사용됩니다:

• 주물의 미세 수축 제거:이를 통해 주조 부품의 무결성과 신뢰성을 보장합니다.
• 파우더 통합 및 확산 본딩:흔히 클래딩이라고도 하는 이 공정은 분말 재료로 견고하고 조밀한 구조물을 만드는 데 필수적입니다.
• 분말 야금에서의 소결:HIP는 소결 공정에 필수적인 요소로, 금속 분말로 조밀하고 견고한 부품을 형성하는 데 도움을 줍니다.
• 압력 보조 브레이징:브레이징 조인트의 결합 강도를 향상시킵니다.
• 금속 매트릭스 복합재 제작:우수한 기계적 특성을 가진 첨단 소재를 만들 수 있습니다.

고온과 균일한 압력을 결합하여 소재의 내부 구조를 개선할 뿐만 아니라 전반적인 성능과 내구성을 향상시켜 고정밀 제조 공정에 없어서는 안 될 필수 요소입니다.

기계 가공

기계 가공은 스퍼터링 타겟 제조에서 중요한 단계로, 최종 제품이 정확한 치수 요건을 충족하도록 보장합니다.이 공정에는 다양한 가공 기술을 사용하여 타겟 소재를 최종 형태로 성형하는 과정이 포함됩니다.주요 목표는 스퍼터링 애플리케이션에서 최적의 성능을 발휘하는 데 필요한 정확한 치수와 표면 마감을 달성하는 것입니다.

기계 가공 시 사용되는 몇 가지 주요 기술이 있습니다:

• 선삭 및 밀링:이러한 작업은 여분의 재료를 제거하고 대상을 원하는 형태로 성형하는 데 사용됩니다.선삭은 절삭 공구에 대해 공작물을 회전시키는 작업이며, 밀링은 회전 공구를 사용하여 공작물에서 재료를 제거하는 작업입니다.

• 연삭:이 기술은 높은 정밀도와 매끄러운 표면 마감을 달성하기 위해 사용됩니다.연삭에는 연마 휠을 사용하여 소량의 재료를 제거하여 대상이 필요한 공차를 충족하는지 확인하는 작업이 포함됩니다.

• 래핑 및 연마:이 마지막 단계는 최고의 표면 품질을 달성하는 데 매우 중요합니다.래핑은 미세한 연마재를 사용하여 표면을 더욱 세밀하게 다듬고, 폴리싱은 더 매끄러운 연마재를 사용하여 거울과 같은 마감 처리를 합니다.

가공 기술의 선택은 재료 특성과 스퍼터링 대상의 특정 요구 사항에 따라 달라집니다.예를 들어, 융점이 높은 금속과 복잡한 합금은 가공 중에 재료가 손상되지 않도록 특수 가공 공정이 필요할 수 있습니다.

요약하면, 기계 가공은 정밀도, 표면 품질 및 재료 무결성의 균형을 유지하면서 스퍼터링 타겟이 의도한 용도에 완벽하게 적합하도록 하는 세심한 공정입니다.

백킹 플레이트 납땜

백킹 플레이트 납땜 공정은 스퍼터링 타겟 제조에서 매우 중요한 단계입니다.이 단계에서는 가공된 타겟을 견고한 금속판에 세심하게 용접하여 지지력과 구조적 무결성을 모두 보장합니다.금속판은 스퍼터링 공정 중에 일반적으로 발생하는 고응력 환경을 견디는 데 필요한 강도를 제공하는 기초 레이어 역할을 합니다.

안전하고 내구성 있는 결합을 위해 고급 용접 기술이 사용됩니다.이러한 기술은 타겟이 백킹 플레이트에 단단히 부착된 상태를 유지할 뿐만 아니라 작동 중 발생할 수 있는 분리도 방지합니다.용접 방법의 선택은 타겟과 백킹 플레이트의 특정 재료 특성을 수용하여 타겟의 성능 저하 없이 매끄러운 통합을 보장해야 하므로 매우 중요합니다.

또한 납땜 공정은 균열이나 보이드와 같은 결함의 위험을 최소화하기 위해 통제된 조건에서 실행됩니다.이러한 정밀성은 고진공 환경에서 타겟의 무결성을 유지하고 수명을 보장하는 데 필수적입니다.백킹 플레이트의 역할은 단순한 지지를 넘어 타겟의 작동 효율과 수명에 필수적인 열 방출을 돕습니다.

요약하면, 백킹 플레이트 납땜은 정밀 용접 기술과 신중한 재료 선택을 결합하여 대상의 구조적 무결성과 작동 내구성을 보장하는 세심한 공정입니다.이 단계는 전체 제조 공정에 필수적이며 최종 스퍼터링 타겟의 품질과 신뢰성에 크게 기여합니다.

검사

스퍼터링 타겟 제조 공정의 마지막 단계에는 엄격한 품질 검사 완제품의 무결성과 성능을 보장하기 위해 실시합니다.이러한 검사에는 몇 가지 중요한 영역이 포함됩니다:

• 용접 검사:타겟과 백킹 플레이트의 완벽한 용접을 보장하고 구조적 무결성을 유지하며 잠재적인 누출 또는 고장을 방지합니다.
• 화학 분석:대상 물질의 화학 성분을 확인하여 지정된 표준 및 요구사항에 부합하는지 확인합니다.
• 금속 조직 분석:재료의 미세 구조를 검사하여 입자 크기, 균질성 및 성능에 영향을 미칠 수 있는 잠재적 결함을 평가합니다.
• 치수 검사:타겟의 치수를 측정하여 정확한 사양을 충족하는지 확인하는 것은 최적의 스퍼터링 성능을 위해 매우 중요합니다.

이러한 검사는 단순한 일상적인 점검이 아니라 스퍼터링 타겟의 품질과 신뢰성을 보장하여 다양한 산업 응용 분야에서 그 효과를 보장하는 데 필수적입니다.

세척 및 배송

스퍼터링 타겟 제조 공정의 마지막 단계에는 타겟 재료의 무결성과 품질을 보장하기 위해 세심한 세척과 세심한 배송이 포함됩니다.

세정 공정

대상 자재를 배송할 준비가 된 것으로 간주하기 전에 제조 단계에서 축적되었을 수 있는 잔류 오염 물질을 제거하기 위해 철저한 세척 과정을 거칩니다.이 청소 프로세스에는 일반적으로 다음이 포함됩니다:

• 표면 청소: 특수 용매와 기술을 활용하여 표면 오염 물질을 제거하여 최적의 스퍼터링 성능을 위한 깨끗한 표면을 보장합니다.
• 화학적 세척: 대상의 수명과 효율성에 영향을 줄 수 있는 잠재적인 부식 요소를 중화하기 위해 화학적 처리를 적용합니다.
• 최종 검사: 최종 육안 및 촉각 검사를 실시하여 대상이 모든 청결 기준을 충족하는지 확인합니다.

배송 고려 사항

대상 물품을 철저히 세척한 후에는 조심스럽게 포장하여 배송할 준비를 합니다.이 단계의 주요 고려 사항은 다음과 같습니다:

• 포장: 대상은 운송 중 손상을 방지하기 위해 보호 재료로 안전하게 포장됩니다.여기에는 충격 흡수 소재와 습기 방지 포장재가 사용되는 경우가 많습니다.
• 취급: 대상에 과도한 힘이나 부적절한 보관 조건이 가해지지 않도록 물류팀에 특별 취급 지침이 제공됩니다.
• 문서: 청소 인증서, 품질 보증 보고서 및 취급 지침을 포함한 자세한 문서가 배송과 함께 제공됩니다.

이러한 최종 단계는 스퍼터링 타겟에 필요한 높은 표준을 유지하여 최적의 사용 상태로 목적지에 도착할 수 있도록 하는 데 매우 중요합니다.

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