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半导体材料高品质靶材中国制造 2020-08-01

  近日,在福建阿石创新材料股份有限公司溅射靶材生产基地里,PVD镀膜材料智能化生产线即将进入安装。生产线投产后,该公司溅射靶材的生产能力将扩大到年产1200吨平板显示溅射靶材,并进入智能制造时代。

  高品质靶材依赖进口

  TFT-LCD用高品质ITO靶材是液晶显示器(LCD)以及新一代显示器(OLED、QLED、MicroLED等)的关键基础材料。ITO靶材多项关键技术的突破,来自福建工程学院教授、福建省新材料制备与成形技术重点实验室主任戴品强领衔的福建阿石创新材料股份有限公司专家工作站。这一科研成果转化实现了高品质靶材的国产化,项目成果获得2018年度福建省科技进步一等奖。

  “ITO靶材对LCD面板的质量、生产效率和良品率起关键性作用,其品质要求非常高。”戴品强表示。2015年之前,国产ITO靶材存在纯度不够、坯体密度不足等问题,影响ITO薄膜的透过率、电阻率和均一性,只能用在太阳能薄膜、低精度触摸屏等中低端领域。

  此前,国内高品质ITO靶材基本依赖进口,其核心技术长期被日本、韩国企业垄断。尤其ITO靶材的原材料铟锭全球80%都在中国生产,国外公司从中国进口铟锭,生产成高品质ITO靶材,再高价出口到中国。

  解决两大关键难题

  为此,决心自主研发生产ITO靶材的阿石创,与长期合作的福建工程学院开始合作研发。2012年,福建阿石创新材料股份有限公司专家工作站通过认定,戴品强作为工作站的领衔专家,带领建站专家团队9人,与企业进站技术团队15人进行ITO靶材研发。

  要生产出高品质的ITO靶材,需要解决两大关键难题。一是靶材由靶坯和背板组成,靶坯ITO是氧化物,背板是金属铜,二者热膨胀系数差别大,绑定时容易造成靶坯开裂、铜背板变形,越大尺寸的靶材开裂变形越为严重;二是高品质靶材的纯度要求大于99.99%,内部晶粒平均晶粒尺寸在4~5微米,且组织均匀,相对密度大于99.7%,但国内当时的技术和装备都难以生产如此高纯度、高致密度和高均匀性靶材。

  针对这些难题,工作站的专家团队经过4年多的不懈努力,创新研发出了高纯纳米粉制备和粉体均匀化、ITO靶材成型及烧结、ITO靶材绑定3项关键技术,在高品质ITO靶材关键核心技术上取得了全方位突破。

  “对于靶材绑定技术瓶颈,我们通过特有的ITO靶材搅拌丝摩擦发热技术实现大面积连续移动焊合,开发出金属过渡层制备新工艺,设计制造了相关装备,达到了高品质靶材整体翘起不超过±2毫米的要求。”戴品强说,“针对纯度、致密度、均匀性等问题,我们采用多工序协同调控粉体性能新方法,提出了高纯纳米粉制备技术、粉体均匀化技术,研发了高致密度、低水分坯体成型新技术,设计制造了靶材生坯成型装置,开发了富氧烧结关键技术,攻克了靶材烧结时高温脱氧和晶粒粗大等技术难题。”

  替代国外进口产品

  应用这些新技术与生产设备进行试生产的产品,通过了福州京东方光电科技有限公司的导入测试验证。产品的薄膜颗粒数量、面电阻、膜厚、透过率等各项性能指标,均达到国外同类先进靶材的水平,完全可以替代国外进口产品,用于TFT-LCD生产。

  2017年,阿石创自主创新开发的TFT-LCD用高品质ITO靶材,正式投入量产。自此,我国突破了大尺寸高端ITO靶材的国外技术壁垒,在显示面板产业重要材料国产化的道路上又前进了一步。

  目前,该公司生产的硅靶材作为应用于手机玻璃盖板的重要靶材产品,已获得多家手机玻璃盖板生产客户的认可,并已实现批量供货。


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