铜锰镍合金靶材定义、特性、制备方法和应用
发布时间：2025-09-19 作者：长沙鑫康新材料 阅读量：28
铜锰镍合金靶材是一种以铜为基体、添加镍和锰元素的高纯度合金溅射靶材，具有优异热机械性能、耐腐蚀性、附着性和可加工性。通过熔炼法制备而成，广泛应用于半导体、集成电路、薄膜电阻、平面显示、光学器件和太阳能电池等领域。
铜锰镍合金靶材性能特点
热机械性能：镍和锰的加入能显著提高纯铜的再结晶温度和机械强度，使合金靶材及其薄膜在PVD工艺的高温环境下更稳定，抗热应力性能更好。
化学稳定性与耐腐蚀性：镍以其良好的耐腐蚀性著称，锰的加入也能形成致密的氧化膜（如二氧化锰），共同提升了合金的抗氧化和抗腐蚀能力，延长了器件寿命。
附着性：相比于纯铜薄膜，加入镍和锰的合金薄膜与硅片、二氧化硅等基材的附着力通常更强，这是制造可靠电子元件的前提。
可加工性：通过调整成分，可以使其具备良好的机械加工性能，便于制成高密度、无缺陷的靶材
铜锰镍合金靶材制备方法
原料准备：选用高纯度的铜（Cu）、锰（Mn）、镍（Ni）金属作为原料（通常要求纯度在99.9%以上，即3N级以上）。
熔炼：将铜和镍先熔化，再加入锰，以减少锰的挥发和氧化。熔炼过程中充分搅拌，使合金液成分均匀。
铸造：将均匀的合金液浇注到预热的铜模或石墨模中。控制冷却速度，获得晶粒尽可能细小、成分偏析尽可能少的铸锭。为了进一步减少偏析，会采用快速凝固或连续铸造技术。
均匀化热处理：将铸锭在保护气氛（如氩气）或真空下，加热到低于其固相线温度的某一温度（例如800-950°C），并进行长时间保温（通常10-24小时）。此过程通过原子扩散使合金成分均匀化，为后续的热加工做好准备。
热机械加工：将均匀化处理后的铸锭重新加热到再结晶温度以上（通常为700-900°C）进行保温，使其具有良好的塑性。用锻压机对铸锭进行锻造，破碎粗大的铸态组织，压实内部可能存在的微小孔洞。用轧机将铸锭或锻坯轧制成所需厚度的板坯。
冷机械加工：将热加工后的板坯进行冷轧，进一步精确控制靶材的厚度，并获得更光滑的表面。
热处理（退火）：对冷加工后的坯料进行再结晶退火。
机械加工：使用车床、铣床、线切割等精密机床，将退火后的坯料加工成终产品要求的尺寸和形状。
铜锰镍合金靶材主要应用领域
半导体制造：用于金属互连层、接触层、扩散阻挡层的PVD溅射镀膜
薄膜电阻器：利用其高电阻率和低温度系数，制备精密电阻薄膜
平面显示工业：用于TFT-LCD、OLED等显示器件中的导电或电阻薄膜
光学器件：制备具有高稳定性和导电性的光学薄膜
太阳能电池：用于薄膜太阳能电池的导电层制备
铜锰镍合金靶主要应用领域
电子电气领域：用于制造电阻器、电感器、接线柱、连接器等元件，因其电阻率高、电阻温度系数低且导电性能稳定。
化工与能源设备：适用于制造耐腐蚀的化工设备、管道、阀门、换热器等，尤其在海水或高盐环境中表现优异。
海洋工程与船舶制造：常用于制造船舶部件、海洋平台结构件、海水淡化设备、推进器等，因其优异的耐海水腐蚀性和抗生物污损能力。
航空航天与高温部件：用于制造航空发动机零部件、导弹结构件、高温传感器等，因其在高温下仍能保持良好的机械性能和抗氧化性。
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