介紹了稀有金屬行業(yè)ITO靶材高溫真空熱壓爐的設(shè)備組成、主要技術(shù)參數(shù)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn),并指出了該設(shè)備在稀有金屬行業(yè)ITO靶材制造行業(yè)推廣應(yīng)用的前景。

　　ITO 是Indium Tin Oxide 的簡(jiǎn)稱，所謂ITO 是指Indium 及Tin 的氧化和合成物，ITO 材料是一種n 型半導(dǎo)體材料，該種材料包括ITO 粉末、靶材、導(dǎo)電漿料及ITO 透明導(dǎo)電薄膜。ITO 靶材(氧化銦錫靶) 是生產(chǎn)ITO 透明導(dǎo)電膜玻璃極其重要的材料之一。ITO 靶材作為特殊的鍍膜材料之一，其主要應(yīng)用分為：平板顯示器(FPD)產(chǎn)業(yè)，如液晶顯示器(LCD)、薄膜晶體管顯示器TFT- LCD)、電激發(fā)光顯示器(EL)、場(chǎng)發(fā)射顯示器(FED)、電致有機(jī)發(fā)光平面顯示器(OELD)、等離子顯示器(PDP)等，被廣泛用于航天、工業(yè)、及電子資訊產(chǎn)業(yè)等高科技領(lǐng)域，并隨著平面顯示器技術(shù)的發(fā)展而不斷變化。

　　ITO 靶材主要制備方法有熱等靜壓法、熱壓法和燒結(jié)法等。目前國(guó)內(nèi)ITO 靶材生產(chǎn)廠家普遍采用真空熱壓法，真空熱壓是將粉狀材料置于真空和保護(hù)性氣氛中的高碳模具中，高溫加熱到軟化狀態(tài)時(shí)，加壓成型。真空熱壓法是利用熱能與機(jī)械性能將粉狀材料致密化的工藝，此工藝的特點(diǎn)是燒結(jié)溫度可依外加壓力的大小而比常壓燒結(jié)低約200℃~400℃， 同時(shí)外加的能量使粉狀材料致密化速度加快，因此可以在較低的溫度及較短的時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)完成完全致密的ITO 靶材產(chǎn)品。

設(shè)備的組成及主要技術(shù)性能參數(shù)

　　2010 年我公司設(shè)計(jì)制造了一臺(tái)ITO 靶材高溫真空熱壓爐，該設(shè)備分由爐體、真空泵系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、冷卻氣體系統(tǒng)和冷卻水系統(tǒng)、加熱電源系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)等幾部分組成。該真空設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)見表1。

設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

　　該設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與ITO 靶材模具的材料要求和ITO 靶材制備工藝的特點(diǎn)有關(guān): ①真空熱壓法對(duì)ITO 靶材模具的要求較高，一般為高純高強(qiáng)石墨，與之相關(guān)件的特殊設(shè)計(jì)；②熱能與機(jī)械性能將材料陶瓷致密化的工藝特點(diǎn)對(duì)爐體設(shè)計(jì)的特殊要求。圖1 是該設(shè)備的外觀圖。

表1 高溫真空熱壓爐主要技術(shù)參數(shù)

爐體

　　爐殼：為雙層水冷臥式結(jié)構(gòu)，夾層內(nèi)的導(dǎo)水環(huán)使冷卻效果提高，所有爐壁外表面溫度不超過60℃。夾套內(nèi)經(jīng)過嚴(yán)格的壓力試驗(yàn)和檢漏，具有良好的氣密性和溫度穩(wěn)定性。爐體整體置于門型鋼支架上。門型鋼支架經(jīng)過力學(xué)計(jì)算，能承受150 T 的工作壓力。壓頭由水冷壓頭和石墨壓頭連接構(gòu)成，上壓頭和下壓頭分別從爐體和加熱室的上、下端面上的動(dòng)密封接管插入爐體內(nèi)，上壓頭可上、下移動(dòng)，下壓頭為固定壓頭。爐體上設(shè)有熱電偶、水冷電極、壓力表、回填閥、充氣閥等，具有結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便的特點(diǎn)。

　　隔熱屏：采用多層石墨氈作隔熱屏，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，成本低廉，同時(shí)具有高溫性能好，隔熱效果好，便于快速加熱和冷卻等優(yōu)點(diǎn)。在石墨氈最內(nèi)層帖一層光亮石墨紙，防止石墨氈纖維到處飛揚(yáng)造成的絕緣電阻降低，且具有更好的保溫效果。由于石墨氈容易吸附水蒸汽后不利于抽真空，在熱壓燒結(jié)前須按石墨氈烘爐曲線將爐體進(jìn)行烘烤。石墨氈烘爐曲線如圖2。

　　加熱器：根據(jù)真空熱壓對(duì)ITO 靶材模具為高純高強(qiáng)石墨的要求，加熱器及相關(guān)的連接件均選用高純高強(qiáng)石墨。加熱器的結(jié)構(gòu)形式如圖3 所示，該雙正方形結(jié)構(gòu)形式既能滿足上下壓頭的移動(dòng)空間，又彌補(bǔ)了壓頭移動(dòng)空間的熱損失。與金屬加熱元件相比較，異形結(jié)構(gòu)的石墨加熱元件加工方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且價(jià)格便宜，成本低廉。

　　ITO 靶材高溫真空熱壓爐投入工業(yè)運(yùn)行至今性能穩(wěn)定，真空熱壓法生產(chǎn)的ITO 靶材符合后續(xù)后續(xù)生產(chǎn)的工藝要求。隨著電子顯示產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展及平面顯示器技術(shù)的發(fā)展變化，該設(shè)備的開發(fā)應(yīng)用還會(huì)有新的型式和特點(diǎn)出現(xiàn)。目前全球信息產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，我們應(yīng)抓住ITO 材料市場(chǎng)需求猛增的大好時(shí)機(jī)，加速ITO 靶材生產(chǎn)設(shè)備的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，打破發(fā)達(dá)國(guó)家設(shè)置的技術(shù)壁壘，促進(jìn)ITO 靶材國(guó)產(chǎn)化，改變目前ITO 靶材主要依賴進(jìn)口的現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)我國(guó)成為光電產(chǎn)業(yè)領(lǐng)先國(guó)家的目標(biāo)。