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ITO靶材是什么?

溅射靶材 2020-06-03 10:23

  ITO靶材是什么?

  专家指出,ITO靶材是一种n型半导体材料,该种材料包括靶材、ITO粉末、导电浆料及ITO透明导电薄膜。其主要应用分为:平板显示器(FPD)产业,如薄膜晶体管显示器(TFT-LCD)、液晶显示器(LCD)、电激发光显示器(EL)、电致有机发光平面显示器(OELD)、场发射显示器(FED)、等离子显示器(PDP)等;光伏产业,如薄膜太阳能电池;功能性玻璃,如红外线反射玻璃、抗紫外线玻璃如幕墙玻璃、汽车、飞机上的防雾挡风玻璃、光罩和玻璃型磁盘等三大领域。

  了解了ITO靶材是什么,下面我们一起来探究一下未来ITO靶材发展的趋势:

  1.靶材本体一体化。如前所述,靶材将朝大面积发展,以往技术能力不足时,必须使用多片靶材拼焊成大面积,但由于接合处会造成镀膜质量下降,因此目前大多以一体成形为主,以提升镀膜质量与使用率。未来新世代LCD玻璃基板尺寸的加大,对靶材生产厂家是一项严苛的挑战。

  2.降低电阻率。随着LCD愈来愈精细化发展的趋向,以及它的驱动程序不同,需要更小电阻率的透明导电膜。

  3.尺寸大型化。随着液晶模块产品轻薄化和低价化趋势的不断发展,相应的ITO玻璃基板也出现了明显的大型化的趋势,因此ITO靶材单片尺寸大型化不可避免。

  4.高密度化。靶材密度的改善直接带来的益处主要表现在减少黑化和降低电阻率方面。靶材若为低密度时,有效溅射表面积会减少,溅射速度也会降低,靶材表面黑化趋势加剧。高密度靶的表面变化少,可以得到低电阻膜。靶材密度与寿命也有关,高密度的靶材寿命较长,意味着可降低靶材成本。

  5.使用高效率化。靶材使用率的提升,一直是设备商、使用者及靶材制造商共同努力的方向。目前靶材利用率可达40%,随着液晶显示器行业对材料成本要求的提高,提高ITO靶材的利用率也将是未来靶材研发的方向之一。

  ITO靶材就是氧化铟和氧化锡粉末按一定比例混合后经过一系列的生产工艺加工成型,再高温气氛烧结(1600度,通氧气烧结)形成的黑灰色陶瓷半导体。ito薄膜是利用ITO靶材作为原材料,通过磁控溅射把ITO靶气化溅渡到玻璃基板或柔性有机薄膜上。ITO薄膜具有导电性和透光性,厚度一般30纳米--200纳米。

  ITO靶材是高纯三氧化二铟和二氧化锡粉末按照重量比9/1或95/5(最常用)混合均匀后,加压烧结成陶瓷片状,再加工成靶材成品,用作溅射镀制TCO透明导电薄膜,由于氧化铟价格较高,所以ITO靶材价格也较高

  ito靶材是一种贵金属材料,用于溅射镀膜上的材料。

  玻璃本身不导电,也不发光,奥妙全在于背后涂装的一层薄薄透明导电膜。就是这层不足头发丝直径五百分之一的膜,背后有一块看不见的“靶”。

  “全国有20余家靶材生产制造商,但能做超过32英寸靶材的,我们还是‘零’!” 在这个行当搞了20多年研发的郑州大学教授、河南省资源与材料工业技术研究院原总工程师孙本双告诉科技日报记者。

  问题出在尺寸上

  在有色金属的“朋友圈”里,铟锡的氧化物是实现电学传导和光学透明的绝佳组合。

  作为有色金属氧化物,简称为ITO的氧化铟锡在平板上具有很好的导电性和透明性,它还可切断对人体有害的电子辐射、紫外线及远红外线,是平板显示器制造的重要原料。在薄膜状时,它是略显茶色的透明物质;在块状时,呈黄偏灰色。

  但它并不是像油漆一样被刷到平板玻璃上使用,而是先被制作成标准尺寸的固体靶材,由操纵磁控溅射的“枪手”,不断“射击”,将其气化溅镀到玻璃基板或柔性有机薄膜上,形成一层ITO膜。这层膜的厚度因功能需求而有不同,一般在30纳米至200纳米。

  ITO靶材不仅用于制作液晶显示器、平板显示器、等离子显示器、触摸屏、电子纸、有机发光二极管,还用于太阳能电池和抗静电镀膜、EMI屏蔽的透明传导镀膜等,在全球拥有广泛的市场。

  ITO靶材外形很像瓷砖,由来却远比瓷砖煅烧复杂得多——人们把氧化铟和氧化锡粉末按严格的比例混合后,经过一系列生产工艺加工成地板砖的形状,再层层摞迭到一个特制的炉子里,经过1700摄氏度高温气氛烧结,形成黑灰色的陶瓷半导体。通常靶材尺寸越大,溅射到平板上的拼缝就越少,价值也越高。

  但就在尺寸的问题上,国内ITO靶材企业一直鲜有突破,而后端的平板显示制造企业也要仰人鼻息。

  技术和工艺是个难迈的坎

  ITO靶材核心技术长期把持在日本三井、东曹、日立、住友、VMC和韩国三星、康宁等大企业手里。

  对国内的企业来说,技术和工艺是个难迈的坎。由于ITO靶材是由高温烧结而成,烧结技术工艺决定了产质量量,功夫不到家的话,最常出现批次质量不稳定的问题。溅射到屏上,有的ITO膜表面出现“麻点”;有的在蚀刻时容易出现直线放射型的缺划或电阻偏高带;还有的会出现微晶沟缝。

  当谈到生产装备与国外的差距时,孙本双教授叹息说:“差远了!”烧结大尺寸ITO靶材,需要有大型的烧结炉。国外可以做宽1200毫米、长近3000毫米的单块靶材,国内只能制造不超过800毫米宽的。“这如同人家已经在烧制大型地板砖,我们还只能烧小瓷砖。” 孙本双说。

  在1700摄氏度的“丹炉”中,靶材烧结需要6至10天。高温气氛烧结需要高浓度氧气参与,这项工艺也不易控制。长时间烧,很容易导致产品不均匀,成品率低。

  在产出效率方面,日式装备“牛气”,月产量可达30吨至50吨,我们年产量只有30吨——而进口一台设备价格要花一千万元,这对国内小企业来说无异于天价。

  目前,也有部分仿制的设备,但耐火材料不过关,难耐烧结工艺所需的烈火考验,烧结炉总体质量差强人意。“这需要生产技术与装备国产化重大专项的支持。”孙本双说。

  质量不稳定、不过关的材料,谁见谁怕。各色终端生产厂家盘算下来还是觉得买国外进口的省事,久而久之,依赖进口成了“瘾”。

  功能性产品:有色金属大国之痛

  每年我国ITO靶材消耗量超过1千吨,一半左右靠进口,用于生产高端产品。受有色金属期货价格波动和技术封锁等因素迭加作用,长期以来价格高企,成品价格最高达每公斤6千至8千元,占据企业不小的成本。

  “数据显示,我国半导体产品的进口花费超过石油”。2017年度何梁何利基金奖获得者、昆明理工大学副校长杨斌教授说。

  在中国,半导体重要原料铟、锡的采选、冶炼水平已处于世界顶尖水平,产量和品级也堪称世界一流。全球近80%的高质量铟、锡来自中国,日企长期购买中国铟锭。

  “但我们缺乏下游功能性产品和足够长的产业链,只能赚取原材料的初级利润,比如高质量、大尺寸的ITO靶材,就是粉末冶金和半导体行业的痛。”杨斌教授说,国内的大尺寸靶材都只在实验室阶段,技术是一个难点,难以实现量产则是关键。

  随着近十年来国内LCD产业的发展和PDA、电子书等触摸式输入电子产品的悄然兴起,尤其是目前,随着有机发光二极管(OLED)以及其他显示器件的发展,对ITO靶材制成工艺和设备有了更新、更高的期待。未来一段时间内,这仍是一个有前景的产业。

  国内小规模、低层次、做了二十年之久的“靶”,因没能走上世界前沿而长期依赖进口,如今得到了“回报”。近年,由于中国市场巨大,“小靶”国产能力有了大幅上升,这时国外垄断企业“釜底抽薪”,开始在价格上进行打压,一下子把ITO靶材价格降到800元一吨,一度接近价格最高点时的十分之一,国内20多个企业蒙受了巨大的损失,部分企业甚至奄奄待毙。

  “但反过来说,价格低建设成本也低,这也是洗牌的机会。”孙本双说,如果有国家扶持,保留五六家重点企业,同时加快技术攻关,将实验室的技术转化量产,我们有望在大尺寸领域突破,并淘汰一部分国外企业。

  致密如岩石,乌黑如煤炭,手机屏幕实现触控可少不了它。此前被进口产品垄断的氧化铟锡(英文简称ITO)靶材市场,正在被我市一家企业通过自主创新加速“抢滩”。

  ITO导电膜被喻为触控液晶屏的“神经”。在液晶屏生产过程中,需要将ITO靶材放置在真空环境中,用电子束对其进行轰击,由此产生的微粒分散在屏幕基板上,形成一层透明氧化铟锡导电膜。正因为有了这些导电膜的存在,液晶显示屏才可以感应到手指的静电,实现触摸控制。

  时下,随着国内产业转型升级步伐加快,高端液晶屏生产技术日益普及,对靶材的 需求 也不 断增 加。“国 内高 端TFT-LCD显示面板用ITO靶材年用量在600吨以上,且使用量以每年10%到20%的幅度增加。”企业相关负责人说。近年,洛阳晶联公司在ITO靶材领域深耕细作,加大研发投入力度,产品相对密度、纯度、电阻率等性能指标已达到国际领先水平。

  工艺更环保。在靶材粉末的制备过程中,传统的化学酸溶解法每生产100公斤靶材,就要消耗100吨超纯水,所排放的污水中由于含有氯离子,受环保约束较大,需要增加工序进行污水处理后才能排放。

  项目采用行业首创工艺,使得生产过程零污水排放,且生产效率提高了三成,是真正的绿色环保工艺。

  产品更高端。近年,材料使用率更高的管状靶材,越来越受市场青睐。管靶越长,意味着生产中拼缝越少,生产出的触控液晶屏质量越高。洛阳晶联公司生产的管靶,最长可达600毫米,比市场同类型产品长约1倍,是少有的高端产品。

  该负责人介绍,项目今年预计实现60万吨产能,全部建成后将拥有200吨的年产能,年销售额4 亿元,洛阳晶联公司将成为国内最大、具有全球影响力的ITO靶材生产商。

  ito靶材是什么?ito靶材用途有哪些?

  ITO靶材的详细介绍优点用途以及四种成型方法

  ITO靶材被广泛应用于电子行业,我们日常用到的液晶显示屏以及汽车的挡风玻璃都是利用ito靶材制作的ito薄膜,具有极高的耐冲击性,并且具有导电性和透光性,下面就由四丰小编为您介绍一下ITO靶材烧结工艺。

  可以直接用In2O3粉末加上SnO2粉末混合而成,但一般均探用共沉法将Sn固溶于In2O3之中。一般的化学共沉法是将所要的金属离子溶于水中,然后用适当的沉淀剂,使沉淀剂中的阴离子与金属离子结合,形成难溶于水的固态化合物。预期生成之化合物在溶液中之溶解度产生过饱和,形成此化合物之晶核,核成长,形成相的安定化及沉淀。溶液中的沉淀物常藉由过滤来与溶液分离,因此沉淀物首先需考虑过滤的容易与否。

  使用造粒好的粉体添加适当的润滑剂或黏结剂,以压形机及模具冷压成型所需形状尺寸的生胚。其基本的要求是胚体的密度均一性,否则在烧结的过程中会因收缩得不均导致变形或破裂。通常要达到化的要求必须包含粉体处理、润化剂种类及数量、模具设计及稳定的成形机等全面的配合才可。

  优点是易于裂造大尺寸且形状复杂的工件,基本原理是将粉料调成黏度适中的浆料,在注人富有毛细孔的模具内,借由毛细管作用力与过滤功能提高固含物浓度,使浆料附着于模具表面,继而填充满模具内穴。其中各种影响参数众多,所影响的的过程因素包含有浆料流变性、铸浆速度、泄浆特性、干燥收缩、脱模性及生胚强度等。良好的浆料应是高固含量、高铸浆率、易于脱模及适度的收缩性,同时较无时效的问题。

  ITO烧结体的微细构造受到烧结时升温速率、温度、持温时间及烧结气氛等因素影响,烧结气氛又可分为大气中、氧气中及加压氧气等。烧结体欲得到高缴密化,除了上述的烧结参数外还需加以考虑粉粒体的形状及粒径。

  热压是利用热能与机械能将陶瓷缴密化的过程,此过程的特色是烧结温度可依外加压力的大小而比常压烧结低约200~400°C,同时外加的能量使陶瓷缴密化速度加快,因此完全缴密且晶粒细的陶瓷产品可以在较低的温度及较短的时间内完成。

  热均压过程将起始陶瓷原料成形以后粉末,以金属或玻璃材料包覆其外,然后在同时加温及加上气体压力,使得陶瓷缴密化。对HIP,因为不需受限于坚固的模具(例如热压的石墨或氧化铝模具),因此外加压力可高达100~320MPa,温度也可达2000°C以上。另外,由于使用均方性气体压力,没有剪应力及模具摩擦力,因此保形性非常优良。

  常压烧结的过程非常简单,可以区分为三个阶段:升温,持温及降温。升温过程终生胚所合水分及黏结剂可以在100-600°C中除去,再此一阶段必须非常缓慢,以避免黏结剂分解及水份汽化所产生的压力造成生胚破裂。再烧除黏结剂时需供应大量的空气或氧气,以利完全除去有机黏结剂。再持温十温度保持於烧结曲线温一段时间,以利生胚缴密化,一般而言持温时间约1~2小时,端赖生胚的性质(如粉体粒径、粉体颗粒分布、粉体填充等因素)而改变。降温的速率亦决定於产品的体积与形状,冷却速率太快容易造成裂缝或其他的损害,尤其在低温时更需小心注意。

  以上就是对于ITO靶材烧结工艺的介绍,将氧化铟和氧化锡粉末按一定比例混合,经过一系列的生产工艺加工成型,再高温气氛烧结形成黑灰色陶瓷半导体。四丰电子生产的ito靶材纯度高于99.99%,并且拥有完善的售后服务体系,可以根据客户要求,进行有关使用等方面的技术指导,欢迎您的致电咨询。

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