ホット等方圧加圧（HIP）は、主に高密度化を通じてCr50Cu50合金ターゲットを改善します。 同時の高温（1050℃）と等方圧（175MPa）を利用して、予備焼結された材料の二次強化を行います。このプロセスは内部の空隙を強制的に潰し、最適化された結晶特性と大幅に改善された電気伝導率を持つターゲットをもたらします。
残留閉気孔を効果的に除去することにより、HIPはCr50Cu50ターゲットの見かけの空孔率を0.54%という低レベルまで低減します。この構造的洗練は電気抵抗率を直接低下させ、ターゲットが高性能スパッタリング用途中に安定して効率的に動作することを保証します。
高密度化のメカニズム
同時加熱と加圧
HIPプロセスは、極度の熱と高圧を組み合わせた独特の環境にCr50Cu50合金をさらします。
具体的には、1050℃付近の温度が175MPaの圧力とともに印加されます。
閉気孔の除去
標準的な焼結では、材料マトリックス内に微細な閉気孔が残ることがよくあります。
HIPの等方性（多方向）圧力は材料を圧縮し、これらの空隙を機械的に潰します。
この作用は、標準的な熱処理では解決できない欠陥を除去し、均一な内部構造を保証します。
ほぼ完全な密度達成
このプロセスの主な測定可能な結果は、空孔率の劇的な減少です。
Cr50Cu50ターゲットの場合、見かけの空孔率は0.54%まで低減できます。
これにより、理論上の最大密度に近い材料が作成され、一貫したパフォーマンスにとって重要です。
材料特性の向上
結晶特性の最適化
熱と圧力の組み合わせは、単に隙間を埋める以上のことを行います。合金の結晶構造を最適化します。
この構造的配置は、材料の基本的な物理的完全性を向上させます。
電気伝導率の向上
空隙が少ない高密度材料は、電流の流れに対する抵抗が少なくなります。
したがって、HIP処理されたターゲットは大幅に低い抵抗率を示します。
これにより、電子用途で使用されるターゲットにとって重要な特性である、高い電気伝導率（IACS）が得られます。
スパッタリング性能への影響
プロセス安定性の向上
これらの材料特性を改善する最終的な目標は、スパッタリング中のターゲットの挙動を向上させることです。
高密度で高伝導性のターゲットは、安定した原子フラックスを保証します。
構造的破損の防止
この特定の合金の一次データには明示的に記載されていませんが、高密度化プロセスは一般的に亀裂などの問題を軽減します。
内部の弱点（空隙）を除去することにより、ターゲットはスパッタリングの熱的および機械的応力によりよく対応できます。
トレードオフの理解
前処理の必要性
HIPは二次強化プロセスであり、初期形成の代替ではありません。
HIP処理を受ける前に、材料は予備焼結を受ける必要があります。
これにより、単一段階焼結と比較して、製造ワークフローに複雑さと時間が追加されます。
装置要件
175MPaと1050℃を達成するには、特殊で堅牢な産業用機器が必要です。
これは、標準的な真空焼結プロセスと比較して、運用オーバーヘッドが高いことを意味します。
目標に合わせた適切な選択
Cr50Cu50ターゲットの製造仕様を評価する際は、特定のパフォーマンス要件を考慮してください。
- 電気効率が主な焦点の場合： HIP処理されたターゲットを優先して、抵抗率を最小限に抑え、IACS導電率を最大化します。
- 膜品質が主な焦点の場合： HIPターゲットの低い空孔率（0.54%）に依存して、均一で欠陥のないスパッタリング源を保証します。
HIPは、標準的な焼結合金を高精度薄膜堆積の厳しい要求を満たすことができる高性能コンポーネントに変革します。
概要表：
| プロパティ機能 | 標準焼結 | HIP処理（1050℃ / 175MPa） |
|---|---|---|
| 見かけの空孔率 | より高い残留閉気孔 | 0.54%まで低減 |
| 内部構造 | 微細な空隙を含む | ほぼ完全な密度（無孔） |
| 電気的性能 | より高い抵抗率 | 大幅に低い抵抗率 / より高いIACS |
| スパッタリング安定性 | 変動する原子フラックス | 安定した原子フラックスと高性能 |
| 構造的完全性 | 潜在的な内部の弱点 | 最適化された結晶特性 |
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参考文献
- Shih‐Hsien Chang, Kuo-Tsung Huang. Sintered Behaviors and Electrical Properties of Cr50Cu50 Alloy Targets via Vacuum Sintering and HIP Treatments. DOI: 10.2320/matertrans.m2012150
この記事は、以下の技術情報にも基づいています Kintek Press ナレッジベース .
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