高品質靶材“福建造”

高品質靶材“福建造”

8.5代TFT-LCD用ITO靶材

近日,在福州濱海新城臨空經濟區,福建阿石創新材料股份有限公司(以下簡稱“阿石創”)濺射靶材生產基地裡,全新的PVD鍍膜材料智能化生產線即將進入安裝。生產線投產後,濺射靶材的生產能力將擴大到年產1200噸平板顯示濺射靶材,並進入智能制造時代。

阿石創的主要產品包括ITO(氧化銦錫)靶材、鉬靶、鋁靶、銅靶、矽靶等。其中,“TFT-LCD用高品質ITO靶材”,是LCD(液晶顯示器)以及新一代顯示器(OLED、QLED、MicroLED等)的關鍵基礎材料。ITO靶材多項關鍵技術的突破,來自福建工程學院教授、福建省新材料制備與成形技術重點實驗室主任戴品強領銜的“福建阿石創新材料股份有限公司專傢工作站”。這一科研成果轉化,突破瞭國外技術壁壘,實現瞭高品質靶材的國產化,讓阿石創一舉成為京東方、群創光電、藍思科技、伯恩光學等數十傢世界級行業巨擘的戰略夥伴,並在2017年成功登陸A股市場;項目成果獲得2018年度福建省科技進步一等獎。

“ITO靶材對LCD面板的質量、生產效率和良品率起關鍵性作用,其品質要求非常高。”戴品強告訴記者,2015年之前,國產ITO靶材存在純度不夠、坯體密度不足等問題,嚴重影響ITO薄膜的透過率、電阻率和均一性,隻能用在太陽能薄膜、低精度觸摸屏等中低端場合。

當時,國內高品質ITO靶材基本依賴進口,其核心技術長期被日本、韓國等國的大企業壟斷。“這與我國LCD生產大國的地位很不相稱。”戴品強說,全世界80%銦錠(ITO靶材的原材料)都在中國生產,國外公司從中國進口銦錠,生產成高品質ITO靶材,再高價出口到中國,我國沒有議價權且供貨期長。

決心自主研發生產ITO靶材的阿石創,與長期合作的福建工程學院開始合作研發。2012年6月,“福建阿石創新材料股份有限公司專傢工作站”通過認定,聘請戴品強教授作為工作站的領銜專傢,帶領建站專傢團隊9人,與企業進站技術團隊15人進行研發。

“要生產出高品質的ITO靶材,在我們面前有兩大關鍵難題。”戴品強說,一是靶材由靶坯和背板組成,靶坯ITO是氧化物,背板是金屬銅,二者熱膨脹系數差別大,綁定時容易造成靶材開裂、銅背板變形,越大尺寸的靶材越為嚴重;二是高品質靶材的純度要求大於99.99%,內部晶粒平均晶粒尺寸在4~5微米,且組織均勻,相對密度>99.7%,但國內當時的技術和裝備都難以生產如此高純度、高致密度和高均勻性靶材。

針對這些難題,工作站的專傢團隊從2012年起開始科研攻關。經過4年多的不懈努力,團隊創新研發出瞭高純納米粉制備技術和粉體均勻化、ITO靶材成型及燒結、ITO靶材綁定等三項關鍵技術,在高品質ITO靶材關鍵核心技術上取得瞭全方位突破。

“對於靶材綁定技術瓶頸,我們通過特有的‘ITO靶材攪拌絲摩擦發熱’技術實現大面積連續移動焊合,開發出金屬過渡層制備新工藝,設計制造瞭相關裝備,達到瞭高品質靶材整體翹起不超過±2mm的要求。”戴品強說,“針對純度、致密度、均勻性等問題,我們采用‘多工序協同調控粉體性能’新方法,提出瞭高純納米粉制備技術、粉體均勻化技術,研發瞭相關裝備,並研發瞭高致密度、低水分坯體成型新技術,設計、制造瞭靶材生坯成型裝置,並開發瞭富氧燒結關鍵技術,有效攻克瞭靶材燒結時高溫脫氧和晶粒粗大等技術難題。”

2016年,應用這些新技術與生產設備進行試生產的產品,通過瞭福州京東方光電科技有限公司嚴格的導入測試驗證,產品的薄膜顆粒數量、面電阻、膜厚、透過率等各項性能指標,均達到國外同類先進靶材的水平,完全可以替代國外進口產品,成功用於TFT-LCD生產。

2017年,阿石創自主創新開發的TFT-LCD用高品質ITO靶材,正式投入量產。自此,我國突破瞭大尺寸高端ITO靶材的國外技術壁壘,在顯示面板產業重要材料國產化的道路上又前進瞭一步。

“學校的科研力量通過就近服務靶材生產企業,為顯示器產業集群就近提供關鍵基礎材料,完善產業鏈,提升企業的核心競爭力,助推我省產業邁向中高端。”戴品強說,科研成果對面板產業、有色金屬資源等都有深遠影響。

2017年,“福建阿石創新材料股份有限公司專傢工作站”被授予福州市首批“十佳專傢工作站”榮譽稱號。如今,專傢工作站正繼續攜手企業,共同攻克新的技術難題、培養技術骨幹。(福建日報記者 陳旻 文/圖)

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