CN102071398A - 金属蒸镀坩埚 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种金属蒸镀用坩埚，包括一端开口的坩埚容器，其特点是：坩埚容器的开口边上设有一个环状水平平台，环状水平平台上开有至少一条环状限流凹槽。环状限流凹槽与坩埚容器和环状水平平台同心，且位于水平平台外沿，环状水平平台的宽度至少为加热丝横截面宽度的三倍。环状限流凹槽的深度为环状水平平台厚度的一半，其宽度小于加热丝的直径。本发明具有一个相对宽阔的水平平台，其宽度大于加热丝横截面直径的三倍或三倍以上，因而溢出坩埚本体的金属熔液，在横向漫过水平平台之后，就不会与隐蔽在水平平台下方的加热丝接触，且减少了溢出金属熔液再次受热蒸发导致加热不稳定的情况。

Description

金属蒸镀坩埚

技术领域

本发明涉及一种真空热蒸发装置，尤其是一种用于热蒸镀金属熔液的坩埚。

背景技术

蒸镀法是一种属于物理气相沉积的真空镀膜技术。它是将蒸镀的材料置于一个坩埚之中，通过对坩埚加热，使材料从固态转化为气态的原子、原子团或分子，然后凝聚到待镀膜的基板表面形成薄膜。该技术广泛应用于太阳能电池、半导体晶片、平板显示、光学镜片等领域。

目前，有机电致发光器件作为下一代平板显示的核心技术正受到越来越多的关注。而器件制备的主要方法就是采用蒸镀法。无论是有机功能层、有机发光层，还是金属电极，都是采用对坩埚加热的方法来蒸镀。

通常用来蒸镀金属电极的镀膜材料包括：用于蒸镀顶发射器件金属阳极的高功函数金属——金(Au)、银(Ag)、镍(Ni)等；用于制备器件金属阴极的低功函数金属——钙(Ca)、镁(Mg)、铝(Al)等。其中部分金属材料在从固态转变为液态和从液态转变为固态的相变过程中，镀膜材料与坩埚之间的表面性质发生变化，表现为少量镀膜材料的熔液会沿着坩埚壁爬升，最终溢出坩埚，淌到加热丝上。或者由于镀膜材料在加热过程中受热膨胀，体积变化明显的原因，当坩埚内镀膜材料添加过量时，会有大量的熔液溢出坩埚，淌到加热丝上。在熔融状态下的镀膜材料与炽热的加热丝接触后可能会形成两者的合金。它可能会引起加热丝的加热效能下降或者导致加热丝本身变得容易蒸发，从而在蒸镀的金属薄膜中引入加热丝成分的杂质。严重的情况下，当溢出的金属镀膜材料较多的时候，加热丝的线圈完全被金属熔液所短路，导致为加热丝供电的电源烧毁，甚至引起火灾。

现有技术(图5，6)，坩埚整体为顶端开口空心圆柱体310。这种形状的坩埚容易出现的问题是加热后的金属熔液会沿着内壁流出来，与加热丝120接触，引起加热丝120合金化或者加热电路短路。因而需要一种能够防止熔融的金属镀膜材料在加热过程中污染加热丝的蒸镀用坩埚就显得很有必要。

发明内容

本发明是要提供一种金属蒸镀坩埚，该坩埚利用在坩埚口上沿水平方向向外延伸的带凹槽的水平平台，使得在加热过程中溢出坩埚的金属熔液不会接触到加热丝，从而避免了加热丝的合金化和因加热丝短路所导致的设备故障与安全隐患。

本发明是这样实现的：一种金属蒸镀用坩埚，包括一端开口的坩埚容器，其特点是：坩埚容器的开口边上设有一个环状水平平台，环状水平平台上开有至少一条环状限流凹槽。

环状限流凹槽与坩埚容器和环状水平平台同心，且位于水平平台外沿，环状水平平台的宽度至少为加热丝横截面宽度的三倍。环状限流凹槽的深度为环状水平平台厚度的一半，其宽度小于加热丝的直径。

本发明的有益效果在于：其一，由于本发明的金属蒸镀用坩埚具有一个相对宽阔的水平平台，其宽度大于加热丝横截面直径的三倍或三倍以上，因而溢出坩埚本体的金属熔液，在横向漫过水平平台之后，就不会与隐蔽在水平平台下方的加热丝接触，且减少了溢出金属熔液再次受热蒸发导致加热不稳定的情况。其二，由于在接近水平平台外沿的区域有至少一道环状限流槽，因而当溢出的金属熔液量较少时，溢出的熔液直接受到限流槽的限制，不会溢出水平平台，更不会流淌到隐蔽在水平平台下方的加热丝上。从而保证了加热丝不会由于与溢出坩埚的金属熔液接触而合金化或者发生加热丝短路的情况。

附图说明

图1是本发明实施例之一的结构主剖视图；

图2是图1的俯视图；

图3是本发明实施例之二的结构主剖视图；

图4是图3的俯视图；

图5是现有技术的的结构主剖视图；

图6是图5的俯视图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明相似结构或相似变化的，均应列入本发明保护范围。

实施例一：

如图1，2所示，一种蒸发金属用坩埚，自内向外包括坩埚容器110、环状水平平台111和环状限流凹槽112，坩埚容器110的坩埚壁在坩埚口处向水平方向延伸，形成一个环状水平平台111，环状水平平台111的宽度是加热丝120直径的三倍或者三倍以上，在环状水平平台111外沿向内不超过一个环状限流凹槽112宽度的位置上，有一个环状限流凹槽112，环状限流凹槽112的深度约为水平平台厚度的一半，其宽度不超过加热丝120的直径，所述坩埚由导热系数较高、耐高温并且不与镀膜材料发生化学反应的非金属材料如：氮化硼BN(33W/mK，3000℃)等，或者金属材料如：钽Ta(54W/mK，2996℃)等制成。

在蒸镀金属材料的过程中，如果金属材料滴落在加热丝120上，则熔融的金属镀膜材料与炽热的加热丝材料之间会发生合金化的现象。合金化后的加热丝，其导电性和升华的相变点都会发生明显变化。这种变化会使程控加热的预设参数失效，更重要的则是合金化后的加热丝可能在加热过程中升华，从而使器件的金属电极中混入非预定的金属元素成分，最终影响蒸镀器件的性能。而如果滴落在加热丝120上的金属熔液量比较多，则可以直接导致加热丝的线圈匝间发生短路，由于加热过程中钨丝的功耗、电流和电压都比较大，因而在线圈突然短路的情况下，突然的电流增大很可能引起电源设备损坏，甚至引起火灾。而利用本实施例中所述的坩埚，可以有效地避免溢出容器本体110的金属熔液滴落在加热丝120线圈上的情况，从而保证蒸镀金属材料的过程安全。

实施例二：

如图3，4所示，为本发明的另外一个实施例。本实施例中，加热主体210顶部连接与主体侧面垂直的环状水平平台211，环状水平平台211靠近外延处，分布了两条限流凹槽212。与实施例一相比，增加了限流凹槽的数目，这样在溢出的金属熔液较多，溢出速度过快的情况下，有效的阻挡金属熔液流出平台而影响到真空腔体。由此对金属材料的蒸镀过程起到安全保护作用。

本发明的两个实施例中，坩埚的几何尺寸、坩埚壁的厚度、水平平台的宽度和限流槽的深度，都是由缠绕在坩埚外的加热丝120的外形特征决定的。例如，根据本发明的一个优选方案：一个绕成4匝，丝直径为2.4mm，匝直径为15.1mm，线圈深度为12.7mm，丝长为95.25mm的加热丝120，与之适配的坩埚为：外径12.7mm，高13.5mm，壁厚0.8mm，水平平台宽度7.5mm，限流槽外边沿与水平平台外沿间距1.5mm，限流槽宽度2.0mm，限流槽深度为0.4mm，如果采用氮化硼材料，那么整个坩埚采用热压成型的技术制备。

Claims (4)

1.一种金属蒸镀用坩埚，包括一端开口的坩埚容器，其特征在于：所述坩埚容器的开口边上设有一个环状水平平台，环状水平平台上开有至少一条环状限流凹槽。

2.根据权利要求1所述的金属蒸镀用坩埚，其特征在于：所述环状限流凹槽与坩埚容器和环状水平平台同心，且位于水平平台外沿。

3.根据权利要求1所述的金属蒸镀用坩埚，其特征在于：所述环状水平平台的宽度至少为加热丝横截面宽度的三倍。

4.根据权利要求1所述的金属蒸镀用坩埚，其特征在于：所述环状限流凹槽的深度为环状水平平台厚度的一半，其宽度小于加热丝的直径。

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