CN102268642A - 电阻加热式蒸发源 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电阻式加热蒸发源，所述蒸发源包括容纳蒸发物料（P）并设有坩埚蒸发口（11A）的坩埚（11）、围绕在所述坩埚（11）外围的加热单元、以及包围所述加热单元的源外壁（14）和蒸发源底部（16）；所述加热单元包括位于坩埚蒸发口（11A）外围，用于保证坩埚蒸发口（11A）的温度高于蒸发物料（P）凝点并独立控温的上部加热单元（12A）、位于坩埚（11）主体部分外围独立控温的下部加热单元（12）。本装置由于在坩埚蒸发口（11A）附近设置了独立的上部加热单元（12A），可以杜绝蒸发物料在坩埚口部的凝结。同时由于采用了分段独立式的加热方式，从而防止局部加热不均匀引起物料飞溅到基片引起的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及应用于真空蒸发镀膜领域，尤其是指一种电阻式加热蒸发源。
背景技术
在真空蒸发镀膜行业中，电阻式加热蒸发源是蒸发镀膜设备最为关键的部件之一，蒸发源内部结构设计是成膜质量好坏的关键。本发明涉及蒸发源内部加热设计及坩埚结构。
图1是传统蒸发源的结构，见专利号US2007028389公布的内容，此蒸发源口部没有保温盖罩，蒸发物料很容易在口部沉积，口部沉积的物料很容易被蒸汽带到蒸镀基板上，而且在加热的过程中很可能局部温度过高产生物料飞溅，从而影响了成膜的性能。
图2所示是最有代表性的蒸发源结构，它是LG电子株式会社发表的专利200410056013有机膜蒸发源，其核心内容是：在蒸发源口部加装了隔热阻挡层、保温层等，以提高口部的温度防止坩埚口部沉积。此结构在一定程度上提高了蒸发源上口部的温度，减少了物料在坩埚口部沉积的几率，但是这种结构的设计口部由于没有热量补充，是整个蒸发源热量散失最快的部位，理论上很难保证坩埚口部温度不小于下部物料的温度，因此无法完全避免坩埚上口部物料在口部的沉积，而且其蒸发源口部保温的结构设计也相对比较复杂。
鉴于此，实有必要提出一种新的解决方案以解决上述技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种电阻式加热蒸发源，以解决蒸发物料在坩埚蒸发口沉积凝结以及坩埚内部局部加热不均匀引起物料飞溅到基片引起的缺陷。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种电阻式加热蒸发源，所述蒸发源包括容纳蒸发物料并设有坩埚蒸发口的坩埚、围绕在所述坩埚外围的加热单元、以及包围所述加热单元的源外壁和蒸发源底部；所述加热单元包括位于坩埚蒸发口外围，用于保证坩埚蒸发口的温度高于蒸发物料凝点并独立控温的上部加热单元、位于坩埚主体部分外围独立控温的下部加热单元。
作为本发明的优选方案之一，所述位于坩埚主体部分外围独立控温的下部加热单元采用至少两段独立控温的加热单元。
作为本发明的优选方案之一，所述坩埚内蒸发物料液面以上设有至少两个不相邻的喷嘴圆盘；所述喷嘴圆盘之间设有间隙。
作为本发明的优选方案之一，所述坩埚蒸发口采用束口蒸发结构。
作为本发明的优选方案之一，所述加热单元和蒸发源外壁之间设有热屏蔽层。
作为本发明的优选方案之一，：所述热屏蔽层的材质为金属材料或不锈钢。
作为本发明的优选方案之一，所述热屏蔽层包括包围所述加热单元的上部热屏蔽层、位于蒸发源底部上与上部热屏蔽层构成隔热腔体的第一底部热屏蔽层以及位于蒸发源底部上和第一底部热屏蔽层之间的第二底部热屏蔽层。
作为本发明的优选方案之一，所述源外壁与蒸发源底部采用螺栓联接。
作为本发明的优选方案之一，所述源外壁为分段式；所述上部热屏蔽层也对应的分段。
作为本发明的优选方案之一，所述源外壁采用隔热保温材料。
本发明采用如上技术方案的情况下，可以保证坩埚蒸发口处的温度，从而杜绝蒸发物料在坩埚口部的凝结。同时由于采用分段独立控制的加热单元及束口蒸发结构，可以防止因为侧面的加热丝产生过高的温度，使蒸发物料在坩埚壁接触部位温度过高气化或沸腾时物料液滴或颗粒飞溅到蒸镀基片上。
附图说明
图1是现有蒸发源结构示意图。
图2是另一种现有蒸发源结构示意图。
图3是本发明电阻式加热蒸发源实施例一的结构示意图。
图4是本发明电阻式加热蒸发源实施例一的一种结构分解图。
图5是本发明电阻式加热蒸发源实施例一的另一种结构分解图。
图6是本发明电阻式加热蒸发源实施例二的结构示意图。
图7a是本发明电阻式加热蒸发源实施例三的结构示意图。
图7b是本发明电阻式加热蒸发源实施例三中的喷嘴圆盘结构示意图。
图7c是本发明电阻式加热蒸发源实施例三中的另一种喷嘴圆盘结构示意图。
图8是坩埚蒸发面边缘物料出射路径示意图。
元件符号说明
具体实施方式
下面通过具体实施例进一步阐述本发明提供的电阻式加热蒸发源在防止蒸发物料在坩埚蒸发口沉积凝结及因局部加热不均匀引起物料飞溅方面的显著进步。但本发明决非仅限于实施例。
本发明提供了一种电阻式加热蒸发源，通过在坩埚蒸发口11A附近的增加独立加热单元的方式，达到防止蒸发物料在坩埚蒸发口沉积凝结的目的
实施例一
请参阅图3所示。该电阻式加热蒸发源包括容纳蒸发物料P的坩埚11、位于坩埚蒸发口11A附近的上部加热单元12A，以及位于坩埚11主体部分外围的下部加热单元12。坩埚11优先选择透明的石英材质，可选陶瓷材料如Al2O3，SiO2，PBN；可选金属材料钼、钽等；两段独立的加热单元12和12A，由金属丝或金属片组成，例如钼丝、钼片等制作而成，这两段加热单元有两套独立的测温单元和独立的PID控温电源分别控制.该蒸发源还包括位于整个蒸发源的外部的蒸发源外壁14，是对整个蒸发源隔热保温，防止蒸发源内部热量的散失，也是蒸发源的支撑骨架，一般是由陶瓷材料或低热传材料构成，例如Al2O3，TiO2，PBN，ZrO2，Mn，Ti等。同时在加热单元和蒸发源外壁14之间还设有的热屏蔽层13、第一底部热屏蔽层13A及第二底部热屏蔽层13B，其一般是由对红外线有高反射的金属材料制成，包括SUS(不锈钢)，Ti，Mn；或者在再金属表面增加一层涂层，如Au、Ag、Al。其中13A有支撑坩埚11的功能。加热电源线15从侧壁导入，一般由铜导线制成，表面加装陶瓷绝缘管套。底部16既支撑坩埚同时又有很好的保温性能，底部材质与外壁14材质类似。固定装置17作用是为了把底部16与外壁14组合成完整的蒸发源，可以用金属螺栓固定。蒸发物料P可以是一切利用蒸发镀膜的蒸发物质，优选有机物和直接升华的物质。
如上阐述的结构，由于在坩埚蒸发口11A附近的设有独立的上部加热单元12A，所以坩埚蒸发口部的能得到很好的控制，稳定的保证口部的温度大于蒸发物料的凝点，即可杜绝蒸发物料在坩埚蒸发口(11A)沉积凝结。同时坩埚蒸发口采用束口的结构，此结构较敞口结构即有利于保持坩埚内部的温度，又降低了蒸发物料在坩埚壁接触部位温度过高气化或沸腾时物料液滴或颗粒飞溅到蒸镀基片上的概率。
请参阅图4所示，其为本实施例的一种结构分解图。为实现蒸发源10的简便易操作，具体的拆分如下：此蒸发源可以很方便的拆装为3部分-外壁Ⅰ、坩埚中Ⅱ、底部Ⅲ。底部Ⅲ可以与外壁Ⅰ分离，这样就可以很方便的取出坩埚Ⅱ。安装时，把蒸发物料P装到坩埚中Ⅱ，再把坩埚放置到底部Ⅲ上，然后一起装入到外壁Ⅰ，再用固定装置把底部Ⅲ装配到外壁Ⅰ上。
请参阅图5所示，其为本实施例的另一种结构分解图。为实现蒸发源10的简便易操作，具体的拆分如下：把外壁14和热屏蔽层13分割成上下两部分，这样蒸发源10就可以拆装为3部分：源上部Ⅳ、坩埚Ⅴ、源下部Ⅵ。蒸发源上部Ⅳ和源下部Ⅵ可分离，这样就可以很方便的取出坩埚Ⅴ。
实施例二
请参阅图6所示，该电阻式加热蒸发源包括容纳蒸发物料的坩埚21，还包括位于整个蒸发源的外部的蒸发源外壁24，是对整个蒸发源隔热保温，防止蒸发源内部热量的散失，也是蒸发源的支撑骨架。同时在加热单元和蒸发源外壁24之间还设有热屏蔽层23、第一底部热屏蔽层23A及第二底部热屏蔽层23B。其中23A有支撑坩埚21的功能。加热电源线25从侧壁导入，一般由铜导线制成，表面加装陶瓷绝缘管套。底部26既支撑坩埚同时又有很好的保温性能，底部材质与外壁24材质类似。固定装置27作用是为了把底部26与外壁24组合成完整的蒸发源，可以用金属螺栓固定。蒸发物料P可以是一切利用蒸发镀膜的蒸发物质，优选有机物和直接升华的物质。坩埚蒸发口21A与实施例一结构和工作原理相同。在此不在赘述。
其与实施例一的区别在于其坩埚外围设置有至少三个独立加热单元22、22A、22B，即设置了多个独立加热单元，对坩埚的不同部位分别加热，这样就有效避免了单一加热单元造成的蒸发物料局部温度过高致使物料飞溅致镀膜不良的缺陷。其余特征与实施例一相同或类似。
实施例三
请参阅图7a所示，该电阻式加热蒸发源包括容纳蒸发物料的坩埚31，还包括位于整个蒸发源外部的蒸发源外壁34，是对整个蒸发源隔热保温，防止蒸发源内部热量的散失，也是蒸发源的支撑骨架.同时在加热单元和蒸发源外壁34之间还设有热屏蔽层33、第一底部热屏蔽层33A及第二底部热屏蔽层33B，一般是由对红外线有高反射的金属材料制成，包括SUS(不锈钢)，Ti，Mn；或者在再金属表面增加一层涂层，如Au、Ag、Al。其中33A有支撑坩埚31的功能。加热电源线35从侧壁导入，一般由铜导线制成，表面加装陶瓷绝缘管套。底部36既支撑坩埚同时又有很好的保温性能，底部材质与外壁34材质类似。固定装置37作用是为了把底部36与外壁34组合成完整的蒸发源，可以用面金属螺栓固定。蒸发物料P可以是一切利用蒸发镀膜的蒸发物质，优选有机物和直接升华的物质。坩埚蒸发口31A与实施例一结构和工作原理相同。在此不在赘述。
其与实施例一、二的区别在于在坩埚内部安装了至少两个喷嘴圆盘38和39。喷嘴圆盘位于坩埚内的蒸发物料液面以上，所述喷嘴圆盘之间要设间隙便于物料蒸发。呈高低不同设置。其余特征与实施例一、二相同或类似。
请参阅图7b和7c所示，其分别是坩埚内部下喷嘴圆盘38和上喷嘴圆盘39的俯视图，从图中可以看到下喷嘴圆盘38上设有若干通孔38A，上喷嘴圆盘39上也设有若干通孔39A。上下方向相邻的喷嘴圆盘上的通孔应错落布置，且上下喷嘴圆盘可对调安置。
通过上述的两个以上的坩埚喷嘴设置，对蒸发气化的物料起到阻隔和扰流的作用，进一步降低了物料局部沸腾或气化飞溅到膜层影响膜层性能的几率；
请参阅图8所示，此图阐述的是：普通的坩埚随着物料蒸发面的下降，最大蒸发角逐渐减小会影响膜层均匀性。通过上述的两个以上的喷嘴圆盘设置的扰流作用，从而减少了因为蒸发物料蒸发面的降低对成膜均匀性的影响。
综上所述，本发明是专门为了解决在蒸发镀膜设备中的关键部件-蒸发源在使用中出现坩埚口部沉积凝结物料造成膜层质量下降的问题，提出了蒸发源上口部进行加装加热单元代替传统的保温方式。为了更好的保证口部温区温度防止口部沉积物料，特提出分段独立加热单元控制的方式。在坩埚内部加装了两个坩埚喷嘴，既提高了薄膜沉积速率均匀性，也防止了物料飞溅到基片对膜层的损伤。
上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电阻式加热蒸发源，其特征在于：所述蒸发源包括容纳蒸发物料(P)并设有坩埚蒸发口(11A)的坩埚(11)、围绕在所述坩埚(11)外围的加热单元、以及包围所述加热单元的源外壁(14)和蒸发源底部(16)；所述加热单元包括位于坩埚蒸发口(11A)外围，用于保证坩埚蒸发口(11A)的温度高于蒸发物料(P)凝点并独立控温的上部加热单元(12A)、位于坩埚(11)主体部分外围独立控温的下部加热单元(12)。
2.如权利要求1所述的电阻式加热蒸发源，其特征在于：所述位于坩埚(11)主体部分外围独立控温的下部加热单元(12)采用至少两段独立控温的加热单元。
3.如权利要求1或2所述的电阻式加热蒸发源，其特征在于：所述坩埚(11)内蒸发物料液面以上设有至少两个喷嘴圆盘(38、39)；所述喷嘴圆盘之间设有间隙。
4.如权利要求1所述的电阻式加热蒸发源，其特征在于：所述坩埚蒸发口(11A)采用束口蒸发结构。
5.如权利要求1所述的电阻式加热蒸发源，其特征在于：所述加热单元和蒸发源外壁(14)之间设有热屏蔽层(13)。
6.如权利要求5所述的电阻式加热蒸发源，其特征在于：所述热屏蔽层的材质为金属材料或不锈钢。
7.如权利要求5所述的电阻式加热蒸发源，其特征在于：所述热屏蔽层包括包围所述加热单元的上部热屏蔽层(13)、位于蒸发源底部上与上部热屏蔽层(13)构成隔热腔体的第一底部热屏蔽层(13A)以及位于蒸发源底部上和第一底部热屏蔽层(13A)之间的第二底部热屏蔽层(13B)。
8.如权利要求1所述的电阻式加热蒸发源，其特征在于：所述源外壁(14)与蒸发源底部(16)采用螺栓(17)联接。
9.如权利要求6所述的电阻式加热蒸发源，其特征在于：所述源外壁(14)为分段式；所述上部热屏蔽层(13)也对应的分段。
10.如权利要求1所述的电阻式加热蒸发源，其特征在于：所述源外壁(14)采用隔热保温材料。
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