CN108103448A - 一种连续低沸点材料热蒸发镀膜装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连续低沸点材料热蒸发镀膜装置，包括：坩埚（1）以及出气管（5），出气管上端设有锥形阀门（6），出气管上端连接输气管（8），输气管的后段（8B）中采用线状排列设置一组喷嘴（9），输气管的后段（8B）设置在镀膜线的真空腔室中；坩埚设有与其夹层相连的真空抽气装置、以及用于快速冷却坩埚及输气管道的氮气装置；其特征在于：输气管8中设有高温挡板阀（10），其中设有的挡板阀及第二密封圈与输气管（8）的后段（8B）的入口形成密封配合。本发明的有益效果是：采用此种方式蒸发镀膜，可以大大的降低设备停机时间，提高设备稼动率，提高生产效率，节约生产成本，适应大规模连续生产。

Description

一种连续低沸点材料热蒸发镀膜装置

技术领域

本发明涉及用于太阳能薄膜电池生产中真空镀膜领域，特别是涉及一种连续低沸点材料热蒸发镀膜的装置。

背景技术

热蒸发镀膜法是在真空环境中利用电流加热、电子束加热、或激光加热等方法使蒸发材料变成团簇、分子或原子，以较大的自由程作近自由运动，当这些自由运动的分子或原子碰撞到温度较低的基片，就在基片上凝结下来，沉积覆盖在基片上形成薄膜。热蒸发镀膜法具有纯度高、结晶好的优点，常用于金属薄膜、半导体薄膜、薄膜太阳能电池材料的生产制作。

在生产中，衬底的尺寸通常较大，所以一般生产线都是采用多个热蒸发源喷嘴均与或有序分布在基片一侧，对基片进行沉积，在蒸发原料用完后进行重新装填原料时需要抽真空，而此种方式会因为蒸发源出气管与喷嘴密封性较差，存在操作困难、效率低下的问题，很难进行连续生产。

发明内容

为本发明的目的就是为了解决以上的技术问题，提供的一种连续低沸点材料热蒸发镀膜装置，能够真正连续生产，不因原材料不够问题而停产的设备。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种连续低沸点材料热蒸发镀膜装置，包括：

装载蒸发材料的双层结构的坩埚，坩埚内层设有加热组件、外层设有冷却水管；

坩埚的侧面设有进料口、上面设有蒸发出气口，蒸发出气口上设有出气管，出气管上端设有锥形阀门，锥形阀门由伺服电机控制；

出气管上端连接输气管的前段，输气管的后段中采用线状排列设置一组喷嘴，输气管的后段设置在镀膜线的真空腔室中；

坩埚设有与其夹层相连的真空抽气装置、以及用于快速冷却坩埚及输气管道的氮气装置；

其特征在于：输气管的前段与后段之间设有高温挡板阀，它包括：

设置于输气管的前段与后段之间带有空腔的阀体，阀体与输气管8的前段与后段联通，阀体上端设置一个伺服电机，其输出轴上连接一个轴套，轴套与丝杆连接配合，丝杆螺纹部分与设置在阀体内腔中的第二支座中的螺母连接配合，丝杆下部的光杆部分与设置在阀体内腔中的第一支座中的通孔连接配合，第一支撑座的通孔装有第一密封圈与丝杆光轴部分形成密封配合，达到二次密封的目的；

丝杆下端连接一个四连杆机构, 四连杆机构另一端连接挡板阀，挡板阀上设有第二密封圈，丝杆向下伸出到位后, 挡板阀及第二密封圈与输气管的后段的入口形成密封配合。

丝杆向下移动使挡板阀伸出到位后, 四连杆机构自动从挡板背面提供一个支撑力,使阀门密封性在两侧压力相同的情况下也能更好的密封。

进一步优化的技术方案是：

阀体上端设有磁流体密封与伺服电机连接的轴套密封配合，完美的解决了高温下传统ORING因密封圈磨损及老化问题而引起的泄露；

进一步优化的技术方案是：在阀体一侧设置一个抽真空出口，抽真空出口连接抽真空管，抽真空管上还连接氮气管，抽真空管和氮气管分别与真空抽气装置及氮气装置相连；

如此设计是为了防止密封意外情况发生时对此区域进行处理，同时也可以对此处用氮气进行冲洗或快速冷却作用。

高温挡板阀舍弃传统气缸传动挡板密封方式,采用伺服电机通过螺旋轴套转动对密封挡板进行开合方式,如此设计很好的避免了气缸伸缩而引起的泄露隐患。

本发明的有益效果是：产线的稼动率作为一个重要的设备性能考核指标，而采用此种方式蒸发镀膜，可以大大的降低设备停机时间，提高设备稼动率，提高生产效率。节约生产成本。适应大规模连续生产。

附图说明

图 1热蒸发镀膜系统示意图；

图2是连续镀膜装置的结构示意图；

图3是耐高温挡板阀的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

1、如图1所示，本发明所述的蒸发源A及B安装在传统的连续镀膜产线上，包含真空镀膜室，过渡室一，过渡室二，芯片自动进料平台，芯片自动下料平台，蒸发源系统A，蒸发源系统B ,各室的抽真空系统。蒸发源A与蒸发源B分别分布于镀膜腔室的同一侧，输气管道B伸入到镀膜腔室内与基片传送方向保持垂直，喷嘴在芯片上方，喷嘴口与芯片保持垂直。输气管后段B设置在真空镀膜室内，输气管前段A连接坩埚。

2、如图2所示，本发明所述的一种防止密封阀沉积金属膜的连续镀膜装置，包括：装载蒸发材料的双层结构的坩埚1，坩埚内层设有加热组件2、外层设有冷却水管3；坩埚侧面设有进料口4、上面设有蒸发出气口，蒸发出气口上设有带有夹层的出气管5，出气管上端设有锥形阀门6，它有伺服电机7控制；出气管上端连接带有夹层的输气管8的前段8A，输气管的后段8B中采用线状排列设置一组喷气孔，每个喷气孔采用螺纹连接喷嘴9，输气管的后段8B设置在镀膜线的真空腔室中。

坩埚1设有与夹层通过真空抽气管11以及氮气管12，分别与真空抽气装置、氮气装置相连，以快速冷却坩埚；

3、如图3所示，输气管8的前段8A与后段8B之间设有高温挡板阀10，它包括：

设置于输气管8的前段8A与后段8B之间带有空腔的阀体105，阀体与输气管8的前段与后段联通。阀体上端设置一个伺服电机101，其输出轴上连接一个轴套103，轴套103与丝杆104连接配合，丝杆104螺纹部分与设置在阀体内腔中的第二支座107a中的螺母连接配合，丝杆104下部的光杆部分与设置在阀体内腔中的第一支座107中的通孔连接配合，第一支撑座的通孔装有第一密封圈106与丝杆光轴部分形成密封配合，达到二次密封的目的。

丝杆下端连接一个四连杆机构108, 四连杆机构另一端连接挡板阀109，挡板阀109上设有第二密封圈110，丝杆向下伸出到位后, 挡板阀109及第二密封圈110与输气管8的后段8B的入口形成密封配合。

丝杆向下移动使挡板阀伸出到位后, 四连杆机构自动从挡板背面提供一个支撑力,使阀门密封性在两侧压力相同的情况下也能更好的密封。

阀体105上端设有磁流体密封102与伺服电机连接的轴套103密封配合，完美的解决了高温下传统ORING因密封圈磨损及老化问题而引起的泄露；

在阀体105一侧设置一个抽真空出口，抽真空出口连接抽真空管11，抽真空管11上还连接氮气管12，抽真空管11和氮气管12分别与真空抽气装置及氮气装置相连。

如此设计是为了防止密封意外情况发生时对此区域进行处理，同时也可以对此处用氮气进行冲洗或快速冷却作用。

4、正常工作时，蒸发原料放入坩埚内，坩埚通过加热组件进行加热，原料蒸发成气体后通过输气管道及前端喷嘴，凝结到温度较低的基片上形成薄膜达到沉积目的。

蒸发源系统A原料蒸发完毕，关掉输气管道阀门（耐高温挡板阀），打开蒸发源系统B继续进行蒸发沉积进行连续生产。

为实现高温下密封输气管道的实现，本发明的耐高温挡板阀通过以下方式实现，控制系统PC通过PLC及伺服电机控制器给耐高温挡板阀下达关闭命令，伺服电机控制器通过伺服电机进行旋转动作，伺服电机通过轴套旋转带动丝轩旋转，（轴套旋转通过磁流体密封达到真空环境内外连接的目的）通过丝杆螺纹使密封挡板产生位移，到达输气管端口后，通过密封挡板背部的四连杆机构，使密封挡板因受到水平方向的力，与第二密封产生良好的密封。达到密封目的。

蒸发源系统A的坩埚内外层之间通入氮气五分钟进行冷却，然后抽气，再冲气，抽气，如此循环，直到坩埚温度低于30摄氏度，打开坩埚入料口，进行填充原料作业，填充完毕，密封入料口，对坩埚内外层之间进行抽真空，抽气半小时，进行加热，待机备用，等蒸发源系统B，蒸发完毕，进行切换，以达到连续镀膜生产的目的

以上所述仅是本专利的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本专利的保护范围。

Claims (3)

1.一种连续低沸点材料热蒸发镀膜装置，其特征在于包括：

装载蒸发材料的双层结构的坩埚（1），坩埚内层设有加热组件（2）、外层设有冷却水管（3）；

坩埚的侧面设有进料口（4）、上面设有蒸发出气口，蒸发出气口上设有出气管（5），出气管上端设有锥形阀门（6），锥形阀门（6）由伺服电机（7）控制；

出气管上端连接输气管（8）的前段（8A），输气管的后段（8B）中采用线状排列设置一组喷嘴（9），输气管的后段（8B）设置在镀膜线的真空腔室中；

坩埚设有与其夹层相连的真空抽气装置、以及用于快速冷却坩埚及输气管道的氮气装置；

其特征在于：

输气管（8）的前段（8A）与后段（8B）之间设有高温挡板阀（10），它包括：

设置于输气管（8）的前段（8A）与后段（8B）之间带有空腔的阀体（105），阀体与输气管（8）的前段与后段联通，阀体上端设置一个伺服电机（101），其输出轴上连接一个轴套（103），轴套（103）与丝杆（104）连接配合，丝杆（104）螺纹部分与设置在阀体内腔中的第二支座（107a）中的螺母连接配合，丝杆（104）下部的光杆部分与设置在阀体内腔中的第一支座（107）中的通孔连接配合，第一支撑座的通孔装有第一密封圈（106）与丝杆光轴部分形成密封配合，达到二次密封的目的；

丝杆下端连接一个四连杆机构（108）, 四连杆机构另一端连接挡板阀（109），挡板阀（109）上设有第二密封圈（110），丝杆向下伸出到位后, 挡板阀（109）及第二密封圈（110）与输气管（8）的后段（8B）的入口形成密封配合。

2.根据权利要求1所述的一种连续低沸点材料热蒸发镀膜装置，其特征在于阀体（105）上端设有磁流体密封（102）与伺服电机连接的轴套（103）密封配合。

3.根据权利要求1所述的一种连续低沸点材料热蒸发镀膜装置，其特征在于在阀体（105）一侧设置一个抽真空出口，抽真空出口连接抽真空管（11），抽真空管（11）上还连接氮气管（12），抽真空管（11）和氮气管（12）分别与真空抽气装置及氮气装置相连。