CN113265615A - 用于纳米量热仪定位衬底蒸镀的硅掩模装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于纳米量热仪定位衬底蒸镀的硅掩模装置，具有较小的尺寸，设计有用于保护传感器主体部分的空腔以及用于收集蒸镀产生的金属蒸汽的通孔，通孔截面的最长处仅有几十至几百μm，采用刻蚀机加工而成。通过下底面的定位装置可以将所述硅掩模装置与传感器进行良好的装配，使其能在蒸镀过程中保护传感器的非蒸镀区域不受影响，还能够精确控制衬底材料镀覆的位置，仅在测试区域获得传感器表面具有不同厚度，不同晶体结构和成分的衬底界面。所述硅掩模装置制备方法简单，实用性高，以简易的装置实现了微小区域衬底材料的蒸镀，提高了纳米量热仪定位衬底蒸镀的区域控制能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于纳米量热仪定位衬底蒸镀的硅掩模装置，属于热分析仪器领域。
背景技术
纳米量热法作为一种新型材料表征技术，在快速相变的定量分析方面发挥着重要作用，其显著的技术优势是高达106K/s的加热冷却速度以及分辨率超过1nJ/K的热容灵敏度，这对于微小体积熔体的深过冷研究有较大帮助。金属微滴由于尺寸小、比表面积大以及杂质含量少等优点表现出了不同于宏观熔体的独特性质，当金属熔体分散为微滴后，其过冷度大幅提高，形核和生长机制也产生了一定的变化，通过纳米量热仪能够实现对小体积熔体的凝固过程的精确控制，探索极端冷却条件对凝固行为的影响。
真空蒸镀(Vacuum evaporating)是指在真空条件下，采用一定的加热蒸发方式蒸发镀膜材料使之汽化，汽化后的粒子移动至基片表面凝聚成膜的工艺方法。通过真空蒸镀可以获得纳米级别厚度的衬底薄膜，满足纳米量热仪的使用需求。
在实际操作过程中，用于纳米量热仪测试的传感器主要为荷兰XensorIntegration公司的XEN-39390、XEN-39394、XEN-39395、XEN-39469等系列，当然其它相近型号的传感器也属于本测试的适用范围。为了研究小体积熔体在不同衬底界面上的凝固形核行为，需使用真空蒸镀设备在纳米量热仪传感器的特定区域制备衬底薄膜，所用传感器除了衬底制备区域的热电偶及加热条外，在其热电偶的热端还覆盖有导线，若在衬底蒸镀的过程中无差别的将衬底薄层镀覆于整个传感器的表面，则会导致传感器测试结果不准确，甚至使传感器无法正常使用。目前在真空蒸镀过程中，尚没有相关技术能够实现对蒸镀区域的精确控制。
采用纳米量热仪+硅掩模装置+真空蒸镀作为关键词在美国的《工程文摘索引》(EI)、Sciencedirect科技论文数据库、Web ofScience等国外科技数据库、《中国期刊网》和《维普中文期刊数据库》等科技文献索引，均没有发现用于纳米量热仪定位衬底蒸镀的硅掩模装置的相关文献报道。另外还检索了美国专利商标局(USPTO)、欧洲专利局(EPO)、世界知识产权组织(WIPO)、《中国专利信息网》以及《中华人民共和国国家知识产权局专利检索》，也没有发现用于纳米量热仪定位衬底蒸镀的硅掩模装置的相关文献报道。由于目前没有合适的方法在传感器进行衬底蒸镀时对其进行保护，所以设计一种与传感器适配的掩模装置成为了亟待解决的问题。
发明内容
为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种用于纳米量热仪定位衬底蒸镀的硅掩模装置，旨在解决传感器衬底蒸镀过程中，因衬底覆盖面积过大而影响到非测试区域线路的正常工作，从而导致测试结果不准确的问题。本发明所涉及的硅掩模装置能精确控制衬底蒸镀区域，仅在测试区域获得传感器表面具有不同厚度、不同晶体结构和成分的衬底界面，保护传感器线路及非测试区域不受影响或损坏。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于纳米量热仪定位衬底蒸镀的硅掩模装置，所述掩模装置形成保护罩形状，具有用于保护纳米量热仪的传感器主体部分的空腔；所述掩模装置的保护罩形状的内轮廓与纳米量热仪传感器外形相匹配，将纳米量热仪传感器部分装入空腔内，在蒸镀过程中保护传感器的主体部分；
在所述掩模装置顶部设计有通孔，使传感器的待蒸镀区域表面设置在正对所述掩模装置顶部的通孔位置，通孔用于收集蒸镀过程中产生的金属蒸汽；
所述传感器底部设有定位装置，通过定位装置和所述掩模装置组成一体式壳体结构，将纳米量热仪的传感器主体部分进行封装；
在蒸镀过程中，控制衬底材料镀覆的位置，使纳米量热仪的传感器的非蒸镀区域不受影响，而仅在传感器的测试区域通过蒸镀获得传感器表面的衬底界面。在真空蒸镀的过程中，本发明硅掩模装置能保护传感器非蒸镀区的电路部分不受蒸镀衬底的影响，所设计的通孔可以精确控制衬底镀覆位置，在蒸镀区获得大小合适，厚度均匀的衬底。
优选地，在传感器的测试区域获得传感器表面具有设定厚度、设定晶体结构和成分的衬底界面。
优选地，所述掩模装置由硅材料制成，硅含量在50-99.999999999wt.％之间。
优选地，所述掩模装置根据纳米量热仪的传感器部分的外部形状相适配，将纳米量热仪传感器部分装入空腔内，由所述掩模装置和定位装置组装形成的内部空腔为圆柱体、立方体、长方体、棱柱体中的任意一种。所述硅掩模装置的整体形状随传感器形状的变化而变化，其主要目的是保证本装置与传感器能够进行合适的装配。硅掩模装置形状与体积随传感器主体部分的形状和体积的变化而变化，其主要目的是使传感器主体能够放入空腔中而不受磕碰；硅掩模装置形状与位置随传感器上定位装置的形状与位置的变化而变化，主要目的为确保硅掩模装置遮盖位置的准确。
优选地，所述通孔为两端横截面面积相同的或两端横截面面积不同的孔道。
优选地，所述通孔为喇叭形孔，喇叭形孔的两端分别为相对广口的扩张孔端和相对小孔的收缩孔端，其中收缩孔端朝向所述掩模装置和定位装置组装形成的内部空腔方向，喇叭形孔的内侧壁为均匀平滑过渡或圆滑过渡的表面。优选地，所述通孔的两端的截面大小可以不同，其截面积一般而言应当与传感器蒸镀区的面积相近，截面形状包括但不限于圆形、方形、三角形等，其主要目的是在蒸镀过程中收集金属蒸汽，控制衬底精确镀覆在蒸镀区域。
优选地，收缩孔端面积为传感器蒸镀区域面积的1.0-1.2倍，收缩孔端的通孔横截面形状与蒸镀区域形状相同或相似。
优选地，所述通孔为锥形孔。
优选地，所述通孔的两端的横截面的面积之比为：收缩孔端的通孔横截面和扩张孔端的通孔横截面的面积之比为1：(1.2-3.0)。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
1.本发明硅掩模装置通过下底面的定位装置可将所述硅掩模装置与传感器进行良好的装配，使其能在蒸镀过程中保护传感器的非蒸镀区域不受影响；
2.本发明硅掩模装置能够精确控制衬底材料镀覆的位置，仅在测试区域获得传感器表面具有不同厚度，不同晶体结构和成分的衬底界面；
3.本发明硅掩模装置制备方法简单，实用性高，以简易的装置实现了微小区域衬底材料的蒸镀，提高了纳米量热仪定位衬底蒸镀的区域控制能力。
附图说明
被并入本说明书且构成本说明书的一部分的附图，例证了本发明的结构及使用方法，并且与本说明书一起，用来解释和示出本发明的原理。
图1为本发明硅掩模装置纵剖面示意图。
图2为本发明硅掩模装置安装示意图。
具体实施方式
以下结合具体的实施例子对上述方案做进一步说明，本发明的优选实施例详述如下：
实施例一：
在本实施例中，一种用于纳米量热仪定位衬底蒸镀的硅掩模装置，所述掩模装置1形成保护罩形状，具有用于保护纳米量热仪的传感器主体部分的空腔3；所述掩模装置1的保护罩形状的内轮廓与纳米量热仪传感器外形相匹配，将纳米量热仪传感器部分装入空腔3内，在蒸镀过程中保护传感器的主体部分；
在所述掩模装置1顶部设计有通孔2，使传感器的待蒸镀区域表面设置在正对所述掩模装置1顶部的通孔2位置，通孔2用于收集蒸镀过程中产生的金属蒸汽；
所述传感器底部设有定位装置6，通过定位装置6和所述掩模装置1组成一体式壳体结构，将纳米量热仪的传感器主体部分进行封装；
在蒸镀过程中，控制衬底材料镀覆的位置，使纳米量热仪的传感器的非蒸镀区域不受影响，而仅在传感器的测试区域通过蒸镀获得传感器表面的衬底界面。
本实施例硅掩模装置通过定位装置安装于纳米量热仪传感器的上方，在进行真空蒸镀衬底时保护除蒸镀区以外的部分不受影响。硅掩模装置中间另设有一空腔，空腔贯通至下底面，并在下底面的外表面处设计一个小型定位装置。本实施例硅掩模装置能精确控制衬底蒸镀区域，仅在测试区域获得传感器表面具有不同厚度、不同晶体结构和成分的衬底界面，保护传感器线路及非测试区域不受影响或损坏。
实施例二：
本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，在传感器的测试区域获得传感器表面具有设定厚度、设定晶体结构和成分的衬底界面。所述掩模装置1由硅材料制成，硅含量在50-99.999999999wt.％之间。图1为本实施例用于纳米量热仪定位衬底蒸镀的硅掩模装置纵剖面示意图。所述硅掩模装置由硅材料加工而成，其中间另设有空腔3，传感器主体部分可完全放入空腔中，空腔壁厚大小无严格限制，以在蒸镀过程中能达到阻挡金属蒸汽的要求且便于使用为准。
所述掩模装置1根据纳米量热仪的传感器部分的外部形状相适配，将纳米量热仪传感器部分装入空腔3内，由所述掩模装置1和定位装置6组装形成的内部空腔3为圆柱体、立方体、长方体、棱柱体中的任意一种。
图2为本实施例所涉及的用于纳米量热仪定位衬底蒸镀的硅掩模装置安装示意图。本实施例中以荷兰Xensor Integration公司的XI39395型传感器为例，硅掩模装置1的定位装置与所述传感器上的定位装置6相配合，确保硅掩模装置准确的放置于传感器上，对传感器非蒸镀区提供保护作用。同时定位装置的设计还可以保证通孔在蒸镀区的正上方，使硅掩模装置1的安装更加简便。本实施例中XI39395型传感器的蒸镀区包括六个热电偶4以及两组加热条5，在衬底真空蒸镀的过程中，衬底材料通过通孔2镀覆于蒸镀区，非蒸镀区则受到硅掩模装置1的保护，衬底材料因受到阻挡而无法对传感器上非蒸镀区的电路产生影响。
所述通孔2为喇叭形孔，喇叭形孔的两端分别为相对广口的扩张孔端和相对小孔的收缩孔端，其中收缩孔端朝向所述掩模装置1和定位装置6组装形成的内部空腔3方向，喇叭形孔的内侧壁为均匀平滑过渡或圆滑过渡的表面。所述硅掩模装置1的通孔2由上下两个开口组成，本实施例中所述开口截面为正方形，但实际测试中，因不同传感器蒸镀区域的形状与面积不同，开口的形状与大小应与传感器相匹配。
收缩孔端面积为传感器蒸镀区域面积的1.0-1.2倍，收缩孔端的通孔2横截面形状与蒸镀区域形状相同或相似。本实施例中所述通孔2的截面积上大下小，此种设计可在蒸镀过程中收集更多的金属蒸汽，提高蒸镀效率。在实际操作过程中，因工艺的不同也可设计截面积相同的或截面积上小下大的通孔。
所述通孔2的两端的横截面的面积之比为：收缩孔端的通孔2横截面和扩张孔端的通孔2横截面的面积之比为1：(1.2-3.0)。
本实施例用于纳米量热仪定位衬底蒸镀的硅掩模装置，旨在解决传感器衬底蒸镀过程中，因衬底覆盖面积过大而影响到非测试区域线路的正常工作，从而导致测试结果不准确的问题。本实施例硅掩模装置可通过定位装置安装于纳米量热仪传感器的上方，在进行真空蒸镀衬底时保护除蒸镀区以外的部分不受影响。
实施例三：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，所述通孔2为锥形孔。
本实施例二中所述通孔2的截面积上大下小，此种设计可在蒸镀过程中收集更多的金属蒸汽，提高蒸镀效率。在实际操作过程中，因工艺的不同也可设计截面积相同的或截面积上小下大的通孔。本实施例硅掩模装置能精确控制衬底蒸镀区域，仅在测试区域获得传感器表面具有不同厚度、不同晶体结构和成分的衬底界面，保护传感器线路及非测试区域不受影响或损坏。
总之，上述实施例用于纳米量热仪定位衬底蒸镀的硅掩模装置，具有较小的尺寸，设计有用于保护传感器主体部分的空腔以及用于收集蒸镀产生的金属蒸汽的通孔，通孔截面的最长处仅有几十至几百μm，采用刻蚀机加工而成。通过下底面的定位装置可以将所述硅掩模装置与传感器进行良好的装配，使其能在蒸镀过程中保护传感器的非蒸镀区域不受影响，还能够精确控制衬底材料镀覆的位置，仅在测试区域获得传感器表面具有不同厚度，不同晶体结构和成分的衬底界面。所述硅掩模装置制备方法简单，实用性高，以简易的装置实现了微小区域衬底材料的蒸镀，提高了纳米量热仪定位衬底蒸镀的区域控制能力。
上面结合附图对本发明实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种用于纳米量热仪定位衬底蒸镀的硅掩模装置，其特征在于：所述掩模装置(1)形成保护罩形状，具有用于保护纳米量热仪的传感器主体部分的空腔(3)；所述掩模装置(1)的保护罩形状的内轮廓与纳米量热仪传感器外形相匹配，将纳米量热仪传感器部分装入空腔(3)内，在蒸镀过程中保护传感器的主体部分；
在所述掩模装置(1)顶部设计有通孔(2)，使传感器的待蒸镀区域表面设置在正对所述掩模装置(1)顶部的通孔(2)位置，通孔(2)用于收集蒸镀过程中产生的金属蒸汽；
所述传感器底部设有定位装置(6)，通过定位装置(6)和所述掩模装置(1)组成一体式壳体结构，将纳米量热仪的传感器主体部分进行封装；
在蒸镀过程中，控制衬底材料镀覆的位置，使纳米量热仪的传感器的非蒸镀区域不受影响，而仅在传感器的测试区域通过蒸镀获得传感器表面的衬底界面。
2.根据权利要求1所述用于纳米量热仪定位衬底蒸镀的硅掩模装置，其特征在于：在传感器的测试区域获得传感器表面具有设定厚度、设定晶体结构和成分的衬底界面。
3.根据权利要求1所述用于纳米量热仪定位衬底蒸镀的硅掩模装置，其特征在于：所述掩模装置(1)由硅材料制成，硅含量在50-99.999999999wt.％之间。
4.根据权利要求1所述用于纳米量热仪定位衬底蒸镀的硅掩模装置，其特征在于：所述掩模装置(1)根据纳米量热仪的传感器部分的外部形状相适配，将纳米量热仪传感器部分装入空腔(3)内，由所述掩模装置(1)和定位装置(6)组装形成的内部空腔(3)为圆柱体、立方体、长方体、棱柱体中的任意一种。
5.根据权利要求1所述用于纳米量热仪定位衬底蒸镀的硅掩模装置，其特征在于：所述通孔(2)为两端横截面面积相同的或两端横截面面积不同的孔道。
6.根据权利要求5所述用于纳米量热仪定位衬底蒸镀的硅掩模装置，其特征在于：所述通孔(2)为喇叭形孔，喇叭形孔的两端分别为相对广口的扩张孔端和相对小孔的收缩孔端，其中收缩孔端朝向所述掩模装置(1)和定位装置(6)组装形成的内部空腔(3)方向，喇叭形孔的内侧壁为均匀平滑过渡或圆滑过渡的表面。
7.根据权利要求6所述用于纳米量热仪定位衬底蒸镀的硅掩模装置，其特征在于：收缩孔端面积为传感器蒸镀区域面积的1.0-1.2倍，收缩孔端的通孔(2)横截面形状与蒸镀区域形状相同或相似。
8.根据权利要求6所述用于纳米量热仪定位衬底蒸镀的硅掩模装置，其特征在于：所述通孔(2)为锥形孔。
9.根据权利要求6所述用于纳米量热仪定位衬底蒸镀的硅掩模装置，其特征在于：所述通孔(2)的两端的横截面的面积之比为：收缩孔端的通孔(2)横截面和扩张孔端的通孔(2)横截面的面积之比为1：(1.2-3.0)。
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110394777.0A Pending CN113265615A (zh) | 2021-04-13 | 2021-04-13 | 用于纳米量热仪定位衬底蒸镀的硅掩模装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113265615A (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103766013A (zh) * | 2011-08-29 | 2014-04-30 | 富士胶片株式会社 | 图案形成装置和方法以及制造形成有图案的基板的方法 |
| JP2016166380A (ja) * | 2015-03-09 | 2016-09-15 | セイコーエプソン株式会社 | 成膜マスク装置、及び電子素子の製造方法 |
| CN205856590U (zh) * | 2016-06-07 | 2017-01-04 | 光宏光电技术（深圳）有限公司 | 一种用于蒸镀oled显示面板的掩模板 |
| CN109750255A (zh) * | 2017-11-01 | 2019-05-14 | 大日本印刷株式会社 | 蒸镀掩模装置 |
-
2021
- 2021-04-13 CN CN202110394777.0A patent/CN113265615A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103766013A (zh) * | 2011-08-29 | 2014-04-30 | 富士胶片株式会社 | 图案形成装置和方法以及制造形成有图案的基板的方法 |
| JP2016166380A (ja) * | 2015-03-09 | 2016-09-15 | セイコーエプソン株式会社 | 成膜マスク装置、及び電子素子の製造方法 |
| CN205856590U (zh) * | 2016-06-07 | 2017-01-04 | 光宏光电技术（深圳）有限公司 | 一种用于蒸镀oled显示面板的掩模板 |
| CN109750255A (zh) * | 2017-11-01 | 2019-05-14 | 大日本印刷株式会社 | 蒸镀掩模装置 |
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