CN114836721A - 一种用于水平横置的陶瓷点源 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于水平横置的陶瓷点源,属于点蒸发源技术领域,包括法兰盘,法兰盘一侧设有冷却筒,冷却筒内部设有加热部件,坩埚位于加热部件内,加热部件外部设有热电偶,冷却筒内设有循环冷却水,加热部件为陶瓷复合加热器,加热部件上开设通槽,加热部件外部设有支撑环,支撑环内侧设有支撑弧台,支撑弧台顶部穿过通槽,形成对坩埚埚身的支撑。本发明采用贯穿陶瓷复合加热器的支撑环组件,将坩埚负载从陶瓷复合加热器转移到金属反射筒上,提高了陶瓷复合加热器的使用寿命,实现对坩埚的支撑定位,满足点源以水平横置方式进行蒸镀的工艺要求。

Description

一种用于水平横置的陶瓷点源
技术领域
本发明涉及一种用于水平横置的陶瓷点源,属于点蒸发源技术领域,通过对点源的陶瓷复合加热器部件进行结构的特殊设计,实现对坩埚的水平支撑,使点源能够以水平横置状态进行蒸镀工作。
背景技术
在蒸镀领域所用的点源是用来给坩埚进行加热,坩埚里面盛有蒸发料,目前在蒸镀领域用的点蒸发源主要是垂直安装状态,不需要对坩埚埚身部分进行支撑定位。而水平横置的点蒸发源,特别是采用陶瓷复合加热器的点蒸发源,由于陶瓷复合加热器为圆筒状且不能作为承重部件,从而无法实现对坩埚的支撑等位。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供一种用于水平横置的陶瓷点源。
本发明的技术方案如下:
一种用于水平横置的陶瓷点源,包括法兰盘,法兰盘一侧设有冷却筒,冷却筒内部设有圆柱形的加热部件,坩埚位于加热部件内用于盛放蒸镀物料,加热部件外部设有热电偶,冷却筒内设有循环冷却水,通过水循环来降低加热部件外围温度;
电源电极贯穿法兰盘,一端与加热部件连接,另一端与外部电源连接,由外部电源为加热部件供电电阻加热,加热部件通过电阻加热方式实现对坩埚内物料的加热;热电偶电极贯穿法兰盘,一端与热电偶连接另一端与外部设备连接;通过热电偶丝的测温,将电信号传输给设备控制中心,根据工艺需要对加热部件的电源功率进行调整;冷却筒的进水管与回水管贯穿法兰盘,与外部冷却水路连通;
加热部件为陶瓷复合加热器,加热部件上开设通槽,加热部件外部设有支撑环,支撑环内侧设有支撑弧台,支撑弧台顶部穿过通槽,形成对坩埚埚身的支撑。
加热部件为陶瓷复合加热器,包括基板,基板上有巡回均匀布置的电路,电路上层设绝缘层,电路相互之间有间隙且绝缘,通槽开于绝缘处,整个加热器设计有上、下两个加热区,每个加热区是独立的电路回路单独控制,上区控制物料蒸镀速率,下区保证物料能过升华并到达上区。根据蒸镀工艺需要,可设计多个加热区,以进一步提高温控精度及蒸镀速率。
由于点源为水平横置状态,工作时坩埚也同样是水平横置,加热部件以及坩埚必须要有相应的支撑结构。另外,陶瓷复合加热器由于材质受力时易出现分层现象,必须减少陶瓷复合加热器的负载,改善受力状况。
优选的,支撑环为拼接式支撑环,支撑环包括相连接的三片环体,外侧两片环体为完整圆环,中间环体包括2个侧支撑环与1个主支撑环,2个侧支撑环与1个主支撑环拼接为完整圆环,侧支撑环内侧设有侧支撑弧台,主支撑环内侧设有主支撑弧台,三片环体通过锁扣固定连接,形成整体的支撑环组件。
优选的,支撑环的数量为至少两个,进一步优选的为四个。以对大多数蒸镀点源进行有效支撑。
优选的,加热部件外部依次设有PBN筒和金属反射筒,加热部件与法兰盘之间设有底部反射屏,PBN筒、金属反射筒、底部反射屏分别从侧面和底部维持内部加热温度稳定。支撑环外侧为PBN材质的筒,PBN筒外侧即为金属反射筒,通过该结构,形成金属反射筒对坩埚及坩埚内物料的有效、稳定支撑。
进一步优选的,加热部件顶部设有顶部支撑环,顶部支撑环置于金属反射筒与冷却筒内壁之间,加热部件底部设有支撑杆,支撑杆与法兰盘连接,加热器外侧的金属反射筒与冷却筒之间有一定间隙,在冷却筒顶部设计一种可装配的支撑环,加热部件底部有支撑杆与真空法兰连接,这样,两端形成对加热部件的支撑,避免整个加热部件成为悬臂结构,提高加热部件的整体刚性。
进一步优选的,坩埚端口处设有坩埚盖板,坩埚盖板为圆环状卡扣,用以将坩埚端口与金属反射筒外壁固定连接,对坩埚进行轴向固定。坩埚盖板中部中空,不影响物料的蒸镀同时避免坩埚向外掉落出去。
使用时,将金属反射筒、PBN筒、加热部件、支撑环、坩埚分别组装于冷却筒内,通过双卡爪螺栓组合将点源与设备机台连接。
由于坩埚加工有尺寸误差,利用本发明的埚身支撑方案,对支撑环上的支撑弧台尺寸做适当调整,匹配固定坩埚,可拓展至点源倾斜状态使用,倾角范围0-90°,在满足支撑的前提下还可以实现对坩埚的有效定位,点源垂直安装状态也可采用该方案。
本发明的有益效果在于:
本发明采用具有支撑坩埚的陶瓷复合加热器部件的点源,具体优点如下:
1、本发明采用贯穿陶瓷复合加热器的支撑环组件,实现对坩埚的支撑定位,满足点源以水平横置方式进行蒸镀的工艺要求。
2、本发明采用两点支撑方法,加强了对加热部件的支撑,提高加热部件的整体刚性及坩埚的定位精度。
3、本发明采用多区加热的陶瓷复合加热器,实现对物料蒸镀速率的精确控制,提高镀膜精度及膜层品质。
4、本发明将坩埚负载从陶瓷复合加热器转移到金属反射筒上,提高了陶瓷复合加热器的使用寿命。
附图说明
图1是本发明结构整体剖视示意图;
图2为坩埚与加热器部件装配剖视图;
图3为支撑环与加热部件装配剖视图;
图4为加热部件开设通槽结构示意图;
图5为开设了通槽的加热部件立体结构示意图;
图6为将支撑环组装到加热部件之后立体结构示意图;
图7为坩埚端部结构示意图;
图8为中间环体结构示意图;
图9为中间环体与坩埚位置关系示意图;
图10为三片环体组装后的支撑环结构示意图;
图11为本发明整体结构剖视立体方向示意图;
图中,序号1为顶部支撑环;序号2为坩埚盖板,序号3为坩埚,序号4上区热电偶,序号5为冷却筒,序号6为陶瓷复合加热器,6-1为通槽,序号7为支撑环,序号7-1为外侧环体,序号7-2为主支撑弧台,序号7-3为侧支撑弧台,序号7-4为锁扣,序号8下区热电偶,序号9为底部反射屏,序号10法兰盘,序号11热电偶电极,序号12电源电极,序号13为金属反射筒,序号14为PBN筒。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明,但不限于此。
实施例1:
一种用于水平横置的陶瓷点源,如图1、图11所示,包括法兰盘10,法兰盘一侧设有冷却筒5,冷却筒内部设有圆柱形的加热部件,坩埚3位于加热部件内用于盛放蒸镀物料,加热部件外部设有热电偶,冷却筒内设有循环冷却水,通过水循环来降低加热部件外围温度。
电源电极12贯穿法兰盘,一端与加热部件连接,另一端与外部电源连接,由外部电源为加热部件供电电阻加热,加热部件通过电阻加热方式实现对坩埚内物料的加热;热电偶电极11贯穿法兰盘,一端与热电偶连接另一端与外部设备连接;通过热电偶丝的测温,将电信号传输给设备控制中心,根据工艺需要对加热部件的电源功率进行调整;冷却筒的进水管与回水管贯穿法兰盘,与外部冷却水路连通。
加热部件为陶瓷复合加热器6,加热部件上开设通槽6-1,如图4所示。加热部件外部设有四个支撑环7,支撑环内侧设有支撑弧台,支撑弧台顶部穿过通槽,形成对坩埚埚身的支撑,如图5-6所示。
加热部件为陶瓷复合加热器,包括基板,基板上有巡回均匀布置的电路,电路上层设绝缘层,电路相互之间有间隙且绝缘,通槽开于绝缘处,整个加热器设计有上、下两个加热区,每个加热区是独立的电路回路单独控制,上区控制物料蒸镀速率,下区保证物料能过升华并到达上区,相应的设有两个热电偶,上区热电偶4和下区热电偶8。根据蒸镀工艺需要,可设计多个加热区,以进一步提高温控精度及蒸镀速率。
由于点源为水平横置状态,工作时坩埚也同样是水平横置,加热部件以及坩埚必须要有相应的支撑结构。另外,陶瓷复合加热器由于材质受力时易出现分层现象,必须减少陶瓷复合加热器的负载,改善受力状况。
使用时,将金属反射筒、PBN筒、加热部件、支撑环、坩埚分别组装于冷却筒内,通过双卡爪螺栓组合将点源与设备机台连接。
实施例2:
一种用于水平横置的陶瓷点源,其结构如实施例1所述,所不同的是,支撑环为拼接式支撑环,支撑环包括相连接的三片环体,外侧两片环体7-1为完整圆环,如图3所示,中间环体包括2个侧支撑环与1个主支撑环,2个侧支撑环与1个主支撑环拼接为完整圆环,如图8所示,中间环体起支撑坩埚的作用,如图2、图9所示,侧支撑环内侧设有侧支撑弧台7-3,主支撑环内侧设有主支撑弧台7-2,三片环体通过锁扣7-4固定连接,形成整体的支撑环组件,如图10所示。
实施例3:
一种用于水平横置的陶瓷点源,其结构如实施例2所述,所不同的是,加热部件外部依次设有PBN筒14和金属反射筒13,加热部件与法兰盘之间设有底部反射屏9,PBN筒、金属反射筒、底部反射屏分别从侧面和底部维持内部加热温度稳定。支撑环外侧为PBN材质的筒,PBN筒外侧即为金属反射筒,通过该结构,形成金属反射筒对坩埚及坩埚内物料的有效、稳定支撑。坩埚端口处设有坩埚盖板2,坩埚盖板为圆环状卡扣,用以将坩埚端口与金属反射筒外壁固定连接,对坩埚进行轴向固定。坩埚盖板中部中空,不影响物料的蒸镀同时避免坩埚向外掉落出去。
实施例4:
一种用于水平横置的陶瓷点源,其结构如实施例3所述,所不同的是,加热部件顶部设有顶部支撑环1,如图7所示,顶部支撑环置于金属反射筒13与冷却筒5内壁之间,加热部件底部设有支撑杆,支撑杆与法兰盘连接,加热器外侧的金属反射筒与冷却筒之间有一定间隙,在冷却筒顶部设计一种可装配的支撑环,加热部件底部有支撑杆与真空法兰连接,这样,两端形成对加热部件的支撑,避免整个加热部件成为悬臂结构,提高加热部件的整体刚性。

Claims (7)

1.一种用于水平横置的陶瓷点源,其特征在于,包括法兰盘,法兰盘一侧设有冷却筒,冷却筒内部设有圆柱形的加热部件,坩埚位于加热部件内用于盛放蒸镀物料,加热部件外部设有热电偶,冷却筒内设有循环冷却水;
电源电极贯穿法兰盘,一端与加热部件连接,另一端与外部电源连接;热电偶电极贯穿法兰盘,一端与热电偶连接另一端与外部设备连接;冷却筒的进水管与回水管贯穿法兰盘,与外部冷却水路连通;
加热部件为陶瓷复合加热器,加热部件上开设通槽,加热部件外部设有支撑环,支撑环内侧设有支撑弧台,支撑弧台顶部穿过通槽,形成对坩埚埚身的支撑。
2.根据权利要求1所述的用于水平横置的陶瓷点源,其特征在于,支撑环为拼接式支撑环,支撑环包括相连接的三片环体,外侧两片环体为完整圆环,中间环体包括2个侧支撑环与1个主支撑环,2个侧支撑环与1个主支撑环拼接为完整圆环,侧支撑环内侧设有侧支撑弧台,主支撑环内侧设有主支撑弧台,三片环体通过锁扣固定连接。
3.根据权利要求1所述的用于水平横置的陶瓷点源,其特征在于,支撑环的数量为至少两个。
4.根据权利要求3所述的用于水平横置的陶瓷点源,其特征在于,支撑环的数量为四个。
5.根据权利要求1所述的用于水平横置的陶瓷点源,其特征在于,加热部件外部依次设有PBN筒和金属反射筒,加热部件与法兰盘之间设有底部反射屏。
6.根据权利要求5所述的用于水平横置的陶瓷点源,其特征在于,加热部件顶部设有顶部支撑环,顶部支撑环置于金属反射筒与冷却筒内壁之间,加热部件底部设有支撑杆,支撑杆与法兰盘连接。
7.根据权利要求5所述的用于水平横置的陶瓷点源,其特征在于,坩埚端口处设有坩埚盖板,坩埚盖板为圆环状卡扣,用以将坩埚端口与金属反射筒外壁固定连接。
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