CN114836721B - 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
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 (6)
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；
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。
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，支撑环的数量为至少两个。
3.根据权利要求2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。
4.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。
5.根据权利要求4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。
6.根据权利要求4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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