CN116516297A - 高温蒸发源 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高温蒸发源，所述高温蒸发源包括：水冷电极，被配置为承接所述加热丝的端部；所述水冷电极包括钼电极和铜电极，钼电极的第一端部连接加热丝的端部，铜电极的第一端部连接钼电极的第二端部；电极基座，被配置为固定所述水冷电极；绝缘环，被配置为隔绝所述电极基座与所述水冷电极并使两者绝缘；所述电极基座包括第三基座和第四基座，所述第三基座与所述第四基座压接，铜电极的第二端部延伸出所述第四基座；所述第三基座用于固定绝缘环的外壁；所述钼电极与所述铜电极、所述水冷电极与所述绝缘环、所述绝缘环与所述第三基座均通过钎焊固定。
Description
技术领域
本发明涉及镀膜工艺技术领域，特别涉及一种高温蒸发源。
背景技术
普通热蒸发源，使用金属加热丝(一般为钽)，通电发热，通过辐射加热的方式加热坩埚。蒸发材料放置于坩埚中。材料受热蒸发，在衬底上沉积。钽质地较软，需要使用陶瓷隔环固定。常用陶瓷材质为Al2O3，或者PBN。这些陶瓷材料在加热到1500-1600℃的时候，自己会被生长出来。所以使用这种方式，一般生长温度不超过1400℃。
如果需要达到更高的生长温度，可以使用钨作为加热丝材料。钨本身质地更硬，当钨丝足够粗的时候，可以不需要借助陶瓷隔环，自己独自站立住。从而可以达到更高的生长温度(1900-2000℃)。为了使钨加热丝自己独自站立住，同时在高温的时候不软化，钨丝需要足够粗。由于钨电阻率更低，达到同样的加热功率，需要的电流更大。为了通过更大的电流，电极也需要更粗。由于电极和加热钨丝更粗，热导率也会更高，会将更多的热量传递到电极上，如果不做冷却处理，会导致电极温度过高损坏。所以，需要给电极冷却降温。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高温蒸发源，以解决现有的高温蒸发源容易导致电极温度过高损坏的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种高温蒸发源，所述高温蒸发源包括：
水冷电极，被配置为承接所述加热丝的端部；所述水冷电极包括钼电极和铜电极，钼电极的第一端部连接加热丝的端部，铜电极的第一端部连接钼电极的第二端部；
电极基座，被配置为固定所述水冷电极；
绝缘环，被配置为隔绝所述电极基座与所述水冷电极并使两者绝缘；所述电极基座包括第三基座和第四基座，所述第三基座与所述第四基座压接，铜电极的第二端部延伸出所述第四基座；
所述第三基座用于固定绝缘环的外壁；
所述钼电极与所述铜电极、所述水冷电极与所述绝缘环、所述绝缘环与所述第三基座均通过钎焊固定。
可选的，在所述的高温蒸发源中，绝缘环的材料为蓝宝石，第三基座的材料为铜；
首先将钼电极与铜电极钎焊在一起构成水冷电极，将水冷电极钎焊在蓝宝石绝缘环的内壁，以使得所述绝缘环包裹并固定所述钼电极与所述铜电极的连接处；
再将蓝宝石绝缘环外壁与第三基座钎焊在一起，并使得绝缘环两端分别从所述第三基座和所述第四基座的表面延伸出，以夹持所述水冷电极的本体。
可选的，在所述的高温蒸发源中，还包括：
隔热层，被配置为包裹加热丝，并使加热丝的热量与其他部件隔离；钼基座，被配置为支撑所述隔热层；
水冷罩，被配置为包裹所述隔热层，并对所述隔热层的外表面进行水冷冷却，水冷罩直接接地。
可选的，在所述的高温蒸发源中，加热丝的热量传导经过钼电极、铜电极、蓝宝石绝缘环，传递给第三基座；第三基座通过螺丝固定在第四基座上，第四基座通过螺丝固定在水冷罩的罩底上；
热量从第三基座，再经过第四基座，传递给水冷罩罩底，罩底直接与冷却液接触，通过冷却液将热量带走。
第三基座与钼电极和铜电极保持良好的热接触，同时通过蓝宝石绝缘环进行绝缘，以冷却水冷电极；
第四基座表面有孔以固定第三基座，以使铜电极和蓝宝石绝缘环穿过。
可选的，在所述的高温蒸发源中，所述加热丝的材料为钨，所述加热丝的直径为1.2毫米。
可选的，在所述的高温蒸发源中，所述高温蒸发源包括坩埚及坩埚支撑，所述加热丝缠绕于所述坩埚外围，所述坩埚支撑位于所述坩埚的底部。
可选的，在所述的高温蒸发源中，所述隔热层包括底部热屏蔽层与侧壁热屏蔽层，其中：
所述底部热屏蔽层由6片或6片以上隔热片组成；
所述底部热屏蔽层设置于所述钼基座与所述坩埚之间；
所述侧壁热屏蔽层包裹所述隔热片的外沿。
可选的，在所述的高温蒸发源中，所述钼基座包括第一基座、第二基座、第一钼螺杆和第二钼螺杆，所述水冷电极包括钼电极，其中：
所述第一基座用于支撑所述底部热屏蔽层，所述第二基座用于支撑所述侧壁热屏蔽层，所述第一钼螺杆将所述第一基座和所述第二基座连接并固定，所述第二钼螺杆将所述第二基座和所述电极基座连接并固定；
所述第一基座上具有通孔，以供所述加热丝穿过；
所述第二基座上具有通孔，以供所述钼电极穿过；
钼电极的第一端部承接所述加热丝的端部；
所述第一钼螺杆的直径为2毫米。，所述第二钼螺杆的直径为2毫米。
可选的，在所述的高温蒸发源中，所述电极基座包括第三基座和第四基座，所述第三基座与所述第四基座压接，
所述水冷电极还包括铜电极，铜电极的第一端部连接钼电极的第二端部，铜电极的第二端部延伸出所述第四基座；
所述绝缘环包裹并固定所述钼电极与所述铜电极的连接处，并从所述第三基座和所述第四基座的表面延伸出，以夹持所述水冷电极的本体；
所述第三基座用于固定绝缘环的外壁。
可选的，在所述的高温蒸发源中，所述绝缘环的材料为蓝宝石，所述钼电极与所述铜电极、所述水冷电极与所述绝缘环、所述绝缘环与所述第三基座均通过钎焊固定。
可选的，在所述的高温蒸发源中，所述第三基座和所述第四基座在中心位置具有通孔，以使热电偶从通孔中穿过，所述第三基座与所述第四基座通过螺栓压接。
可选的，在所述的高温蒸发源中，所述水冷罩包括内壁、外壁及罩底，其中：
所述内壁包裹所述侧壁热屏蔽层的外表面，所述第四基座的外边缘突出于所述第三基座的外边缘；
所述外壁与所述内壁呈同心圆柱结构，所述内壁与所述外壁之间容置冷却液，所述罩底固定于所述第四基座的外边缘上。
本发明提供了一种高温蒸发源，包括如上任一项所述的冷却装置。
在本发明提供的高温蒸发源中，通过隔热层包裹加热丝，并使加热丝的热量与其他部件隔离，实现了将热量尽量保留在隔热层内，避免泄漏到外部；通过钼基座支撑隔热层，实现了隔热层的可靠稳固，钼基座的材料生长温度高，不会被隔热层中的热量融化，不会容易受到热量影响而生长；通过水冷电极承接所述加热丝的端部，延伸出所述钼基座，既实现了加热丝的延伸，且实现了尽量少的将热量带出；通过水冷罩包裹所述隔热层，并对所述隔热层的外表面进行水冷冷却，进一步实现了冷却，使冷却效果实现了双倍的保证；通过电极基座固定所述水冷电极及承载所述水冷罩，实现了整体结构的稳固；通过绝缘环隔绝所述电极基座与所述水冷电极并使两者绝缘，实现了冷却过程的高可靠性。
水冷电极和高温蒸发源整体共用水冷罩，实现了结构制造工艺简单，成本低。水冷电极安装在电极基座上，两者之间有蓝宝石管(蓝宝石有很好的绝缘效果，同时导热良好)，三者通过钎焊的方式焊接在一起。电极基座固定在水冷罩底部，通过水冷罩给水冷电极降温。水冷电极以及电极基座材质均为铜。加热丝电极材质为钼，通过钎焊的方式与水冷电极焊接在一起。整个结构连接关系稳固，可靠性高。
附图说明
图1是本发明一实施例高温蒸发源示意图；
图2是本发明一实施例高温蒸发源示意图；
图中所示：1-加热丝；2-坩埚；3-坩埚支撑；4-底部热屏蔽层；5-侧壁热屏蔽层；6-第一基座；7-第二基座；8-第一钼螺杆；9-第二钼螺杆；10-钼电极；11-第三基座；12-第四基座；13-铜电极；14-绝缘环；15-通孔；16-内壁；17-外壁；18-罩底；19-挡板；20-安装法兰；21-真空电极；22-磁力旋转装置；23-冷却装置。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的高温蒸发源作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明的核心思想在于提供一种高温蒸发源，以解决现有的高温蒸发源容易导致电极温度过高损坏的问题。
为实现上述思想，本发明提供了一种高温蒸发源，所述高温蒸发源包括：隔热层，被配置为包裹加热丝，并使加热丝的热量与其他部件隔离；钼基座，被配置为支撑所述隔热层；水冷电极，被配置为承接所述加热丝的端部，延伸出所述钼基座；水冷罩，被配置为包裹所述隔热层，并对所述隔热层的外表面进行水冷冷却；电极基座，被配置为固定所述水冷电极及承载所述水冷罩；绝缘环，被配置为隔绝所述电极基座与所述水冷电极并使两者绝缘。
<实施例一>
本实施例提供一种高温蒸发源23，如图1-2所示，所述高温蒸发源23包括：隔热层，被配置为包裹加热丝1，并使加热丝1的热量与其他部件隔离；钼基座，被配置为支撑所述隔热层；水冷电极，被配置为承接所述加热丝1的端部，延伸出所述钼基座；水冷罩，被配置为包裹所述隔热层，并对所述隔热层的外表面进行水冷冷却；电极基座，被配置为固定所述水冷电极及承载所述水冷罩；绝缘环14，被配置为隔绝所述电极基座与所述水冷电极并使两者绝缘。
具体的，在所述的高温蒸发源中，所述加热丝1的材料为钨，钨本身质地更硬，当钨丝足够粗的时候，可以不需要借助陶瓷隔环，自己独自站立住。从而可以达到更高的生长温度(1900-2000℃)。为了使钨加热丝自己独自站立住，同时在高温的时候不软化，钨丝需要足够粗，所述加热丝1的直径为1.2毫米。如图2所示，在所述的高温蒸发源中，所述高温蒸发源包括坩埚2及坩埚支撑3，所述加热丝1缠绕于所述坩埚2外围，所述坩埚支撑3位于所述坩埚2的底部。
如图1所示，在所述的高温蒸发源中，所述隔热层包括底部热屏蔽层4与侧壁热屏蔽层5，其中：所述底部热屏蔽层4由6片或6片以上隔热片组成；所述底部热屏蔽层4设置于所述钼基座与所述坩埚2之间；所述侧壁热屏蔽层5包裹所述隔热片的外沿。
进一步的，在所述的高温蒸发源中，所述钼基座包括第一基座6、第二基座7、第一钼螺杆8和第二钼螺杆9，所述水冷电极包括钼电极10，其中：所述第一基座6用于支撑所述底部热屏蔽层4，所述第二基座7用于支撑所述侧壁热屏蔽层5，所述第一钼螺杆8将所述第一基座6和所述第二基座7连接并固定，所述第二钼螺杆9将所述第二基座7和所述电极基座连接并固定；所述第一基座6上具有通孔，以供所述加热丝1穿过；所述第二基座7上具有通孔，以供所述钼电极10穿过；钼电极10的第一端部承接所述加热丝1的端部；所述第一钼螺杆8的直径设置的较为细，以减小热传递，具体的，直径为2毫米。同理，所述第二钼螺杆9的直径为2毫米。钼电极10的材料可以防止钼电极直接与高温的加热丝1钨丝连接时，被融化或生长出来，钼的熔点为2610℃，生长温度为2100℃。，可以满足加热到1900-2000℃的生长温度，钼不会被融化。
具体的，在所述的高温蒸发源中，所述电极基座包括第三基座11和第四基座12，所述第三基座11与所述第四基座12压接，所述水冷电极还包括铜电极13，铜的热导率高，可以有效的散热，铜电极13的第一端部连接并固定于钼电极10的第二端部，铜电极13的第二端部延伸出所述第四基座12；所述绝缘环用于固定所述钼电极10的第二端部及所述铜电极13的第一端部的连接处；以使所述钼电极10的第一端部与所述铜电极13的第二端部紧固连接；并且所述绝缘环14包裹所述钼电极10与所述铜电极13的连接处，并从所述第三基座11和所述第四基座12的表面延伸出，以夹持所述水冷电极13的本体。
钼电极10，铜电极13，以及蓝宝石的绝缘环14，铜材料的第三基座11，这4个结构通过钎焊焊接在一起(钼电极10与铜电极13钎焊在一起，两者一起，再钎焊在蓝宝石绝缘环的内壁；蓝宝石绝缘环外壁与第三基座11钎焊在一起，即两个电极和蓝宝石环等，都是通过钎焊，完全固定在第三基座11上)。蓝宝石绝缘环起绝缘作用，防止两个电极接地(水冷罩是直接接地的)。同时，由于蓝宝石热导比较好，可以将上层钨加热丝传导过来的热量，经过铜电极13，蓝宝石环14，传递给第三基座11。第三基座11通过螺丝固定在第四基座12上，第四基座12通过螺丝固定在水冷罩的罩底18上。因此，热量从第三基座11，再经过第四基座12，传递给罩底18，罩底18直接与冷却液接触，通过冷却液将热量带走。即，第三基座11的目的，就是与钼电极10和铜电极13保持良好的热接触，同时绝缘(通过蓝宝石绝缘环实现)，这样就能达到冷却两个电极的目的。基座分成第三基座11和第四基座12两部分，是为了安装方便，否则无法安装(第四基座12为了固定第三基座11，第四基座12表面有孔，以使铜电极13和蓝宝石绝缘环14穿过，但是中间有缝隙，不和他们固定在一起)。
在所述的高温蒸发源中，所述绝缘环14的材料为蓝宝石，蓝宝石不但绝缘性能好，且热导率高，可以有效散热。所述钼电极10与所述铜电极13、所述水冷电极与所述绝缘环14、所述绝缘环14与所述第三基座11均通过钎焊固定。在所述的高温蒸发源中，所述第三基座11和所述第四基座12在中心位置具有通孔15，以使热电偶从通孔中穿过，所述第三基座11与所述第四基座12通过螺栓压接。
进一步的，在所述的高温蒸发源中，所述水冷罩包括内壁16、外壁17及罩底18，其中：所述内壁16包裹所述侧壁热屏蔽层5的外表面，所述第四基座12的外边缘突出于所述第三基座11的外边缘；所述外壁17与所述内壁16呈同心圆柱结构，所述内壁16与所述外壁17之间容置冷却液，所述罩底18固定于所述第四基座12的外边缘上，水冷罩是密闭的同心环结构，内壁，外壁和罩顶焊接在一起，形成密封空间，中间通冷却水。这样，冷却液可以对内壁、外壁、罩顶和罩底进行冷却。第四基座12是导热性好的铜材料，固定在罩底18上，以使罩底18带走第四基座12传递过来的热量。
本实施例还提供了一种高温蒸发源，包括如上任一项所述的冷却装置23。所述高温蒸发源的坩埚2上方具有挡板19，坩埚20和冷却装置23形成高温蒸发源主体，固定于安装法兰20上，安装法兰20的型号为DN40CF，安装法兰20下方具有真空电极21及磁力旋转装置22。
在本发明提供的高温蒸发源中，通过隔热层包裹加热丝，并使加热丝的热量与其他部件隔离，实现了将热量尽量保留在隔热层内，避免泄漏到外部；通过钼基座支撑隔热层，实现了隔热层的可靠稳固，钼基座的材料生长温度高，不会被隔热层中的热量融化，不会容易受到热量影响而生长；通过水冷电极承接所述加热丝的端部，延伸出所述钼基座，既实现了加热丝的延伸，且实现了尽量少的将热量带出；通过水冷罩包裹所述隔热层，并对所述隔热层的外表面进行水冷冷却，进一步实现了冷却，使冷却效果实现了双倍的保证；通过电极基座固定所述水冷电极及承载所述水冷罩，实现了整体结构的稳固；通过绝缘环隔绝所述电极基座与所述水冷电极并使两者绝缘，实现了冷却过程的高可靠性。
水冷电极和高温蒸发源整体共用水冷罩，实现了结构制造工艺简单，成本低。水冷电极安装在电极基座上，两者之间有蓝宝石管(蓝宝石有很好的绝缘效果，同时导热良好)，三者通过钎焊的方式焊接在一起。水冷基座固定在水冷罩底部，通过水冷罩给水冷电极降温。水冷电极以及水冷基座材质均为铜。加热丝电极材质为钼，通过钎焊的方式与水冷电极焊接在一起。整个结构连接关系稳固，可靠性高。
综上，上述实施例对高温蒸发源的不同构型进行了详细说明，当然，本发明包括但不局限于上述实施中所列举的构型，任何在上述实施例提供的构型基础上进行变换的内容，均属于本发明所保护的范围。本领域技术人员可以根据上述实施例的内容举一反三。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (4)
1.一种高温蒸发源，其特征在于，所述高温蒸发源包括：
水冷电极，被配置为承接所述加热丝的端部；所述水冷电极包括钼电极和铜电极，钼电极的第一端部连接加热丝的端部，铜电极的第一端部连接钼电极的第二端部；
电极基座，被配置为固定所述水冷电极；
绝缘环，被配置为隔绝所述电极基座与所述水冷电极并使两者绝缘；所述电极基座包括第三基座和第四基座，所述第三基座与所述第四基座压接，铜电极的第二端部延伸出所述第四基座；
所述第三基座用于固定绝缘环的外壁；
所述钼电极与所述铜电极、所述水冷电极与所述绝缘环、所述绝缘环与所述第三基座均通过钎焊固定。
2.如权利要求1所述的高温蒸发源，其特征在于，绝缘环的材料为蓝宝石，第三基座的材料为铜；
首先将钼电极与铜电极钎焊在一起构成水冷电极，将水冷电极钎焊在蓝宝石绝缘环的内壁，以使得所述绝缘环包裹并固定所述钼电极与所述铜电极的连接处；
再将蓝宝石绝缘环外壁与第三基座钎焊在一起，并使得绝缘环两端分别从所述第三基座和所述第四基座的表面延伸出，以夹持所述水冷电极的本体。
3.如权利要求2所述的高温蒸发源，其特征在于，还包括：
隔热层，被配置为包裹加热丝，并使加热丝的热量与其他部件隔离；钼基座，被配置为支撑所述隔热层；
水冷罩，被配置为包裹所述隔热层，并对所述隔热层的外表面进行水冷冷却，水冷罩直接接地。
4.如权利要求3所述的高温蒸发源，其特征在于，加热丝的热量传导经过钼电极、铜电极、蓝宝石绝缘环，传递给第三基座；第三基座通过螺丝固定在第四基座上，第四基座通过螺丝固定在水冷罩的罩底上；
热量从第三基座，再经过第四基座，传递给水冷罩罩底，罩底直接与冷却液接触，通过冷却液将热量带走。
第三基座与钼电极和铜电极保持良好的热接触，同时通过蓝宝石绝缘环进行绝缘，以冷却水冷电极；
第四基座表面有孔以固定第三基座，以使铜电极和蓝宝石绝缘环穿过。
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