CN215668181U

CN215668181U - 一种环境沉积反应设备

Info

Publication number: CN215668181U
Application number: CN202121281064.5U
Authority: CN
Inventors: 不公告发明人
Original assignee: Quzhou Xianna New Energy Technology Co ltd
Current assignee: Quzhou Xianna New Energy Technology Co ltd
Priority date: 2021-06-09
Filing date: 2021-06-09
Publication date: 2022-01-28
Anticipated expiration: 2031-06-09

Abstract

本实用新型涉及一种环境沉积反应设备，包括反应舱体，在反应舱体内设置加热装置、蒸发源装置和传输装置，加热装置包括上加热组件和下加热组件，上加热组件包括上加热件和上导热板，下加热组件包括下加热件和下导热板，上加热件固定在反应舱体的顶盖上且位于上导热板的上方，下加热件固定在反应舱体的底盘上且位于下导热板的下方，传输装置包括滚轴和设置在滚轴上的两个托辊，在两个托辊上分别设置有限位边，基片放置在两个托辊的限位边之间被输送，在相邻的两个滚轴之间分别间隔地设置下导热板和蒸发源装置，上导热板位于滚轴、下导热板和蒸发源装置的上方。本实用新型适合连续自动化制备大面积薄膜。

Description

一种环境沉积反应设备

技术领域

本实用新型属于沉积设备技术领域，特别涉及一种环境沉积反应设备。

背景技术

化学气相沉积是一种利用气态的反应物，通过原子、分子间化学反应的途径生成固态薄膜的技术，同时也是一种可以在各种基片上制备元素及化合物薄膜的应用普遍的技术。通常来说，化学气相沉积是将两种或两种以上的气态原材料导入到一个反应室内，它们之间相互发生化学反应形成一种新的固态材料并沉积到基片表面上。

在传统的化学气相沉积方法的基础上，对于某些薄膜样品的制备，采用将其中一种反应物以固态或液态的形式通过涂布等技术先镀到基片上，然后再将另一种反应物以气态形式扩散到基片的镀膜面上，再经过表面吸附、表面扩散、表面反应、反应产物脱附等多个过程完成薄膜沉积的过程，这个过程称为环境沉积反应。

环境沉积反应比起传统的化学气相沉积更容易实现流水线化的生产。它将薄膜制备的过程分为前驱膜制备和环境沉积两个工艺，能够单独调试，有利于制备稳定均匀的薄膜。另外，前驱膜的制备将其中的一种反应物固定在基片上，而基片的运动路线是可控且易控的，再让另一种反应物的扩散路径固定，让基片的运动路径与其吻合，在气压温度稳定的情况下即可实现薄膜可重复性地制备和生产。

现有的环境沉积反应设备大部分是将基片固定在一侧，然后将镀膜物料沉积到基片上。这种方法有两个问题：一是放置镀膜物料区域（即蒸发源区域）需要大于基片所占区域；二是基片薄膜的制备无法连续进行。前者导致在制备大面积的基片薄膜时，由于蒸发源区域也要跟着增大，容易出现加热不均匀、镀膜材料蒸发不均匀的情况，不适合用于制备大面积的基片薄膜；后者使得这种方法难以应用于产线连续生产薄膜，没有商业化前景。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种环境沉积反应设备，适用于大面积薄膜流水线生产的设备。

本实用新型是这样实现的，提供一种环境沉积反应设备，包括反应舱体，在反应舱体内设置加热装置、蒸发源装置和传输装置，加热装置用于对已镀有前驱膜的基片所处空间环境进行加热使其在设定温度下进行沉积，蒸发源装置用于蒸发沉积物料使其沉积在基片表面，传输装置用于将基片输送到蒸发源装置所在位置以便于沉积，加热装置包括上加热组件和下加热组件，上加热组件包括上加热件和上导热板，下加热组件包括下加热件和下导热板，上加热件固定在反应舱体的顶盖上且位于上导热板的上方，下加热件固定在反应舱体的底盘上且位于下导热板的下方，传输装置包括滚轴和设置在滚轴上的两个托辊，在两个托辊上分别设置有限位边，基片放置在两个托辊的限位边之间被输送，在相邻的两个滚轴之间分别间隔地设置下导热板和蒸发源装置，上导热板位于滚轴、下导热板和蒸发源装置的上方。

进一步地，在所述蒸发源装置正上方的上导热板为蒸发源上导热板，蒸发源上导热板通过托架与其两侧边的上导热板连接，托架设置在上导热板的上面，在蒸发源上导热板与基片之间设置收集板。

进一步地，在所述下导热板的下面设置用于支撑下导热板的固定支柱，固定支柱设置在反应舱体的底盘上，在固定支柱与下导热板之间还设置小托盘，在所述底盘上设置底面隔热板，固定支柱、蒸发源装置以及下加热件分别通过底面隔热板与底盘连接。

进一步地，所述蒸发源装置包括顶部设有开口的隔热箱以及盖板和加热盖，盖板和加热盖分别设置在隔热箱的顶部，在隔热箱内设置内装有蒸发物料的蒸发舟、支撑柱和蒸发舟加热组件，支撑柱设置蒸发舟的底面，蒸发舟加热组件分别设置在蒸发舟的四周侧面和底部，在蒸发舟的顶部设置蒸发舟开口，在蒸发舟开口边缘设置挡边，在挡边上设置凹槽，在凹槽内设置隔热条，隔热条设置在挡边与盖板之间，在盖板上设置盖板开口，盖板开口与蒸发舟开口对应一致，加热盖将蒸发舟开口和盖板开口遮盖；在加热盖上设置多个头尾相连的横竖折条，在相邻的两个横竖折条之间设有间隙，多个间隙位于蒸发舟开口处便于蒸发舟内的蒸发物料的蒸发气体通过，在加热盖的一端设置定位及导电用的接口，通过接口给加热盖的横竖折条通电使其发热。

进一步地，隔热箱包括隔热的底板和侧板，侧板设置的底板上，在隔热箱的底部设置底座，底座固定在底面隔热板上。

进一步地，所述上加热组件、下加热组件和蒸发舟加热组件分别包括相互导电连接的导电管和发热棒，导电管的材质为铜或铝，发热棒的材质为硅钼棒或硅碳棒，所述上导热板和下导热板的材质分别为石墨。

进一步地，在所述反应舱体的顶盖内设置循环冷却水管。

进一步地，在所述反应舱体上还设置通气管，在通气管上设置通气阀门。

进一步地，所述传输装置还包括伺服电机和传输带，伺服电机通过传输带驱动滚轴转动。

进一步地，所述环境沉积反应设备还包括真空装置，真空装置包括真空泵、第一滤网、第二滤网、变频器以及弹簧管道，弹簧管道的一端与反应舱体连通，其另一端与真空泵连通，第一滤网设置在弹簧管道内且靠近反应舱体处，第二滤网设置在弹簧管道内且靠近真空泵处，变频器控制真空泵的运转。

与现有技术相比，本实用新型的环境沉积反应设备一方面可以制备面积更大的薄膜，只需要蒸发舟的长度略大于基片宽度即可，另一方面，由于基片处于传动状态，该设备可以实现连续制备基片薄膜，能够应用于组件生产线中。

附图说明

图1为本实用新型环境沉积反应设备的反应舱体内部结构示意图；

图2为图1中蒸发源装置的结构原理示意图；

图3为图1中传输装置的平面示意图；

图4为图1中加热盖的平面示意图；

图5为图1中上加热件、下加热组件和蒸发舟加热组件的立体示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参照图1所示，本实用新型环境沉积反应设备的较佳实施例，包括反应舱体1，在反应舱体1内设置加热装置2、蒸发源装置3和传输装置4。加热装置2用于对已镀有前驱膜的基片A所处空间环境进行加热使其在设定温度下进行沉积，蒸发源装置3用于蒸发沉积物料使其沉积在基片A表面，传输装置4用于将基片A输送到蒸发源装置3所在位置以便于沉积。

加热装置2包括上加热组件和下加热组件。上加热组件包括上加热件21和上导热板22，下加热组件包括下加热件23和下导热板24。上加热件21固定在反应舱体1的顶盖5上且位于上导热板22的上方，下加热件23固定在反应舱体1的底盘6上且位于下导热板24的下方。上导热板22通过安装件固定在反应舱体1侧壁上。顶盖5是通过螺丝固定，密封带密封等方式与反应舱体1的主体连接在一块。

请同时参照图1以及图3所示，传输装置4包括滚轴41和设置在滚轴41上的两个托辊42，还包括伺服电机和传输带（图中未示出），伺服电机通过传输带驱动滚轴41转动。在两个托辊42上分别设置有限位边43，基片A放置在两个托辊42的限位边43之间被输送。设置限位边43使得在传输时基片A不会左右偏移，更不会偏离滚轴41。

在相邻的两个滚轴41之间分别间隔地设置下导热板24和蒸发源装置3。上导热板22位于滚轴41、下导热板24和蒸发源装置3的上方。基片A在上导热板22、下导热板24以及蒸发源装置3围成的空间中被加热和沉积，基片A所在位置的高度分别高于下导热板24和蒸发源装置3的高度。

位于所述蒸发源装置3正上方的上导热板22为蒸发源上导热板25，蒸发源上导热板25通过托架26与其两侧边的上导热板22连接，托架26设置在上导热板22的上面。托架26与蒸发源上导热板25之间采用螺丝固定，可拆卸。在蒸发源上导热板25与基片A之间设置收集板7。设置蒸发源上导热板25的作用在于：蒸发源上导热板25的尺寸能够设计得较小，能够轻松的取出，便于加料操作；能够使舱体中央的温度分布更均匀。收集板7能够在蒸发源装置3上面没有基片A经过时，使向上蒸发的镀膜材料沉积在其下表面。这样做可以防止镀膜材料扩散至舱体各个区域，尤其是通有循环冷却系统的顶盖5上，便于反应舱体1的维护和清理。

在所述下导热板24的下面设置用于支撑下导热板24的固定支柱8。固定支柱8设置在反应舱体1的底盘6上。在固定支柱8与下导热板24之间还设置小托盘9。在所述底盘6上设置底面隔热板10，固定支柱8、蒸发源装置3以及下加热件23分别通过底面隔热板10与底盘6连接。小托盘9采用耐热材料制造。底面隔热板10采用隔热性能较好、耐高温的材料，如陶瓷等。

请同时参照图1以及图2所示，所述蒸发源装置3包括顶部设有开口的隔热箱31以及盖板32和加热盖33，盖板32和加热盖33分别设置在隔热箱31的顶部。在隔热箱31内设置内装有蒸发物料的蒸发舟34、支撑柱35和蒸发舟加热组件36。蒸发舟34的截面呈U型设计，中间凹槽放置蒸发沉积物料B。盖板32对蒸发舟34起保护作用，防止蒸发舟34不必要的损伤。

支撑柱35设置蒸发舟34的底面，蒸发舟加热组件36分别设置在蒸发舟34的四周侧面和底部并对蒸发舟34的四周侧面和底部进行加热。在蒸发舟34的顶部设置蒸发舟开口，在蒸发舟开口边缘设置挡边，在挡边上设置凹槽，在凹槽内设置隔热条37，隔热条37设置在挡边与盖板32之间，在盖板32上设置盖板开口，盖板开口与蒸发舟开口对应一致。隔热条37一方面防止盖板32的温度过高，另一方面阻隔蒸发舟34和加热盖33之间的热量传导，防止两者的温度相互影响，利于控制蒸发源装置3的温度均匀性。

请参照图4所示，加热盖33将蒸发舟开口和盖板开口遮盖。在加热盖33上设置多个头尾相连的横竖折条38，在相邻的两个横竖折条之间设有间隙39，多个间隙39位于蒸发舟开口处便于蒸发舟34内的蒸发物料的蒸发气体通过，在加热盖33的一端设置定位及导电用的接口，通过接口给加热盖的横竖折条38通电使其发热，基片A位于加热盖33的正上方。图中的带箭头的线条方向示意的是电流的流向。加热盖33的作用一方面是将让蒸发舟34内的蒸发物料的蒸发气体通过并分流，使其能够更均匀地扩散和沉积到基片A的表面，另一方面，其本身能够加热是为了防止蒸发物料的蒸汽沉积在其表面。

隔热箱31包括隔热的底板310和侧板311，侧板311设置的底板310上。在隔热箱31的底部设置底座312，底座312固定在底面隔热板10上。底座312用于支撑隔热箱31。

请参照图5所示，所述上加热组件、下加热组件和蒸发舟加热组件36分别包括相互导电连接的导电管27和发热棒28。电流通过导电管27和发热棒28后，发热棒28通电发热。导电管27的材质为铜或铝，发热棒28的材质为硅钼棒或硅碳棒，所述上导热板22和下导热板24的材质分别为石墨。

请再参照图1所示，在所述反应舱体1的顶盖5内设置循环冷却水管（图中未示出）。顶盖5的材质为不锈钢。

在所述反应舱体1上还设置通气管11，在通气管11上设置通气阀门12。

所述环境沉积反应设备还包括真空装置，真空装置包括真空泵13、第一滤网14、第二滤网15、变频器16以及弹簧管道17。弹簧管道17的一端与反应舱体1连通，其另一端与真空泵13连通，第一滤网14设置在弹簧管道17内且靠近反应舱体1处，第二滤网15设置在弹簧管道17内且靠近真空泵13处，变频器16控制真空泵13的运转。

第一滤网14的作用是防止反应舱体1内部的大型颗粒、零件、破碎的基片等物体掉入真空泵13的泵体中。

考虑到舱体中的气体镀膜材料会有一部分被抽出，由于弹簧管道17温度较低，可能会有部分气体材料分子在运动过程中变成固体，第二滤网15的作用是防止这些可能产生的固体材料进入真空泵13的泵体，延长真空泵13的维护保养周期和使用寿命。

变频器16根据设备的气压计检侧到的实际气压对真空泵13的工作频率进行一定程度的调节，从而让反应舱体1受到因外界原因导致的气压波动的影响降至最低。

弹簧管道17的作用是缓冲真空泵13工作时的振动，保护管道与反应舱体1的底盘6的连通处，保证该连通处的密封性。

在本实用新型的环境沉积反应设备中，还设置温度传感器、气压计等，用于实时监测舱体内部的温度、气压等参数的情况，便于实时调整舱体的温度和气压。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种环境沉积反应设备，包括反应舱体，其特征在于，在反应舱体内设置加热装置、蒸发源装置和传输装置，加热装置用于对已镀有前驱膜的基片所处空间环境进行加热使其在设定温度下进行沉积，蒸发源装置用于蒸发沉积物料使其沉积在基片表面，传输装置用于将基片输送到蒸发源装置所在位置以便于沉积，加热装置包括上加热组件和下加热组件，上加热组件包括上加热件和上导热板，下加热组件包括下加热件和下导热板，上加热件固定在反应舱体的顶盖上且位于上导热板的上方，下加热件固定在反应舱体的底盘上且位于下导热板的下方，传输装置包括滚轴和设置在滚轴上的两个托辊，两个托辊上分别设置有限位边，基片放置在两个托辊的限位边之间被输送，在相邻的两个滚轴之间分别间隔地设置下导热板和蒸发源装置，上导热板位于滚轴、下导热板和蒸发源装置的上方。

2.如权利要求1所述的环境沉积反应设备，其特征在于，在所述蒸发源装置正上方的上导热板为蒸发源上导热板，蒸发源上导热板通过托架与其两侧边的上导热板连接，托架设置在上导热板的上面，在蒸发源上导热板与基片之间设置收集板。

3.如权利要求1所述的环境沉积反应设备，其特征在于，在所述下导热板的下面设置用于支撑下导热板的固定支柱，固定支柱设置在反应舱体的底盘上，在固定支柱与下导热板之间还设置小托盘，在所述底盘上设置底面隔热板，固定支柱、蒸发源装置以及下加热件分别通过底面隔热板与底盘连接。

4.如权利要求1所述的环境沉积反应设备，其特征在于，所述蒸发源装置包括顶部设有开口的隔热箱以及盖板和加热盖，盖板和加热盖分别设置在隔热箱的顶部，在隔热箱内设置内装有蒸发物料的蒸发舟、支撑柱和蒸发舟加热组件，支撑柱设置蒸发舟的底面，蒸发舟加热组件分别设置在蒸发舟的四周侧面和底部，在蒸发舟的顶部设置蒸发舟开口，在蒸发舟开口边缘设置挡边，在挡边上设置凹槽，在凹槽内设置隔热条，隔热条设置在挡边与盖板之间，在盖板上设置盖板开口，盖板开口与蒸发舟开口对应一致，加热盖将蒸发舟开口和盖板开口遮盖；在加热盖上设置多个头尾相连的横竖折条，在相邻的两个横竖折条之间设有间隙，多个间隙位于蒸发舟开口处便于蒸发舟内的蒸发物料的蒸发气体通过，在加热盖的一端设置定位及导电用的接口，通过接口给加热盖的横竖折条通电使其发热。

5.如权利要求4所述的环境沉积反应设备，其特征在于，隔热箱包括隔热的底板和侧板，侧板设置的底板上，在隔热箱的底部设置底座，底座固定在底面隔热板上。

6.如权利要求4所述的环境沉积反应设备，其特征在于，所述上加热组件、下加热组件和蒸发舟加热组件分别包括相互导电连接的导电管和发热棒，导电管的材质为铜或铝，发热棒的材质为硅钼棒或硅碳棒，所述上导热板和下导热板的材质分别为石墨。

7.如权利要求1所述的环境沉积反应设备，其特征在于，在所述反应舱体的顶盖内设置循环冷却水管。

8.如权利要求1所述的环境沉积反应设备，其特征在于，在所述反应舱体上还设置通气管，在通气管上设置通气阀门。

9.如权利要求1所述的环境沉积反应设备，其特征在于，所述传输装置还包括伺服电机和传输带，伺服电机通过传输带驱动滚轴转动。

10.如权利要求1所述的环境沉积反应设备，其特征在于，所述环境沉积反应设备还包括真空装置，真空装置包括真空泵、第一滤网、第二滤网、变频器以及弹簧管道，弹簧管道的一端与反应舱体连通，其另一端与真空泵连通，第一滤网设置在弹簧管道内且靠近反应舱体处，第二滤网设置在弹簧管道内且靠近真空泵处，变频器控制真空泵的运转。