CN220413500U - 一种新型蒸镀坩埚装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种新型蒸镀坩埚装置，涉及蒸镀坩埚技术领域。所述装置包括：加热丝，绕设于所述坩埚外部，用于加热使坩埚升温；两坩埚罩，可分离地相对设置于所述坩埚的外部，且拼合后包裹于所述坩埚四周，用于对坩埚进行保温，当坩埚需要冷却时，两坩埚罩可分离并远离坩埚；腔壁，用于形成一可抽真空的容置空间；两冷却板，可分离地相对设置于所述坩埚的外部，在两坩埚罩分离时，两冷却板可向所述坩埚方向移动至与坩埚外壁接触，且底部与腔壁内壁的底面接触；多个传热翅片，与所述冷却板连接且位于所述腔壁内部容置空间内。本实用新型可实现在坩埚加热时的保温以及在坩埚冷却时快速降温，提高了热量传递效率，缩短了降温时间。
Description
技术领域
本实用新型涉及蒸镀坩埚技术领域，具体涉及一种新型蒸镀坩埚装置。
背景技术
在有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode)OLED显示器具备自发光特性，低功耗，宽视角，响应速度快，超轻超薄，抗震性好等特点，使用温度范围宽，可实现柔性显示与大面积全色显示等优势，被业界公认为是最有发展潜力的显示装置；
OLED显示器件通常由阳极、阴极、以及夹在阳极和阴极之间的有机电致发光材料层组成，其中有机电致发光材料层又包括空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、及电子注入层。OLED显示器件的发光机理是从阴、阳两级分别注入电子和空穴，被注入的电子和空穴经传输在发光层内复合，从而激发发光层分子产生单态激子，单态激子辐射衰减而发光。
制备OLED显示器件主流的主要方式是真空加热镀膜，即在真空腔体内使用坩埚加热OLED材料，使其在一定温度下升华或者熔融汽化成蒸汽，蒸镀在基板上。当OLED材料蒸镀完的情况下，需要降温开腔添加材料，降温时长通常需要4～6小时，随着坩埚温度与环境温差越来越小，传导效率越来越小，静置的时间越长，影响设备稼动率，以及实验生产效率。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种新型蒸镀坩埚装置，在坩埚四周设计升降温结构装置，通过设置可分离的坩埚罩对坩埚进行保温，通过设置可分合的冷却板与坩埚接触实现坩埚的快速降温，提高了热量传递效率，缩短了降温时间。
本实用新型是这样实现的：
一种新型蒸镀坩埚装置，包括坩埚，还包括：
加热丝，绕设于所述坩埚外部，用于加热使坩埚升温；
两坩埚罩，可分离地相对设置于所述坩埚的外部，且拼合后包裹于所述坩埚四周，用于对坩埚进行保温，当坩埚需要冷却时，两坩埚罩可分离并远离坩埚；
腔壁，用于形成一可抽真空的容置空间；
两冷却板，可分离地相对设置于所述坩埚的外部，在两坩埚罩分离时，两冷却板可向所述坩埚方向移动至与坩埚外壁接触，且底部与腔壁内壁的底面接触；
多个传热翅片，与所述冷却板连接且位于所述腔壁内部容置空间内。
进一步地，还包括：
第一电机组，通过穿设于所述腔壁的传动杆与两坩埚罩连接，通过传动杆带动两坩埚罩拼合或远离坩埚；
第二电机组，通过穿设于所述腔壁的传动杆与两冷却板连接，通过传动杆带动所述冷却板远离坩埚或与坩埚外壁接触。
进一步地，所述冷却板内设置有冷却液及循环通道，根据控制操作使冷却液循环或停止循环。
可选的，所述冷却液为乙二醇或三元乙丙橡胶。
进一步地，两坩埚罩在第一方向上可分离地相对设置于所述坩埚的外部，两冷却板在第二方向上可分离地相对设置于所述坩埚的外部，所述第一方向与第二方向在水平面上呈垂直关系，所述坩埚罩与所述冷却板不在同一时间拼合。
可选的，所述坩埚罩的材料为不锈钢，所述坩埚罩的内表面为不锈钢镜面处理。
进一步地，所述两冷却板拼合后为圆筒形状。
可选的，所述冷却板的内壁设有纳米管黑体膜层或金属钼膜层。
本实用新型的优点在于：
当坩埚需要进行升温或者温度保持时，通过设置可分离的坩埚罩拼合后将坩埚包裹，形成对坩埚的保温，防止坩埚内部的热量向外部进行辐射传热；当坩埚需要进行降温时，通过设置可拼合的冷却板，在坩埚罩分离后，冷却板同时与坩埚和腔壁底面接触，实现通过冷却板、散热翅片和腔壁整体热辐射降温。通过坩埚装置结构的优化以及科学的热辐射和热传导配合，解决了OLED坩埚降温时间长的问题，提高升降温的效率，提高设备稼动率。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。
图1为现有技术中点源蒸镀坩埚装置的结构示意图；
图2为现有技术中有机坩埚降温时温度与时长的关系示意图；
图3为现有技术中金属坩埚降温时温度与时长的关系示意图；
图4为本申请实施例新型蒸镀坩埚装置的升温状态示意图；
图5为本申请实施例新型蒸镀坩埚装置的降温状态示意图；
图6为本申请实施例坩埚罩的拼合状态示意图；
图7为本申请实施例坩埚罩的分离状态示意图；
图8为本申请实施例坩埚罩与冷却板的位置示意图；
图9为本申请实施例有机坩埚降温时温度与时长的关系示意图；
图10为本申请实施例金属坩埚降温时温度与时长的关系示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示为点源的坩埚与腔体的配合设计，传统坩埚装置包含坩埚1、加热电阻丝2，坩埚罩3以及配合的腔体4。传统制备OLED器件的坩埚1通常包括有机陶瓷坩埚和高温金属钽坩埚，其降温方式如图2和图3；有机坩埚从350℃降低至常温，需历时4个小时；金属坩埚从950℃降温至常温，需历时7个小时。
本申请实施例中的技术方案，总体思路如下：
提出一种新型蒸镀坩埚装置100，如图4所示，该新型坩埚装置结构包含坩埚1、加热丝2、坩埚罩3、腔壁4、冷却板5以及传热翅片6，其中加热丝2给坩埚加热，坩埚罩3是防止加热时的热辐射扩散，防止热量散失的作用，设计的降温结构包含冷却板5和散热翅片6，在坩埚1静置降温时，起到加快降温的作用，缩短降温时间。还可以通过传动杆8以及电机组实现坩埚罩3和冷却板5的分合操作，更为便利。
其中坩埚1盛放有机材料或者金属材料，加热丝2缠绕在坩埚四周，起到对坩埚1内盛放的材料进行升温加热；坩埚罩3包裹坩埚四周，起到坩埚1保温的作用，防止坩埚1热量通过热辐射向四周扩散，对坩埚温度起到稳定的作用；
将用于保温的坩埚罩3改为可分离式设计，同时在坩埚1四周设计降温结构装置，采用冷却板5焊接传热翅片6实现，冷却板5和坩埚1接触，同时冷却板5还与腔壁4的底部进行接触式降温，传热翅片6与冷却板5进行焊接，内部设置冷却液循环，流动的冷却液加速热量的传递，传热翅片6也可以对腔壁4形成热辐射。通过设计升降温装置，提高了热量传递效率，缩短了降温时间。
请参阅图4至图10所示，本实施例提供一种新型蒸镀坩埚装置100，包括坩埚1，还包括：
加热丝2，绕设于所述坩埚1外部，用于加热使坩埚1升温；加热丝2可以采用电阻丝，通电后实现加热；
两坩埚罩3，可分离地相对设置于所述坩埚1的外部，且拼合后包裹于所述坩埚1四周，用于对坩埚1进行保温，当坩埚1需要冷却时，两坩埚罩3可分离并远离坩埚1；
腔壁4，用于形成一可抽真空的容置空间；
两冷却板5，可分离地相对设置于所述坩埚1的外部，在两坩埚罩3分离时，两冷却板5可向所述坩埚1方向移动至与坩埚1的外壁接触，且底部与腔壁4内壁的底面接触；
多个传热翅片6，与所述冷却板5连接且位于所述腔壁4内部容置空间内，传热翅片6可以对腔壁4形成热辐射。
如图5和图6所示，当坩埚1需要进行升温或者温度保持时，通过设置可分离的坩埚罩3拼合后将坩埚1包裹，形成对坩埚1的保温，防止坩埚1内部的热量向外部进行辐射传热；当坩埚1需要进行降温时，通过设置可拼合的冷却板5，在坩埚罩3分离后，冷却板5同时与坩埚1和腔壁4底面接触，实现通过冷却板5、散热翅片6和腔壁4整体热辐射降温。通过坩埚装置结构的优化以及科学的热辐射和热传导配合，解决了OLED坩埚降温时间长的问题，提高升降温的效率，提高设备稼动率。
在一种可能的实现方式中，如图8所示，两坩埚罩3在第一方向上可分离地相对设置于所述坩埚1的外部，两冷却板5在第二方向上可分离地相对设置于所述坩埚1的外部，所述第一方向与第二方向在水平面上呈垂直关系，所述坩埚罩3与所述冷却板5不在同一时间拼合。
所述新型蒸镀坩埚装置100还包括：第一电机组71，通过穿设于所述腔壁4的传动杆8与两坩埚罩3连接，通过传动杆8带动两坩埚罩3拼合或远离坩埚1；第二电机组72，通过穿设于所述腔壁4的传动杆8与两冷却板5连接，通过传动杆8带动所述冷却板5远离坩埚1或与坩埚1的外壁接触。通过传动杆8以及电机实现冷却板5和坩埚罩3的分合，操作更为便利。
在一种可能的实现方式中，所述冷却板5内设置有冷却液及循环通道(未图示)，根据控制操作使冷却液循环或停止循环。所述冷却液可以为乙二醇或三元乙丙橡胶，优选乙二醇，也可以采用其它组分的冷却液。
在一种可能的实现方式中，所述坩埚罩3的材料为不锈钢，所述坩埚罩3的内表面为不锈钢镜面处理，可提高电磁波在坩埚罩3内部的反射，减少不同波长电磁波的扩散，起到坩埚1保温和升温的效果。
在一种可能的实现方式中，所述两冷却板5拼合后为圆筒形状。所述冷却板5的内壁设有纳米管黑体膜层或金属钼膜层，也可以为其它耐高温的纯黑物质层。纯黑物质可以吸收热辐射发出的所有的电磁波，提高热辐射的效率，加快坩埚降温。
本实用新型的工作原理如下：
当坩埚1需要进行升温或者温度保持时，该蒸镀坩埚装置100的形态图4所示，坩埚1与冷却板5的传热方式主要是热传导，因此减少两者之间的热传导是最高效的保温和升温方式，在横向方向上降低热传导的效率，通过电机组72控制传动杆8带动冷却板5远离坩埚1，并且冷却板5内部的冷却液停止循环，冷却液为耐高温的冷却液，随着换热媒介在冷却板5中的流动，热量也随即减少扩散。坩埚1与坩埚罩3的传热方式主要是热辐射，因此减少两者之间的热辐射是最高效的保温和升温方式。在纵向方向上通过电机组71将坩埚罩3在纵向方向上实现坩埚罩3拼合，坩埚罩3重新组合形成圆柱体将坩埚1包裹，形成对坩埚1的保温，防止坩埚1内部的热量向外部进行辐射传热，热辐射是由于物体温度高而向外辐射电磁波的现象，坩埚罩3内壁表面设计为易于电磁波反射的界面该界面进行抛光，金属不锈钢镜面处理，提高电磁波在坩埚罩内部的反射，减少不同波长电磁波的扩散，起到坩埚1保温和升温的效果。
当坩埚1需要进行降温时，增加热辐射和热传导有利于提高降温效率，在纵向向方向上增加热辐射，通过将带有保温效果的坩埚罩3分离并且将其带离坩埚1，留出空间给冷却板5，坩埚罩3结构如图6所示，在纵向方向上坩埚罩3为可拆卸和可拼装的，通过分别在坩埚罩3上设置传动杆8，根据降温要求，电机组71可带动传动杆8控制坩埚罩3在纵向方向上进行分离运动，为冷却板5与坩埚1接触留出空间，同时减少热辐射粒子波在坩埚罩3上的反射。
如图6，此时坩埚罩3已经完成分离，为冷却板5提供了空间，通过电机组72控制传动杆8带动冷却板5向坩埚1靠近接触如图7，当坩埚1与冷却板5接触时，坩埚1的热量通过与冷却板5接触传递到冷却液，通过控制冷却液的流速，来控制热量传递的速度，提高降温效率，提高设备稼动率。
其中坩埚1降温中不仅包含了坩埚1向坩埚罩3的热辐射，而且包含了坩埚1对冷却板5的热传导。坩埚1对冷却板5的热传导遵守热传递的傅里叶定律，根据热传导的傅里叶定律△Q＝-K×A×△T/h，其中△Q为传导总热量，△t为传导时间，K为传热系数，A为传热接触面积，△T为传热物体的温差，h为物体传热面(冷却板5)的厚度，因此△t＝-△Q×h/(K×A×△T)，以陶瓷坩埚降温为例，当传递的热量△Q一定时，物体传热面的横向长度h不变，物质传热系数K不变，增加了冷却液的流动，相当于增加了传热的接触面积A，比如当原来的接触面积为A1，原来的传热时间为△t1，添加冷却液的流动后，其接触传热的面积为A2＝V×A1，V为冷却液在冷却板上的流速，传导时间为为△t2，根据公式△t＝-△Q×h/(K×A×△T)，其传热的时间变短，△t2＝△t1/V，提高了传热效率。
该坩埚1大小不限于30cc，50cc，150cc，200cc。以30cc大小为例，坩埚1为圆柱形，其直径d为30mm，高H为80mm，换热面积为A＝πd×h＝30×3.14×80＝7536mm3，当传递相同热量△Q，其中传热物体的温差△T，物体传热面(冷却板5)的厚度h，传热系数K均没有变化，变化的是提高冷却液的流速，相当于增加了传热面积。
以有机坩埚为对象，有机坩埚从350℃降低至常温，由原来的4小时减少到1个半小时，如表1和图9所示，其传热效率相当于增加了2.6倍。
表1
| 时间 | 9:00 | 9:30 | 10:00 | 10:10 | 10:30 |
| 温度 | 350 | 200 | 200 | 100 | 30 |
以金属坩埚为对象，金属坩埚从950℃降温至常温，由原来的7小时减少到3个小时，如表2和图10所示其传热效率相当于增加了2.3倍。
表2
| 时间 | 9:00 | 9:10 | 9:40 | 9:50 | 10:20 | 10:30 | 11:00 | 11:10 | 11:40 | 11:50 | 12:00 |
| 温度 | 950 | 800 | 800 | 600 | 600 | 450 | 450 | 200 | 200 | 100 | 30 |
本实用新型的蒸镀坩埚装置在坩埚需要进行升温或者温度保持时，通过设置可分离的坩埚罩拼合后将坩埚包裹，形成对坩埚的保温，防止坩埚内部的热量向外部进行辐射传热；在坩埚需要进行降温时，通过设置可拼合的冷却板，在坩埚罩分离后，冷却板同时与坩埚和腔壁底面接触，实现通过冷却板、散热翅片和腔壁整体热辐射降温。通过坩埚装置结构的优化以及科学的热辐射和热传导配合，解决了OLED坩埚降温时间长的问题，提高升降温的效率，提高设备稼动率。
虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本实用新型的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本实用新型的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本实用新型的权利要求所保护的范围内。
Claims (8)
1.一种新型蒸镀坩埚装置，包括坩埚，其特征在于，还包括：
加热丝，绕设于所述坩埚外部，用于加热使坩埚升温；
两坩埚罩，可分离地相对设置于所述坩埚的外部，且拼合后包裹于所述坩埚四周，用于对坩埚进行保温，当坩埚需要冷却时，两坩埚罩可分离并远离坩埚；
腔壁，用于形成一可抽真空的容置空间；
两冷却板，可分离地相对设置于所述坩埚的外部，在两坩埚罩分离时，两冷却板可向所述坩埚方向移动至与坩埚外壁接触，且底部与腔壁内壁的底面接触；
多个传热翅片，与所述冷却板连接且位于所述腔壁内部容置空间内。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：
第一电机组，通过穿设于所述腔壁的传动杆与两坩埚罩连接，通过传动杆带动两坩埚罩拼合或远离坩埚；
第二电机组，通过穿设于所述腔壁的传动杆与两冷却板连接，通过传动杆带动所述冷却板远离坩埚或与坩埚外壁接触。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于：所述冷却板内设置有冷却液及循环通道，根据控制操作使冷却液循环或停止循环。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于：所述冷却液为乙二醇或三元乙丙橡胶。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于：两坩埚罩在第一方向上可分离地相对设置于所述坩埚的外部，两冷却板在第二方向上可分离地相对设置于所述坩埚的外部，所述第一方向与第二方向在水平面上呈垂直关系，所述坩埚罩与所述冷却板不在同一时间拼合。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述坩埚罩的材料为不锈钢，所述坩埚罩的内表面为不锈钢镜面处理。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述两冷却板拼合后为圆筒形状。
8.如权利要求1或7所述的装置，其特征在于：所述冷却板的内壁设有纳米管黑体膜层或金属钼膜层。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |