DE102006026576A1 - Apparatus and method for evaporating a powdery organic starting material - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten einer Oberfläche eines Substrates (17) mit einem organischen Material, wobei das organische Material als pulverförmiger Ausgangsstoff (10) vorliegt, der bei einer Temperatur, die unterhalb der Zerlegungstemperatur der das organische Material bildenden Moleküle liegt, in einem Vorratsbehälter (1) bevorratet wird, von wo aus er dosiert in eine Verdampfungseinrichtung (2) gebracht wird, wo er zufolge Wärmezufuhr verdampft. Um das eingangs genannte Verfahren bzw. die eingangs genannte Vorrichtung zum Aufdampfen eines pulverförmigen Materials zu verbessern, insbesondere die Dampferzeugungsrate zu erhöhen, wird vorgeschlagen, dass der pulverförmige Ausgangsstoff (10) von einem Trägergas in die Verdampfungseinrichtung (2) gebracht wird und die Wärmezufuhr durch Aufheizen des Trägergases erfolgt.The invention relates to a method for coating a surface of a substrate (17) with an organic material, wherein the organic material is present as a powdery starting material (10) which is at a temperature which is below the decomposition temperature of the organic material forming molecules in one Reservoir (1) is stored, from where it is metered into an evaporation device (2), where it evaporates due to heat supply. In order to improve the method mentioned at the outset or the device for evaporating a pulverulent material mentioned above, in particular to increase the steam generation rate, it is proposed that the pulverulent starting material (10) is brought into the evaporation device (2) by a carrier gas and the heat is supplied Heating the carrier gas takes place.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten einer Oberfläche eines Substrates mit einem organischen Material, wobei das organische Material als pulverförmiger Ausgangsstoff vorliegt, der bei einer Temperatur, die unterhalb der Zerlegungstemperatur der das organische Material bildenden Moleküle liegt, in einem Vorratsbehälter bevorratet wird, von wo aus er dosiert in eine Verdampfungseinrichtung gebracht wird, wo er zufolge Wärmezufuhr verdampft.The The invention relates to a method for coating a surface of a Substrates with an organic material, wherein the organic material as powdered Starting material is present at a temperature below the decomposition temperature of the molecules forming the organic material, in a storage container is stored, from where he dosed in an evaporation device is brought where he says heat input evaporated.
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Vorrichtung zum Beschichten einer Oberfläche eines Substrates mit einem organischen Material, mit einem Vorratsbehälter, in welchem das aus einem Pulver bestehende organische Material bei einer Temperatur unter der Zerlegungstemperatur der das organische Material bildenden Moleküle bevorratet ist, mit einer Einrichtung zum Einbringen des Pulvers in eine Verdampfungseinrichtung, wo das Pulver durch Wärmezufuhr verdampft.The The invention further relates to a device for coating a surface a substrate with an organic material, with a reservoir, in in which the existing of a powder organic material a temperature below the decomposition temperature of the organic Material-forming molecules stocked with a means for introducing the powder in an evaporation device, where the powder by heat evaporated.
Ein
gattungsgemäßes Verfahren
bzw. eine gattungsgemäße Vorrichtung
ist aus der
Aus
der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannten Verfahren bzw. die eingangs genannte Vorrichtung zum Aufdampfen eines pulverförmigen Materials zu verbessern. Insbesondere ist vorgesehen, die Dampferzeugungsrate zu erhöhen.Of the Invention is based on the object, the aforementioned method or the device mentioned above for evaporating a powdery material to improve. In particular, it is provided, the steam generation rate to increase.
Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung, wobei jeder Anspruch eine eigenständige Lösung der Aufgabe darstellt und mit jedem anderen Anspruch kombinierbar ist.Is solved the object by the invention specified in the claims, Each claim is an independent solution to the problem and can be combined with any other claim.
Es ist zunächst und im Wesentlichen vorgesehen, dass der pulverförmige Ausgangsstoff von einem Trägergas in die Verdampfungseinrichtung gebracht wird und die Wärmezufuhr durch Aufheizen des Trägergases erfolgt. Hierzu besitzt der Vorratsbehälter eine Gaszuleitung zum dosierten Einbringen eines Trägergases. Innerhalb des Vorratsbehälters befindet sich eine Einmischeinrichtung zum Einbringen des Pulvers in den Trägergasstrom. Das Pulvergasgemisch wird über eine Verbindungsleitung in die Verdampfungskammer geleitet. Diese besitzt Heizflächen zum Aufheizen des in die Verdampfungseinrichtung gebrachten, das Pulver tragenden Gases. Es ist ferner vorgesehen, dass mittelst einer weiteren Zuleitung ein zweites Trägergas in die Verdampfungskammer eingeleitet wird. Dieses Trägergas kann vorgeheizt sein, um so die erforderliche Wärme zur Verfügung zu stellen, mit der die das Pulver bildenden Festkörper verdampft werden. Die zur Verdampfung erforderliche Energie kann aber auch über die Wände der Verdampfungseinrichtung dem sich in der Verdampfungseinrichtung befindenden Gas zugeführt werden. Die Verdampfung der Partikel erfolgt im Wesentlichen kontaktfrei zu den Wänden. Der Wärmetransport von den Wänden der Verdampfungseinrichtung zu den Pulverteilchen erfolgt im Wesentlichen über Molekularbewegung. Die Pulverteilchen können einen Durchmesser von weniger als 10 μm besitzen. Bevorzugt beträgt der Durchmesser der Pulverteilchen etwa 5 μm. Um ein frei im Raum schwebendes Pulver von Molekülen zu erzeugen, muss in der Verdampfungskammer ein gasartiger Zustand bestehen. Dies bedeutet, dass die freie Weglänge der darin sich befindenden Moleküle deutlich geringer ist als der Wandabstand, damit durch eine ausreichend hohe Molekülkollisionszahl der erforderliche Wärmetransport stattfinden kann. Der Druck sollte deshalb größer als 0,1 mbar betragen. Es reicht aus, wenn der Druck 10 mbar beträgt. Der Prozess wird bevorzugt bei einem Druck von 1 bzw. 0,9 mbar durchgeführt. Die Dosierung des Trägergases erfolgt bevorzugt mittels eines Massenflussreglers. Innerhalb der Verbindungsleitung kann sich ein Dosierventil befinden. Es kann sich um ein Auf-/Zu-Ventil handeln. Die Verdampfungseinrichtung ist ein Volumen mit geheizten Wänden. Es kann sich um eine Stahlkammer handeln, die ein Volumen von um die 500 ml besitzt. Die Form ist bevorzugt die eines Zy linders. An seiner einen Stirnseite ist der Zylinder mit der Verbindungsleitung zum Vorratsbehälter verbunden. Dort mündet auch eine Zuleitung für ein weiteres Trägergas. Die dieser Stirnseite gegenüberliegende Stirnseite ist mit einer Ableitung verbunden, durch die das Trägergas und der darin gelöste Dampf des Ausgangsstoffes in ein Gaseinlassorgan transportiert werden. Das Gaseinlassorgan befindet sich in einem Beschichtungsreaktor. Bevorzugt ist das Gaseinlassorgan als "Showerhead" ausgebildet. Dieser besitzt einer Vielzahl von Gasaustrittsöffnungen, die einem Substrat gegenüberliegen, das beschichtet werden soll. Auf der Oberfläche des Substrates kondensieren die Moleküle des organischen Ausgangsstoffes zu einer Schicht, um so organische Halbleiterbauelemente und insbesondere Leuchtdioden herzustellen. Es können unterschiedlich dotierte Schichten aufeinander abgeschieden werden.It is initially and essentially provided that the powdery starting material is brought from a carrier gas into the evaporation device and the heat is supplied by heating the carrier gas. For this purpose, the reservoir has a gas supply line for the metered introduction of a carrier gas. Within the reservoir is a mixing device for introducing the powder into the carrier gas stream. The powder gas mixture is passed through a connecting line in the evaporation chamber. This has heating surfaces for heating the brought into the evaporation device, the powder-bearing gas. It is further provided that by means of a further supply line, a second carrier gas is introduced into the evaporation chamber. This carrier gas may be preheated so as to provide the required heat at which the solids forming the powder are vaporized. However, the energy required for evaporation can also be supplied via the walls of the evaporation device to the gas located in the evaporation device. The evaporation of the particles takes place substantially contact-free to the walls. The heat transport from the walls of the evaporation device to the powder particles takes place essentially via molecular movement. The powder particles may have a diameter of less than 10 microns. Preferably, the diameter of the powder particles is about 5 microns. To create a free-floating powder of molecules, a gaseous state must exist in the vaporization chamber. This means that the free path of the molecules located therein is significantly smaller than the wall distance, so that a sufficiently high molecular collision number of the required heat transfer can take place. The pressure should therefore be greater than 0.1 mbar. It is sufficient if the pressure is 10 mbar. The process is preferably carried out at a pressure of 1 or 0.9 mbar. The dosage of the carrier gas is preferably carried out by means of a mass flow controller. Within the verbin There may be a dosing valve. It can be an on / off valve. The evaporation device is a volume with heated walls. It can be a steel chamber with a volume of around 500 ml. The shape is preferably that of a cylinder. At its one end, the cylinder is connected to the connecting line to the reservoir. There also opens a supply line for another carrier gas. The front side opposite this end face is connected to a discharge line through which the carrier gas and the dissolved therein vapor of the starting material are transported in a gas inlet member. The gas inlet member is located in a coating reactor. Preferably, the gas inlet member is designed as a "showerhead". This has a plurality of gas outlet openings, which are opposite to a substrate to be coated. On the surface of the substrate, the molecules of the organic starting material condense to form a layer so as to produce organic semiconductor components and in particular light-emitting diodes. Different doped layers can be deposited on each other.
Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in der Lage, einen vergrößerten Mengendurchsatz zu verwirklichen. Hierdurch kann die Depositionsrate gesteigert werden. Die Depositionsrate hängt im Wesentlichen von dem Verhältnis aus verdampfender Oberfläche zur zu beschichtenden Oberfläche ab. Diese geometrische Limitierung liegt auch beim erfindungsgemäßen Verfahren vor. Die Oberfläche des zu verdampfenden Ausgangsstoffes wird allerdings dadurch drastisch erhöht, dass diese von den Oberflächen der frei im Gas schwebenden Pulverpartikel gebildet ist, welche deutlich größer ist als vorbekannte Vorrichtungen ergeben. Der "quasi kalte" Stoff, der sich im Vorratsbehälter befindet, wird bevorzugt mittelst einer Ultraschalleinrichtung "aufgewirbelt". Diese "Aufwirbelung" des Pulvers kann aber auch durch eine turbulente, mitreißende Strömung des Trägergases erfolgen. Dieses derart aufgestäubte Pulver wird zusammen mit dem Trägergas in die Verdampfungseinrichtung eingeleitet. Dies erfolgt dosiert, damit die Verweildauer des Ausgangsstoffes in der beheizten Verdampfungseinrichtung so gering wie möglich ist, um eine Zerlegung des Ausgangsstoffes zu vermeiden. Das Gas-Pulver-Gemisch wird durch ein Dosierventil in das heiße Gasvolumen der Verdampfungseinrichtung injiziert. Es kann sich dabei um eine gepulste Injektion handeln. In die Verdampfungseinrichtung wird bevorzugt ein weiteres Trägergas eingeleitet, welches geheizt ist oder zumindest für den Energietransport sorgt. Die Energie zur Verdampfung des Ausgangsstoffes wird bevorzugt von den geheizten Wänden des Vorratsbehälters über Wärmeleitung zum Pulver gebracht. Hierzu kann die Wand des Vorratsbehälters beheizt sein.The inventive method or the device according to the invention is capable of increased mass flow to realize. This can increase the deposition rate become. The deposition rate depends essentially from the ratio from evaporating surface to the surface to be coated from. This geometric limitation also lies in the method according to the invention in front. The surface However, the starting material to be evaporated is drastically increased by the fact that these from the surfaces the free floating in the gas powder particles is formed, which clearly is larger as prior art devices. The "quasi cold" substance, which is in the storage container, is preferably "swirled" by means of an ultrasonic device. This "whirling up" of the powder can but also by a turbulent, entraining flow of the carrier gas. This way sputtered Powder gets along with the carrier gas introduced into the evaporation device. This is done dosed, thus the residence time of the starting material in the heated evaporation device as low as possible is to avoid decomposition of the starting material. The gas-powder mixture is passed through a metering valve in the hot gas volume of the evaporation device injected. It can be a pulsed injection. In the evaporation device, a further carrier gas is preferably introduced, which is heated or at least provides for the energy transport. The energy for the evaporation of the starting material is preferably from the heated walls of the reservoir via heat conduction brought to the powder. For this purpose, the wall of the reservoir can be heated be.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung erläutert. Diese zeigt schematisch die einzelnen Komponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung.One embodiment The invention will be explained below with reference to the accompanying drawings. These schematically shows the individual components of the device according to the invention.
Die
Vorrichtung besitzt einen Vorratsbehälter
Ein
Trägergas,
bei dem es sich um Stickstoff, ein Edelgas oder um Wasserstoff handeln
kann, wird über
eine Zuleitung
Mittelst
des Ultraschallerregers
Die
Verdampfungskammer
An
der gegenüberliegenden
Stirnseite der Verdampfungskammer
In
dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt das
Einmischen des Pulvers in den Trägergasstrom über eine
Ultraschalleinrichtung
Anders
als beim eingangs genannten Stand der Technik erfolgt die Wärmezufuhr
zum Verdampfen des Pulvers ohne Kontakt mit den Heizflächen
Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen.All disclosed features are (for itself) essential to the invention. In the disclosure of the application will hereby also the disclosure content of the associated / attached priority documents (Copy of the advance notice) fully included, too for the purpose, features of these documents in claims present Registration with.
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Legal Events
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