LV13910B - Resistive evaporator for depositing of coatigs in vacuum - Google Patents

Resistive evaporator for depositing of coatigs in vacuum Download PDF

Info

Publication number
LV13910B
LV13910B LVP-07-72A LV070072A LV13910B LV 13910 B LV13910 B LV 13910B LV 070072 A LV070072 A LV 070072A LV 13910 B LV13910 B LV 13910B
Authority
LV
Latvia
Prior art keywords
evaporation
evaporator
chamber
vacuum
evaporated
Prior art date
Application number
LVP-07-72A
Other languages
Latvian (lv)
Other versions
LV13910A (en
Inventor
Imants Ašmanis
Viktors Kozlovs
Original Assignee
Sidrabe, A/S
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sidrabe, A/S filed Critical Sidrabe, A/S
Priority to LVP-07-72A priority Critical patent/LV13910B/en
Priority to PCT/EP2008/057689 priority patent/WO2009000720A2/en
Publication of LV13910A publication Critical patent/LV13910A/en
Publication of LV13910B publication Critical patent/LV13910B/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24Vacuum evaporation
    • C23C14/243Crucibles for source material

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

The invention relates to devices for vacuum evaporation of metals and alloys. It may be used, for example, for depositing comparatively thick coatings onto roll substrates and disperse materials in lengthy processes, as well as for producing free metal foils. It is necessary to evaporate considerable amount of the material in order to implement highly productive processes and deposit thick coatings in vacuum. Usually the deposited material feeding into the evaporator during the deposition process is used in order to evaporate so big amount of the material. Evaporation instability and significant variation of the coating thickness are observed under such operation conditions. Process instability increases in evaporating some metals (for example, tin, silver). In accordance with the offered invention the evaporator is provided with the chamber of the evaporation fluctuation damping. It allows expending the range of evaporation rates while using various metals and substrates. If different vapour sources, for example, a thermal copper evaporator and magnetron sputtering device, or thermal evaporators of different evaporation rates are used in one technological process, the offered technical solution allows better co-ordination of deposition rates from the mentioned sources. It also provides the possibility to change the evaporation rate in a wide range and select optimal deposition parameters for each deposited layer and upgrade quality of the final product in this way.

Description

Izgudrojums attiecas uz ierīcēm metālu un sakausējumu iztvaicēšanai vakuumā. To var izmantot, piemēram, ilgstošos augstražīgos procesos relatīvi biezu pārklājumu uznešanai uz ruļļveida pamatnēm un dispersiem materiāliem, kā arī brīvu atdalāmu kondensātu ieguvei metālu foliju veidā.The invention relates to devices for vacuum evaporation of metals and alloys. It can be used, for example, in sustained high-yield processes for the application of relatively thick coatings to roll substrates and dispersed materials, and for the production of free separable condensates in the form of metal foils.

ZINĀMAIS TEHNIKAS LĪMENISKNOWN TECHNICAL LEVEL

Lai realizētu augstražīgus procesus, uznesot biezu pārklājumu vakuumā, ir nepieciešams iztvaicēt ievērojamu daudzumu šī materiāla. Lai iztvaicētu tik lielu materiāla daudzumu vienā ciklā, parasti tiek izmantota iztvaicējamā materiāla padeve iztvaicētājā iztvaicēšanas laikā. Materiāls iztvaicētājā var tikt padots stieples, granulu, pulvera un tamlīdzīgā veidā. Dažreiz iztvaicējamais materiāls tiek padots iztvaicētājā šķidrā fāzē.A significant amount of this material needs to be evaporated in order to carry out high-yield processes by applying a thick coating under vacuum. In order to evaporate such a large amount of material per cycle, it is common practice to feed the evaporated material to the evaporator during evaporation. The material can be fed to the evaporator in the form of wire, granules, powder and the like. Sometimes the material to be evaporated is fed to the evaporator in the liquid phase.

Ir zināmas materiālu iztvaicēšanas ierīces vakuuma pārklājumu uznešanai uz ruļļveida pamatnēm. Piem., ASV patents Nr. 5230923 it piedāvāta ierīce silīcija, silīcija oksīdu vai šo materiālu ar citu materiālu nelielu (līdz 10%) piedevu nepārtrauktajai iztvaicēšanai, lai uznestu pārklājumu uz ruļļveida polimēra plēves. Kā citi materiāli pārējo metālu starpā ir minēta alva, indijs un alumīnijs. Pārklāšanas procesā iztvaicējamais materiāls iztvaicētājā tiek padots tablešu, nelielu cilindru, stieples, pulvera un tamlīdzīga veidā caur tā ievadatveri. Lai nodrošinātu iztvaicēšanas vienmērīgumu, iztvaicētāja pretējā galā ir atvere liekā iztvaicējamā materiāla aizvadīšanai. Ierīce ir paredzēta ilgstošai, nepārtrauktai materiāla iztvaicēšanai. Tomēr kustīgo mehānisko ierīču pielietošana (bezgalīgas lentes vai stūmēja veidā), lai padotu iztvaicējamo materiālu vakuuma apstākļos, ievērojami sarežģī procesu un samazina ierīces drošumu. Tā kā speciāli kustīgi līdzekļi nav paredzēti liekā materiāla aizvākšanai, acīmredzami ir domāts, ka padeves ierīces darbība var veicināt arī liekā materiāla aizvākšanu (neskatoties uz to faktu, ka vismaz daļa no šī materiāla var būt arī izkusušā veidā). Šīs sistēmas ilgstošas darbības drošums izraisa šaubas. Vismazākā materiāla sacietēšana blakus izejas atverei nozīmē procesa bloķēšanas sākumu. Kopumā šai zināmajai ierīcei nav pietiekamā darbības drošuma vakuuma un samērā augstas temperatūras apstākļos.Vaporization devices for applying vacuum coatings to roller substrates are known. For example, U.S. Pat. No. 5230923 discloses a device for continuous evaporation of silicon, silicon oxides or small amounts (up to 10%) of these materials with a coating to deposit a coating on a roll of polymeric film. Other metals include tin, indium and aluminum. During the coating process, the material to be evaporated is fed into the evaporator in the form of tablets, small cylinders, wire, powder and the like through its inlet. At the opposite end of the evaporator there is an opening for removing excess evaporative material to ensure uniform evaporation. The device is designed for continuous, continuous evaporation of material. However, the use of moving mechanical devices (in the form of an endless belt or pusher) to feed the evaporated material under vacuum significantly complicates the process and reduces the safety of the device. Since special moving devices are not intended to remove excess material, it is obviously intended that the operation of the feed device may also facilitate the removal of excess material (despite the fact that at least some of this material may also be in a melted state). The long-term reliability of this system raises doubts. Hardening of the smallest material near the outlet means the start of the process blocking. In general, this known device does not have sufficient operational reliability under vacuum and at relatively high temperatures.

I. Ašmaņa referātā Vakuuma Pārklājēju Sabiedrības 51. gadskārtējā tehniskā konferencē “Vara iztvaicēšana no grūti kūstošu materiālu laiviņām, izmantojot iztvaicējamā materiāla padevi stieples veidā”, ir piedāvāta vara vakuuma iztvaicēšanas ierīce, kura ir vistuvākā piedāvātajam izgudrojumam (I. Ashmanis, V. Kozlov, E. Yadin, J. Vilks, “Wire Fed Evaporation of Copper from Refractory Mētai Boats”, Society of Vacuum Coaters, Proceedings of the 51st Annual Technical Conference”, 2007). Zināmais vara iztvaicētājs ir bloks, kas satur divus cauruļveida iztvaicētājus, kuri ir uzstādīti strāvas pievadīšanas statnī. Ierīce satur arī iztvaicējamās varas stieples padeves mehānismu un ekrānu sistēmu. Katrs cauruļveida iztvaicētājs ir lineāra konstrukcija, kura sastāv no plānsienu caurules (ekrāna) un poraina serdeņa, pēdējais koncentriski iestādīts caurules iekšienē. Caurules un porainā serdeņa gali ir iespiesti molibdēna kontaktos, lai iegūtu drošu elektrisko un mehānisko kontaktu. Vara tvaika izplūšanas atveres ir izveidotas tai caurules daļā, kura ir pavērsta pret pamatni. Lai izveidotu varas stieples kausēšanas kameru un kanālus izkusušā varas novadīšanai uz poraino serdeni, molibdēna kontaktos ir virkne urbumu. Pateicoties salīdzinoši lielajai iztvaicētāja elektriskajai pretestībai, iztvaicētājs tiek sasildīts ar tiešu strāvas plūsmu. Šāda veida ierīces labi darbojas pie samērā liela varas stieples padeves ātruma, bet, kad stieples padeve tiek samazināta līdz 5-6 g/min. un zemāk, tiek novēroti iztvaicētāja darbības traucējumi. Pie maza stieples padeves ātruma sākas iztvaicētāja strāvas svārstības un iztvaicēšanas ātrums kļūst nestabils, kas būtiski pazemina uznesamo pārklājumu vienmērīgumu. Šīs parādības iemesls ir tas, ka, samazinot iztvaicējamā materiāla padeves ātrumu līdz 5-6 g/min. un zemāk kušanas procesā laikā, izkusušais metāls virsmas spraiguma spēku iespaidā savelkas lodītē. Šī lodīte atraujas no iztvaicētāja kontakta un karājas virs izkusušā materiāla kameras varas stieples galā. Stieple turpina kust, un lodītes izmēri palielinās. Pēc tādu izmēru sasniegšanas, kad smaguma spēks kļūst lielāks par virsmas spraiguma spēku, lodīte atraujas no stieples un nokrīt kausēšanas kamerā, tālāk tā saslapina poraino serdeni, izplūst pa visu tā garumu un iztvaicējas. Pa to laiku turpinās stieples padeve kausēšanas kamerā. Tiklīdz stieples gals saskaras ar kontaktu, stieple sāk kust, izkusušais materiāls atraujas no kontakta, savelkas lodītē un iepriekš izklāstītais cikls atkārtojas.A report by I. Ashmanis at the 51st Annual Technical Conference of the Vacuum Coating Society, "Vapor Evaporation from Boats of Hard Melting Material using a Wet Evaporator," proposes a copper vacuum evaporator closest to the proposed invention (I. Ashmanis, V. Klov, E. Yadin, J. Wolf, Wire Fed Evaporation of Copper from Refractory Mint Boats, Proceedings of the 51st Annual Technical Conference, 2007). A known copper evaporator is a unit containing two tubular evaporators mounted in a power supply column. The device also contains an evaporator power wire feed mechanism and a screen system. Each tubular evaporator is a linear structure consisting of a thin-walled tube (screen) and a porous core, the last concentric inside the tube. Tubes and porous core ends are pressed into molybdenum contacts to provide safe electrical and mechanical contact. Copper vapor outlets are provided in the part of the pipe facing the base. Molybdenum contacts have a number of holes to form a power wire melting chamber and channels for the discharge of molten power to the porous core. Due to the comparatively high electrical resistance of the evaporator, the evaporator is heated with a direct current flow. These types of devices work well at relatively high power wire feed rates, but when the wire feed rate is reduced to 5-6 g / min. and below, evaporator malfunctions are observed. At low wire feed speeds the evaporator current fluctuates and the evaporation rate becomes unstable, which significantly reduces the uniformity of the coatings applied. The reason for this phenomenon is that by reducing the feed rate of the evaporated material to 5-6 g / min. and lower during the melting process, the molten metal under the action of surface tension forces the ball to contract. This ball breaks off the evaporator contact and hangs over the melted material at the end of the power wire of the chamber. The wire continues to melt and the size of the ball increases. Once the size is reached, when the force of gravity becomes greater than the surface tension force, the ball breaks away from the wire and falls into the melting chamber, further wetting the porous core, venting along its entire length and evaporating. In the meantime, the wire feed into the melting chamber continues. As soon as the end of the wire comes into contact with the contact, the wire begins to melt, the molten material breaks away from the contact, the ball collapses, and the cycle described above repeats.

Ir zināms, ka viegli kūstošu metālu, piemēram, indija, padeve uz iztvaicētāju stieples veidā ir visai problemātiska tā zemās kušanas temperatūras dēļ. Tādā gadījumā iztvaicējamais metāls uz iztvaicētāju tiek padots šķidrā veidā. Iztvaicējot indiju, brīžiem var novērot nelielu indija lodīšu veidošanos metālvada galā un iztvaicēšanas svārstības, ja metāla padeves ātrums ir mazāks par 5-6 g/min. Ar I. Ašmaņa piedāvātā iztvaicētāja palīdzību A/S SIDRABE 1,5 mm diametra vara stieple tika iztvaicēta ar padeves ātrumu 10, 8, 5 un 3 g/min. Ja iztvaicētāja barošanas sprieguma lielums tika izvēlēts pareizi, tad netika novērotas nekādas problēmas vara iztvaicēšanai ar stieples padeves ātrumu 10 un 8 g/min. Uz polimēra plēves uznestā pārklājumu biezuma kontroles mērījumi parādīja, ka iegūta pārklājumu biezuma nevienmērīgums nepārsniedz ±5%. Pēc varas stiepies padeves ātruma samazināšanas līdz 5 g/min. bija novērojamas strāvas svārstības ar vidējo periodu ap 6 sekundēm. Lodītes, kuras periodiski parādījās stieples galā, bija apmēram 5-6 mm diametrā. Uz polimēra plēves uznestā pārklājumu biezuma kontroles mērījumi liecināja, ka šajā darbības režīmā ir lielas pārklājuma biezuma svārstības un pārklājuma nevienmērīgums vietām sasniedza ±40%. Kad tika iztvaicēti citi materiāli (to skaitā indijs, sudrabs un citi), procesa nestabilitāte pieauga.It is known that the feeding of easily meltable metals, such as indium, to the evaporator in the form of a wire is quite problematic due to its low melting point. In this case, the metal to be evaporated is fed to the evaporator in a liquid form. Occasionally, small amounts of indium beads at the end of the metal wire and evaporation fluctuations can be observed when the metal feed rate is less than 5-6 g / min. With the help of the evaporator offered by I. Ashmanis A / S SIDRABE 1.5 mm diameter copper wire was evaporated at feed rates of 10, 8, 5 and 3 g / min. If the evaporator supply voltage was correctly selected, no problems were encountered in copper evaporation at wire feed rates of 10 and 8 g / min. Measurements of the control thickness of the coatings applied to the polymer film showed that the resulting thickness of the coatings did not exceed ± 5%. After power stretched feed speed to 5 g / min. current fluctuations were observed with a mean period of about 6 seconds. The beads, which periodically appeared at the end of the wire, were about 5-6 mm in diameter. Measurements of the control of the coating thickness applied to the polymer film showed that there was a large variation in the coating thickness in this mode of operation and that the uniformity of the coating in places reached ± 40%. When other materials (including indium, silver and others) were evaporated, process instability increased.

IZGUDROJUMA MĒRĶISOBJECT OF THE INVENTION

Piedāvātā izgudrojuma mērķis ir iztvaicētāja tehnoloģisko iespējas paplašināšana procesa stabilitātes un pārklājuma kvalitātes paaugstināšanas rezultātā, tai skaitā iztvaicēšanas ātruma diapazona paplašināšana dažādu metālu pārklājumu uznešanas laikā.The object of the present invention is to extend the evaporator's technological capability as a result of process stability and coating quality improvement, including extending the evaporation rate range during the application of various metal coatings.

ĪSS ZĪMĒJUMU APRAKSTSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Piedāvātās ierīces pielietojums metāla iztvaicēšanai ar tā padevi stieples veidā ir parādīts l.zīm. un 2.zīm., kur l.zīm. ir parādīta iztvaicētāja konstrukcija, tai skaitā a) - sānskats, b) skats no augšas, c) - iztvaicētāja šķērsgriezums plaknē A-A, bet 2.zīm. ir parādīta viena no iespējamām shēmām iztvaicētājā montāžai vakuuma kamerā. 3.zīm. ir parādīts piedāvātās ierīces pielietojums, ja vieglāk kūstošs metāls tiek padots iztvaicētājā šķidrā veidā.The use of the proposed device for metal vaporization by wire feeding is shown in Fig. 1. 2 and 2, where FIG. the structure of the evaporator is shown, including a) - side view, b) top view, c) - cross section of the evaporator in plane A-A, but fig. one of the possible schemes for the evaporator assembly in the vacuum chamber is shown. Fig. 3 the application of the proposed device is shown, where the lighter metal is fed to the evaporator in liquid form.

ZĪMĒJUMOS IZMANTOTO APZĪMĒJUMU SPECIFIKĀCIJA:SPECIFICATION OF MARKS USED IN DRAWINGS:

1- plānsienu caurule; 2 - porainais serdenis; 3 - iztvaicēšanas kamera; 3,3 - svārstību amortizācijas kameras; 4 - starpsienas; 5 - tvaika izejas atvere; 6 - strāvas pievadīšanas kontakts;1- thin-walled tube; 2 - porous cores; 3 - evaporation chamber; 3.3 - vibration damping chambers; 4 - partitions; 5 - steam outlet opening; 6 - power supply contact;

- izkusušā materiāla kamera; 8 - kanāls izkusušā materiāla novadīšanai uz poraino serdeni; 9 siltuma tiltiņi; 10 - gala kontakti; 11 - kūstošā materiāla noturīgs ieliktnis; 12 - strāvas pievadīšanas dzesējamie kontakti; 13 - iztvaicējamā materiāla stieples padeves mehānisms; 14 LV 13910 iztvaicējamā materiāla stieples spole; 15 - iztvaicējamā materiāla stieple; 16 - pamatne; 17 vakuuma kamera; 18 - barošanas avots; 19 - dzesējamā ūdens padeves un novadīšanas kanāli; 2sasildāmais rezervuārs; 21 - sasildāmais metālvads; 22 - piltuve.- chamber of melted material; 8 - channel for transferring the molten material to the porous core; 9 thermal bridges; 10 - end contacts; 11 - durable fusible insert; 12 - power supply cooled contacts; 13 - wire feed mechanism of the material to be evaporated; 14 EN 13910 Evaporating wire reel; 15 - wire of the material to be evaporated; 16 - base; 17 vacuum camera; 18 - power supply; 19 - cooling water supply and drainage channels; 2heated tank; 21 - heated metal wire; 22 - Funnel.

SĪKS IZGUDROJUMA APRAKSTSDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Iztvaicētājs sastāv no plānsienu caurules 1, kurā simetriski pa asi ir iemontēts porainais serdenis 2. Tādējādi tiek izveidota daļēji noslēgta telpa starp cauruli 1 un poraino serdeni 2. Minētajā telpā zona 3 ir iztvaicēšanas kamera, kura ir izvietota iztvaicētāja vidējā daļā. Iepretī tai caurulē 1 ir izveidota tvaika izejas atvere 5. Caur šo atveri 5 caurulē 1 notiek iztvaicēšana un pārklājumu uznešana uz pamatnes. Saskaņā ar piedāvāto izgudrojumu iztvaicēšanas kameras 3 abās pusēs ir uzstādītas papildus starpsienas 4 un tādējādi tiek izveidotas svārstību amortizācijas kameras 3' un 3”. Minētajām svārstību amortizācijas kamerām caurulē 1 nav nekādu atveru tvaika izplūšanai uz pamatnes pusi. Caurules un porainā serdeņa abi gali ir iespiesti molibdēna kontaktos 6, lai iegūtu drošu elektrisko un mehānisko kontaktu. Cauruli 1 kontaktos 6 var pagriezt ap savu asi, lai tvaika plūsmu novirzītu jebkurā nepieciešamajā virzienā. Lai izveidotu izkusušā materiāla kameru 7 un kanālus 8 izkusušā materiāla padevei uz poraino serdeni 2, molibdēna kontaktos 6 ir izveidoti virkne urbumu. Kamera 7 noder iztvaicējamā metāla stieples kausēšanai vai iztvaicējamā metāla pieņemšanai šķidrā veidā. Izkusušais metāls tālāk tiek novadīts uz poraino serdeni 2.The evaporator consists of a thin-walled tube 1 with a porous core 2 mounted symmetrically along its axis, thereby creating a partially enclosed space between the tube 1 and the porous core 2. In this space, zone 3 is an evaporation chamber located in the middle portion of the evaporator. Opposite it is a vapor outlet 5 in the tube 1. Through this opening 5 in the tube 1 evaporates and the coatings are applied to the substrate. In accordance with the present invention, additional partitions 4 are provided on both sides of the evaporation chambers 3 and thereby create oscillation chambers 3 'and 3'. These oscillation damping chambers have no openings in the tube 1 for venting steam towards the base. Both ends of the tube and the porous core are pressed into molybdenum contacts 6 to provide safe electrical and mechanical contact. The tube 1 in pins 6 can be rotated about its axis to direct the flow of steam in any desired direction. A number of holes are formed in the molybdenum contacts 6 to form the melted material chamber 7 and the channels 8 for feeding the melted material to the porous core 2. The camera 7 is useful for melting the vaporized metal wire or receiving the evaporated metal in liquid form. The molten metal is further directed to the porous core 2.

Strāvas pievadīšanas kontakti ir izveidoti no viena gabala no grūti kūstoša materiāla, piemēram, molibdēna. Lai nodrošinātu nepieciešamu temperatūras starpību starp izkusušā materiāla kameru 7 un gala kontaktu 10, šeit ir izveidoti siltuma tiltiņi 9. Lai paaugstinātu iztvaicētāja kalpošanas laiku, kameras 7 dibenā, iztvaicējamā materiāla padeves vietā ir novietots ieliktnis 11 no materiāla, kas ir noturīgs pret izkusušo iztvaicējamo metālu. Ar galu kontaktiem 10 iztvaicētājs caur grafīta starpplāksnēm tiek iespiests dzesējamajos vara strāvas pievados 12 (skat. 2.zīm.). 2.zīm. ir parādīta arī pamatne 16 un shēma iztvaicētājā montāžai vakuuma kamerā 17. Lai sasildītu iztvaicētāju un nodrošinātu tā darbību un vadību, ir nepieciešams barošanas avots 18 ar attiecīgiem parametriem, tai skaitā tādiem, kas nodrošina izejas sprieguma vidēji kvadrātiskā lieluma stabilizācijas režīmu. Caur kanāliem 19 tiek padots un aizvadīts ūdens gala kontaktu 10 dzesēšanai.The power supply contacts are made of one piece of a hard-melting material such as molybdenum. In order to provide the necessary temperature difference between the melted material chamber 7 and the end contact 10, thermal bridges 9 are provided here to increase the life of the evaporator by inserting a sleeve 11 of material resistant to the evaporated metal at the bottom of the chamber 7. . With the end contacts 10, the evaporator is pressed through the graphite intermediate plates into the cooled copper current leads 12 (see Fig. 2). Fig. 2 a base 16 and a circuit diagram for mounting the evaporator in a vacuum chamber 17 are also shown. In order to heat the evaporator and to ensure its operation and control, a power supply 18 is required with appropriate parameters including a quadrature stabilization mode of the output voltage. The channels 19 feed and drain water for cooling the end contacts 10.

Lai padotu iztvaicējamo materiālu iztvaicētājā, nepieciešams padeves mehānisms ar iztvaicējamā materiāla krājumu visam darbības ciklam. Kā piemērs 2.zīm. ir parādīts ari mehānisms 13 iztvaicējamā materiāla padevei stieples veidā. Iztvaicējamās stieples 15 nepieciešamais daudzums ir uztīts uz spoles 14. Pārklājums tiek uznests uz pamatnes 16.In order to feed the evaporated material into the evaporator, a feed mechanism with a quantity of evaporated material is needed for the entire operating cycle. Example 2 a mechanism 13 for feeding the vaporized material in the form of a wire is also shown. The required amount of vaporizable wire 15 is wound on spool 14. The coating is applied to substrate 16.

3.zīm. ir parādīts piedāvātās ierīces pielietojums, ja tiek izmantots vieglāk kūstošs metāls. Šajā gadījumā iztvaicējamais materiāls tiek padots uz izkusušā materiāla kameru 7 šķidrā veidā. Bez iepriekšminētajiem iztvaicētāja elementiem šis pielietojums satur arī apsildāmu rezervuāru 20 ar šķidru metālu un sasildāmu metālvadu 21 šķidrā metāla novadīšanai uz kameru 7 caur piltuvi 22.Fig. 3 shows the application of the proposed device when lighter metal is used. In this case, the material to be evaporated is fed to the melted material chamber 7 in liquid form. In addition to the evaporator elements mentioned above, this application also comprises a heated tank 20 with a liquid metal and a heated metal conduit 21 for discharging the liquid metal into the chamber 7 through a funnel 22.

Iztvaicētājs darbojas sekojoši. Kad vakuuma kamerā 17 tiek sasniegts spiediens, kas ir zemāks 0,1 militoru, tiek izslēgts iztvaicētāja barošanas avots. Uz iztvaicētāju, kurš ir iestādīts dzesējamajos kontaktos 12, pakāpeniski tiek padots pieaugošs spriegums. Šī sprieguma maksimālā vērtība ir atkarīga no iztvaicētāja izmēriem, iztvaicējamā materiāla un nepieciešamā iztvaicēšanas ātruma. Tas tiek noteikts eksperimentu ceļā iztvaicētāja konstrukcijas iestādīšanas laikā. Pēc iztvaicētāja izvešanas uz darba režīmu tiek ieslēgts stieples padeves mehānisms. Stieple 15 no spoles 14 nonāk kausēšanas kamerā 7, tiek sasildīta, kūst un, saskāries ar porainu serdeni 2, izkusušais materiāls izplūst visā porainā serdeņa 2 garumā. Tas piepilda poras un pārklāj serdeņa virsmu ar plānu šķidra metāla slāni. Sākas iztvaicēšanas process. Materiāls tiek iztvaicēts no serdeņa 2 virsmas. Iztvaicētāja vidus daļā, iztvaicēšanas kamerā 3 materiāla tvaiki pēc daudzkārtējas atstarošanas no caurules 2 sienām izplūst caur atveri 5 un nosēžas uz pamatnes.The evaporator operates as follows. When the vacuum chamber 17 reaches a pressure lower than 0.1 militers, the evaporator power supply is turned off. An increasing voltage is gradually supplied to the evaporator, which is set at cooling contacts 12. The maximum value of this voltage depends on the size of the evaporator, the material to be evaporated and the required evaporation rate. This is determined experimentally during the installation of the evaporator design. After the evaporator is brought to operating mode, the wire feed mechanism is switched on. The wire 15 from the coil 14 enters the melting chamber 7, is heated, melts and, upon contact with the porous core 2, the molten material flows along the entire length of the porous core 2. It fills the pores and covers the core surface with a thin layer of liquid metal. The evaporation process begins. The material is evaporated from the surface of the core 2. In the middle part of the evaporator, in the evaporator chamber 3, the material vapor, after multiple reflections, flows from the walls of the tube 2 through the opening 5 and sits on the base.

Amortizācijas kamerās 3' un 3” materiāls ari tiek iztvaicēts no serdeņa 2, tomēr, tā kā caurulei šais zonās nav atveru tvaika izejai ārpus iztvaicētāja, tvaiks, daudzkārt atstarojoties no caurules iekšējām sienām, atkal kondensējas uz porainajā serdeņa. Tādā veidā šais kamerās iestājas dinamiskais līdzsvars, kad molekulas skaits, kuras izlido no izkusušā materiāla slāņa uz serdeņa, ir vienlīdzīgs molekulu skaitam, kuras atgriežas uz serdeņa virsmas no tvaika, t.i., kad iztvaicēšanas ātrums ir vienlīdzīgs kondensācijas ātrumam.In the damping chambers, the 3 'and 3' material is also evaporated from the core 2, however, since the tube does not have openings for vapor exit outside the evaporator, the vapor condenses again onto the porous core, reflecting multiple times from the inner walls of the tube. Thus, these chambers have a dynamic equilibrium where the number of molecules leaving the melted material layer per core is equal to the number of molecules returning to the core surface from the vapor, i.e., the evaporation rate is equal to the condensation rate.

Kad iztvaicēšanas ātrums ir pietiekoši liels, piem., ir 7 - 10 g/min., iepriekš minētais stāvoklis amortizācijas zonās saglabājas visā iztvaicēšanas procesa laikā. Kad iztvaicēšanas ātrums ir mazs tiek novērota iepriekš aprakstīta izkusušā materiāla lodītes veidošanās un tā padeves svārstības. Iztvaicētājā notiekošos procesus var aprakstīt sekojošajā veidā. Pēc izkusušā materiāla lodītes atdalīšanas no vara stieples, t.i., tad, kad lodīte iekrīt kausēšanas kamerā un saslapina iztvaicētāja serdeni, sākas iztvaicēšana no iztvaicēšanas kameras 3 uz pamatni.When the evaporation rate is high enough, for example at 7 to 10 g / min, the above condition in the damping zones is maintained throughout the evaporation process. When the evaporation rate is slow, the formation of a bead of melted material as described above and its fluctuations in feed are observed. Processes in the evaporator can be described as follows. After the bead of molten material is separated from the copper wire, i.e., when the bead falls into the melting chamber and wets the evaporator core, evaporation from the evaporation chamber 3 to the base begins.

Amortizācijas kamerās 3' un 3” materiāls arī tiek iztvaicēts no serdeņa 2, tomēr, tā kā šajās zonās nav atveru tvaika izejai no iztvaicētāja, tvaiks daudzkārt atstarojas no caurules iekšējām sienām un atkal kondensējas uz porainā serdeņi. Kad iztvaicējamā materiāla daudzums kamerā 3 uz serdeņa 2 kļūst mazāks nekā kamerās 3' un 3”, iztvaicēšanas kameras 3 temperatūra palielinās, un iztvaicējamais materiāls kapilāro spēku iedarbībā tiek sūknēts no kameras 3' un 3” uz kameru 3, kas stabilizē iztvaicēšanas ātrumu. A/S SIDRABE tika izgatavoti daži šāda tipa iztvaicētāji. Viens no tiem bija paredzēts vara iztvaicēšanai ar vara stieples padevi, otrais - indija iztvaicēšanai ar metāla padevi šķidrā veidā. Abiem iztvaicētājiem caurules diametrs bija 20 mm, tās garums - 110 mm. Tvaika izejas atveres izmērs bija 12 x 43 mm. Atvere bija izgatavota caurules centrālajā daļā 25 mm attālumā no kontaktiem. Vara iztvaicēšanas laikā uz kausēšanas kameru tas tiek padots 1,5 mm diametra stieples veidā. Indija iztvaicēšanas laikā uz kausēšanas kameru tas tiek padots izkausēta veidā no speciāla rezervuāra. Abi metāli tika tvaicēti pārklājumu uznešanai uz polimēru plēves ar padeves ātrumu 10, 7, 5 un 3 g/min. Visos minētos režīmos bija vērojama stabila vienmērīgā iztvaicēšana bez redzamām iztvaicējamo metālu svārstībām.In the damping chambers, the 3 'and 3' material is also evaporated from core 2, however, since there are no openings for vapor exit from the evaporator in these zones, the vapor is reflected from the inner walls of the tube many times and condenses again on the porous cores. As the amount of material to be evaporated in the chamber 3 on the core 2 becomes smaller than in the chambers 3 'and 3 ", the temperature of the evaporating chamber 3 increases and the vaporized material is pumped from the chamber 3' and 3" to the chamber 3 to stabilize the evaporation rate. JSC SIDRABE produced some evaporators of this type. One was for the copper-wire evaporation of copper and the other for the liquid-metal evaporation of indium. For both evaporators the tube was 20 mm in diameter and 110 mm in length. The size of the steam outlet was 12 x 43 mm. The opening was made in the center of the pipe 25 mm from the contacts. When the copper is evaporated, it is fed to the melting chamber in the form of a wire 1.5 mm in diameter. During evaporation in India, it is fed to the melting chamber in a melted form from a special tank. Both metals were evaporated to apply coatings on polymer films at feed rates of 10, 7, 5 and 3 g / min. All of the above modes exhibited stable steady evaporation without visible fluctuations of the metals to be evaporated.

Uz polimēra plēvēm uznestā pārklājumu biezuma kontroles mērījumi uzrādīja, kas nevienā no pārbaudītajiem darbības režīmiem iztvaicētājā nav darbības svārstību. Pie padeves ātruma 10, 7 un 5 g/min. biezuma nevienmērīgums nepārsniedza ±5%. Pie padeves ātruma 3 g/min. biezuma nevienmērīgums nepārsniedza ±10%.Measurements of the thickness control of the coatings applied to the polymer films showed that there were no operating oscillations in the evaporator in any of the tested operating modes. At feed rates of 10, 7 and 5 g / min. the thickness irregularity did not exceed ± 5%. At a feed rate of 3 g / min. the thickness irregularity did not exceed ± 10%.

Piedāvātais izgudrojums nodrošina iztvaicētāja tehnoloģisko iespēju paplašināšanu un pārklājuma kvalitātes paaugstināšanu. Tas ļauj paplašināt iztvaicēšanas ātruma diapazonu, šai procesā izmantojot dažādus metālus un dažādus pamatnes. Starp citu, izgudrojums ļauj uznest pārklājumus uz siltumjūtīgām pamatnēm bez to pārmērīgas sakarsēšanas, kas ir iespējams realizējot procesu ar zemāku iztvaikošanas ātrumu, ar attiecīgi zemāku siltuma plūsmu un proporcionāli zemāku pamatnes temperatūru. Ja vienā tehnoloģiskā procesā tiek izmantoti dažādi tvaika avoti, piemēram, termiskais iztvaicētājs un magnetronu smidzinātājs vai dažāda ātruma termiskie iztvaicētāji, piedāvātais tehniskais risinājums ļauj labāk saskaņot pārklājumu uznešanas ātrumu no šādiem dažādu ātrumu avotiem.The present invention provides an extension of the evaporator's technological capabilities and enhancement of the coating quality. This allows the range of evaporation rates to be expanded by using different metals and different substrates. Incidentally, the invention allows coatings to be applied to heat-sensitive substrates without overheating, which is possible by carrying out a process with a lower evaporation rate, a correspondingly lower heat flux and a proportionally lower substrate temperature. When different steam sources are used in the same technological process, such as thermal evaporator and magnetron spray or thermal vaporizers of different speeds, the proposed technical solution allows to better coordinate the application rate of coatings from such different speed sources.

Piedāvātais risinājums dod arī iespēju plašā diapazonā mainīt iztvaicēšanas ātrumu un uzmeklēt optimālus parametrus katram pārklājuma slānim un tāda veidā paaugstināt gala produkta kvalitāti. A/S SIDRABE šāda metode tika izmantota nihroma un vara uznešanai uz poliimida plēves, pie kam nihroms tika uznests ar magnetronu un varš ar termisku iztvaicētāju. Vēl viens pielietojums ir vara un indija vienlaicīga iztvaicēšana no diviem atsevišķiem termiskajiem iztvaicētājiem vara un indija sakausējuma uznešanai uz vienas pamatnes. Šai gadījumā piedāvātājs risinājums atļāva līdz 10 reizēm izmainīt pārklājuma sastāvu - attiecību starp indija un varu - un rezultātā atrast piemērotāko režīmu un izgatavot materiālu ar vajadzīgajām īpašībām.The proposed solution also enables a wide range to change the evaporation rate and to find the optimal parameters for each coating layer, thus improving the quality of the final product. A / S SIDRABE used this method to deposit nichrome and copper on a polyimide film, whereby nichrome was applied by magnetron and copper by thermal evaporator. Another application is the simultaneous evaporation of copper and indium from two separate thermal evaporators to deposit copper and indium on a single substrate. In this case, the offering solution allowed to change the composition of the coating up to 10 times - the ratio of the indium to the copper - and, as a result, find the most suitable regime and produce the material with the required properties.

PRETENZIJAS

Claims (3)

PRETENZIJAS 1. Rezistīvais iztvaicētājs pārklājumu uznešanai vakuumā, kurš satur: iztvaicēšanas kameru; cauruļveida ekrānu ar atverēm iztvaicējamā materiāla tvaika izplūšanai; porainu serdeni, kas ir nostiprināts minētā cauruļveida ekrāna iekšienē; kontaktus elektriskās strāvas pievadīšanai, vismaz vienu izkusušā materiāla kameru, ierīci iztvaicējamā materiāla padevei uz minēto izkusušā materiāla kameru; kanālu minētā izkusušā materiāla padevei no izkusušā materiāla kameras uz poraino serdeni, atšķirīgs ar to, ka, ar mērķi paplašināt iztvaicētāja tehnoloģiskās iespējas un paaugstināt pārklājuma kvalitāti iztvaicēšanas ātruma stabilizācijas ceļā, vismaz viena iztvaicēšanas svārstību amortizācijas kamera ir izveidota starp vienu no elektriskajiem kontaktiem un iztvaicēšanas kameru, pie kam minētā svārstību amortizācijas kamera ir atdalīta no iztvaicēšanas kameras ar starpsienu, kurai ir atvere porainajam serdenim un šķidrā materiāla plūsmai.A resistive evaporator for applying coatings in a vacuum, comprising: an evaporation chamber; a tubular screen with openings for vaporization of the material to be evaporated; a porous core fixed to the inside of said tubular screen; electrical contacts, at least one molten chamber, a device for supplying the evaporated material to said molten chamber; a channel for feeding said molten material from the molten material chamber to the porous core, characterized in that at least one evaporation oscillation damping chamber is formed between one of the electrical contacts and the evaporation chamber in order to expand the evaporator's technological capabilities and increase the coating quality by evaporation rate stabilization. wherein said oscillation damping chamber is separated from the evaporation chamber by a septum having an opening for a porous core and a flow of liquid material. 2. Ierīce saskaņā ar 1. punktu, kas atšķirīga ar to, ka svārstību amortizācijas kameras garums ir ne mazāks par iztvaicēšanas kameras vienu diametru.Device according to claim 1, characterized in that the length of the oscillation damping chamber is not less than one diameter of the evaporation chamber. 3. Ierīce saskaņā ar 1. punktu, kas atšķirīga ar to, ka svārstību amortizācijas kameras diametrs ir vienāds ar minētā cauruļveida ekrāna diametru.3. A device according to claim 1, characterized in that the diameter of the oscillation damping chamber is equal to the diameter of said tubular screen. LV 13S10LV 13S10
LVP-07-72A 2007-06-26 2007-06-26 Resistive evaporator for depositing of coatigs in vacuum LV13910B (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
LVP-07-72A LV13910B (en) 2007-06-26 2007-06-26 Resistive evaporator for depositing of coatigs in vacuum
PCT/EP2008/057689 WO2009000720A2 (en) 2007-06-26 2008-06-18 Resistive evaporator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
LVP-07-72A LV13910B (en) 2007-06-26 2007-06-26 Resistive evaporator for depositing of coatigs in vacuum

Publications (2)

Publication Number Publication Date
LV13910A LV13910A (en) 2009-04-20
LV13910B true LV13910B (en) 2009-09-20

Family

ID=40139150

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
LVP-07-72A LV13910B (en) 2007-06-26 2007-06-26 Resistive evaporator for depositing of coatigs in vacuum

Country Status (2)

Country Link
LV (1) LV13910B (en)
WO (1) WO2009000720A2 (en)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5230923A (en) * 1987-12-17 1993-07-27 Toyo Ink Manufacturing Co., Ltd. Process and apparatus for the substantially continuous manufacture of a silicon oxide deposition film on a flexible plastic film
US5945163A (en) * 1998-02-19 1999-08-31 First Solar, Llc Apparatus and method for depositing a material on a substrate

Also Published As

Publication number Publication date
WO2009000720A3 (en) 2009-03-05
WO2009000720A2 (en) 2008-12-31
LV13910A (en) 2009-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7339139B2 (en) Multi-layered radiant thermal evaporator and method of use
RU2456372C2 (en) Procedure for application of coating on substrate and device for vacuum deposition of metal alloy
EP2270251B1 (en) Vacuum vapor deposition apparatus
US4700660A (en) Evaporator for depositing films in a vacuum
KR102035813B1 (en) Deposition method and device
JP5774772B2 (en) Gas system for reactive deposition processes
KR102137181B1 (en) Depositing arrangement, deposition apparatus and methods of operation thereof
US20080128094A1 (en) Evaporation Source Device
EP1924721B1 (en) Method for vaporizing material at a uniform rate
EP3559305B1 (en) Roll-to roll vapor deposition system
JP5270165B2 (en) Control of adhesion of vaporized organic materials
JP5144268B2 (en) Method and apparatus for controlling vaporization of organic materials
KR102235367B1 (en) A Linear Type Evaporator with a Slit Nozzle
LV13910B (en) Resistive evaporator for depositing of coatigs in vacuum
US3506803A (en) Method and apparatus for continuous vaporization of liquids
KR102098455B1 (en) Continuous Vapor Deposition Device and Continuous Deposition Method
SU1257115A1 (en) Evaporator
JP5611086B2 (en) Deposition boat and film formation method using the same
TWI839614B (en) Crucible for flash evaporation of a liquid material, vapor deposition apparatus and method for coating a substrate in a vacuum chamber
JP2007046106A (en) Boat for vapor deposition, and vacuum deposition system provided therewith
SU1257114A1 (en) Evaporator
JP2023528482A (en) Vapor deposition apparatus and method for coating a substrate in a vacuum chamber
JPH09324261A (en) Vacuum deposition device and method for controlling film thickness therefor
HU198230B (en) Vakuum-vaporator apparatus for producing thin layer coatings
JP2024024248A (en) evaporator