TWI477623B - 坩堝及具有該坩堝的蒸鍍設備 - Google Patents

Description

坩堝及具有該坩堝的蒸鍍設備

本發明涉及一種坩堝及具有該坩堝的蒸鍍設備，尤其涉及一種盛放柱狀膜料且可以連續更新膜料的坩堝及具有該坩堝的蒸鍍設備。

光學薄膜一般採用蒸鍍法(Evaporation Deposition)、離子輔助蒸鍍法(Ion Assisted deposition, IAD)或離子濺鍍法(Ion Beam Sputtering Deposition, IBSD)進行鍍制。

離子輔助蒸鍍具有獨立的離子源，安裝簡單，對原系統的影響低，且離子束的範圍大，分佈均勻，擁有良好的動能，可以較輕易地將膜層壓緊，得到附著力良好的膜層等優點，其採用程度較高。離子輔助蒸鍍系統通常利用金屬坩堝來盛放顆粒狀膜料，並利用電子槍產生的高能電子束對盛放於坩堝內的顆粒狀膜料進行加熱，使顆粒狀膜料受熱蒸發附著於鍍膜表面形成所需的膜層。

惟，利用傳統的坩堝盛放顆粒狀的膜料進行蒸鍍加工時，易存在如下問題：其一，經過一段時間的蒸鍍加工使得坩堝內的膜料被消耗完一部分後，膜料表面將會因蒸發而產生大小不一的坑洞，通常需要人工進行重新平整並加料，以儘量使坩堝內的膜料表面與坩堝的開口相平，便於膜料在受熱過程中蒸發，由此，將耗費較多的人力及工時以進行膜料的更新。其二，傳統坩堝盛放的顆粒狀膜料中膜料一般大小不一，加熱時易因不同顆粒之間受熱不均而造成膜料蒸發速率不一致，影響膜層形成的品質。其三，頻繁地進行人工加料更新時，易使顆粒狀的膜料中混雜一些雜質，當這些雜質受熱蒸發而附著於鍍膜表面時，極易影響鍍膜表面所需膜層的品質。其四，採用傳統的坩堝盛放顆粒狀的膜料鍍制多層膜時，需要人工反復平整並加料，由此需要反復地對蒸鍍腔進行破真空與抽真空的操作，直接造成加工工時的浪費，而且頻繁地破真空與抽真空，較易影響真空泵的壽命及工作效率。

有鑒於此，有必要提供一種易於實現的、可有效解決現有技術中存在的問題的坩堝及具有該坩堝的蒸鍍設備。

一種坩堝包括一個主體，一個頂桿，及一個驅動器。所述主體具有一個用於盛放柱狀蒸鍍膜料的收容孔，所述收容孔的底部開設有一個頂桿孔，所述頂桿孔與所述收容孔相貫通。所述頂桿設置於所述收容孔的底部且與所述頂桿孔相配合。所述驅動器與所述頂桿相連接，所述驅動器驅動所述頂桿沿所述頂桿孔朝向或背離所述收容孔運動，使得盛放於所述收容孔內的柱狀膜料相對於所述收容孔的底部被所述頂桿升起或降低。

一種蒸鍍設備，所述蒸鍍膜設備包括腔體及設置在所述腔體內的坩堝。所述坩堝包括一個主體，一個頂桿，及一個驅動器。所述主體具有一個用於盛放柱狀蒸鍍膜料的收容孔，所述收容孔的底部開設有一個頂桿孔，所述頂桿孔與所述收容孔相貫通。所述頂桿設置於所述收容孔的底部且與所述頂桿孔相配合。所述驅動器與所述頂桿相連接，所述驅動器驅動所述頂桿沿所述頂桿孔朝向或背離所述收容孔運動，使得盛放於所述收容孔內的柱狀膜料相對於所述收容孔的底部被所述頂桿升起或降低。

相對於先前技術，本發明的坩堝具有如下優點：其一，所述坩堝利用驅動器驅動頂桿來升降盛放於坩堝內的柱狀膜料，由此，對消耗完一部分的膜料的表面進行平整後，可以通過控制驅動器自動使坩堝內的膜料表面與坩堝的開口相平，而無需通過人工進行膜料更新。其二，所述坩堝盛放柱狀膜料進行蒸鍍加工，可較好的避免加熱時因受熱不均而造成膜料蒸發速率不一致，影響膜層形成的品質。其三，採用所述坩堝盛放柱狀膜料進行蒸鍍加工時，可以持續進行多次膜料更新，無需頻繁地進行人工加料更新，可避免使膜料混雜雜質，確保鍍膜表面所需膜層的品質。其四，採用所述坩堝盛放柱狀的膜料鍍制多層膜時，無需人工反復平整並加料，由此可避免反復地對蒸鍍腔進行破真空與抽真空的操作，節省了相應的工時，而且可以避免因頻繁地破真空與抽真空而影響真空泵的壽命及工作效率。其五，採用具有所述坩堝的蒸鍍設備進行蒸鍍加工，有利於實現鍍膜加工的自動化或半自動化操作，有利於提高蒸鍍效率。

下面將結合附圖及實施例對本技術方案作進一步詳細說明。

請一併參閱圖1至圖3，本發明第一實施例提供一種坩堝100，其包括一個主體10，一個頂桿20，及一個驅動器30。

所述主體10具有一個收容孔101，所述收容孔101用於盛放柱狀蒸鍍膜料。所述收容孔101的底部開設有一個頂桿孔103。所述頂桿孔103與所述收容孔101相貫通。本實施例中，所述主體10包括一個環形蓋體11，及一個基體13。所述環形蓋體11的中央區域開設有一個第一通孔111。所述基體13為圓柱體結構，所述基體13具有一個開設於其中央區域的中心孔131，一個環繞於所述中心孔131週邊的環形壁133，及一個環繞於所述環形壁133週邊的環形槽135。所述環形蓋體11與所述基體13相配合組成所述主體10，所述第一通孔111與所述中心孔131組成所述坩堝100的收容孔101，所述環形槽135與所述收容孔101相通且由所述環形壁133所間隔，所述頂桿孔103開設於所述中心孔131的底部。所述環形槽135形成圍繞所述收容孔101的空腔，由此，對所述坩堝100進行加熱時，可以使所述坩堝100的主體10內的熱量較為均勻地分佈，有利於盛放於所述收容孔101內的膜料較均勻受熱。

優選地，所述第一通孔111、所述中心孔131、所述收容孔101及所述頂桿孔103均為圓形孔，即所述第一通孔111、所述中心孔131、所述收容孔101及所述頂桿孔103的橫截面均為圓形。而且，所述第一通孔111、所述中心孔131、所述收容孔101及所述頂桿孔103的中心軸同軸。

進一步地，所述環形蓋體11的週邊對稱地開設有多個第一螺紋孔113，所述基體13的週邊開設有多個與所述第一螺紋孔113一一對應的第二螺紋孔137。所述多個第一螺紋孔113及所述多個第二螺紋孔137與多個螺釘(或螺栓)17一一對應配合，使所述環形蓋體11與所述基體13相配合組成所述主體10。本實施例中，所述環形蓋體11以其中心為對稱中心開設有四個所述第一螺紋孔113，對應地，所述基體13開設有四個所述第二螺紋孔137，所述四個第一螺紋孔113及所述四個第二螺紋孔137與四個所述螺釘17一一對應配合。

優選地，所述環形蓋體11與所述基體13均由金屬銅、鉬或者鎢製成，由此可以增強所述坩堝100受熱時的熱傳導性，且可以承受較高的蒸鍍溫度。

進一步地，所述基體13的環形壁133的內部開設有一個環形通道139，所述環形通道139與外部冷卻管19相連通。由此，根據加工過程的使用需要，通過外部冷卻系統(圖未示)，即可將冷卻液，如水或混合液體，經由所述外部冷卻管19通入所述環形通道139內，對所述坩堝100進行冷卻，便於後續加工。

所述頂桿20設置於所述收容孔101的底部且與所述頂桿孔103相配合，所述頂桿20可以在所述頂桿孔103內轉動或移動，以沿所述頂桿孔103進入與所述頂桿孔103相貫通的所述收容孔101內。本實施例中，所述頂桿20為圓柱結構，其與圓形的所述頂桿孔103相配合。

進一步地，所述頂桿孔103的內周面開設有內螺紋105，所述頂桿20的外周面開設有與所述內螺紋105相配合的外螺紋201。由此，所述頂桿20可以在所述頂桿孔103內轉動的同時沿所述頂桿孔103進入所述收容孔101內。

所述驅動器30與所述頂桿20相連接，所述驅動器30驅動所述頂桿20沿所述頂桿孔103朝向或背離所述收容孔101運動，使得盛放於所述收容孔101內的柱狀膜料(圖未示)相對於所述收容孔101的底部被所述頂桿20升起或降低。本實施例中，所述驅動器30為一個電動馬達，其具有一個驅動軸31，所述驅動軸31的直徑小於所述頂桿孔103的直徑，所述驅動軸31與所述頂桿20相連接且其兩者同軸。由此，通過所述驅動器30，即可驅動所述頂桿20沿所述頂桿孔103自動地朝向或背離所述收容孔101運動。

優選地，所述頂桿20在所述驅動器30的驅動下沿著所述頂桿孔103的中心軸朝向或背離所述收容孔101運動。

請參閱圖4，為所述坩堝100盛放柱狀膜料40的示意圖。將所述坩堝100設置於蒸鍍系統(圖未示)內，進行蒸鍍加工時，利用電子槍產生的高能電子束對所述坩堝100內的柱狀膜料40進行加熱，使所述柱狀膜料40表面蒸發並形成膜層於鍍膜表面。經過一段時間的鍍膜加工使得所述坩堝100內的柱狀膜料40被消耗完一部分後，所述柱狀膜料40表面因蒸發形成一些大小不一的坑洞，此時需要對所述柱狀膜料40表面進行平整，以確保蒸鍍加工過程獲得穩定的蒸鍍速率，在鍍膜表面形成品質較佳的膜層。由於所述柱狀膜料40的消耗，平整完後所述柱狀膜料40的表面將會低陷於所述收容孔101，即所述柱狀膜料40的表面低於所述收容孔101的開口，為了有利於柱狀膜料40在受熱過程中蒸發，需要使所述柱狀膜料40的表面與所述收容孔101的開口相平。此時，啟動所述驅動器30，驅動所述頂桿20，即可調節所述柱狀膜料40的表面與所述收容孔101的開口的相對位置關係，確保柱狀膜料40可以較好地受熱蒸發。

請參閱圖5，本發明第二實施例提供一種蒸鍍設備300，其包括一個腔體310，一個傘架320，一個離子源330，一個加熱系統340，及一個坩堝100。

所述腔體310為真空腔體，其通過相連通的真空泵(圖未示)來獲得內部的真空環境。

所述傘架320、所述離子源330、所述加熱系統340及所述坩堝100均設置於所述腔體310的內部。

所述傘架320用於承載待鍍膜元件，並使待鍍膜元件的待鍍表面朝向膜料(即靶材)。本實施例中，所述加熱系統340為電子槍，其用於產生加熱蒸鍍膜料的高能電子束，以在鍍膜加工時使膜料蒸發形成膜料粒子。所述離子源330為等離子體離子源，其用於形成蒸鍍所需的等離子體，等離子體在真空環境中與膜料粒子相碰撞，使膜料粒子獲得額外能量，膜料粒子撞向待鍍表面後將附著於待鍍表面，形成所需的膜層。

本實施例中，所述傘架320設置於所述腔體310的上部，所述離子源330朝向所述傘架320，所述坩堝100的收容孔101(圖未標示)朝向所述傘架320，所述加熱系統340位於所述坩堝100的一側，所述加熱系統340產生的高能電子束在磁場(圖未示)的影響下射向盛放於所述坩堝100內的膜料，由此對所述坩堝100內的膜料進行加熱使膜料蒸發形成膜料粒子。

相對於先前技術，本發明的坩堝具有如下優點：其一，所述坩堝利用驅動器驅動頂桿來升降盛放於坩堝內的柱狀膜料，由此，對消耗完一部分的膜料的表面進行平整後，可以通過控制驅動器自動使坩堝內的膜料表面與坩堝的開口相平，而無需通過人工進行膜料更新。其二，所述坩堝盛放柱狀膜料進行蒸鍍加工，可較好的避免加熱時因受熱不均而造成膜料蒸發速率不一致，影響膜層形成的品質。其三，採用所述坩堝盛放柱狀膜料進行蒸鍍加工時，可以持續進行多次膜料更新，無需頻繁地進行人工加料更新，可避免使膜料混雜雜質，確保鍍膜表面所需膜層的品質。其四，採用所述坩堝盛放柱狀的膜料鍍制多層膜時，無需人工反復平整並加料，由此可避免反復地對蒸鍍腔進行破真空與抽真空的操作，節省了相應的工時，而且可以避免因頻繁地破真空與抽真空而影響真空泵的壽命及工作效率。其五，採用具有所述坩堝的蒸鍍設備進行蒸鍍加工，有利於實現鍍膜加工的自動化或半自動化操作，有利於提高蒸鍍效率。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

10．．．主體

11．．．環形蓋體

13．．．基體

17．．．螺釘

19．．．外部冷卻管

20．．．頂桿

30．．．驅動器

31．．．驅動軸

40．．．柱狀膜料

100．．．坩堝

101．．．收容孔

103．．．頂桿孔

105．．．內螺紋

111．．．第一通孔

113．．．第一螺紋孔

131．．．中心孔

133．．．環形壁

135．．．環形槽

137．．．第二螺紋孔

139．．．環形通道

201．．．外螺紋

300．．．蒸鍍設備

310．．．腔體

320．．．傘架

330．．．離子源

340．．．加熱系統

圖1係本發明第一實施例提供的坩堝的示意圖，所述坩堝包括一個主體。

圖2係圖1所示的坩堝的分解示意圖。

圖3係圖1所示的坩堝的剖視圖。

圖4係圖1所示的坩堝盛放柱狀膜料的示意圖。

圖5係本發明第二實施例提供的具有圖1所示的坩堝的蒸鍍設備的示意圖。

10．．．主體

11．．．環形蓋體

13．．．基體

17．．．螺釘

19．．．外部冷卻管

20．．．頂桿

30．．．驅動器

31．．．驅動軸

100．．．坩堝

101．．．收容孔

111．．．第一通孔

113．．．第一螺紋孔

131．．．中心孔

133．．．環形壁

135．．．環形槽

137．．．第二螺紋孔

201．．．外螺紋

Claims (10)

1. 一種坩堝，其包括：
   一個主體，所述主體具有一個用於盛放柱狀蒸鍍膜料的收容孔，所述收容孔的底部開設有一個頂桿孔，所述頂桿孔與所述收容孔相貫通；
   一個頂桿，所述頂桿設置於所述收容孔的底部且與所述頂桿孔相配合；及
   一個驅動器，所述驅動器與所述頂桿相連接，所述驅動器驅動所述頂桿沿所述頂桿孔朝向或背離所述收容孔運動，使得盛放於所述收容孔內的柱狀膜料相對於所述收容孔的底部被所述頂桿升起或降低。
2. 如申請專利範圍第1項所述之坩堝，其中，所述主體包括一個環形蓋體，及一個基體；所述環形蓋體的中央區域開設有一個第一通孔，所述基體為圓柱體結構，所述基體具有一個開設於其中央區域的中心孔，一個環繞於所述中心孔週邊的環形壁，及一個環繞於所述環形壁週邊的環形槽；所述環形蓋體與所述基體相配合組成所述主體，所述第一通孔與所述中心孔組成所述坩堝的收容孔，所述環形槽形成圍繞所述收容孔的空腔，所述環形槽與所述收容孔相通且由所述環形壁所間隔，所述頂桿孔開設於所述中心孔的底部。
3. 如申請專利範圍第2項所述之坩堝，其中，所述第一通孔、所述中心孔、所述收容孔及所述頂桿孔均為圓形孔，所述頂桿為圓柱結構。
4. 如申請專利範圍第3項所述之坩堝，其中，所述第一通孔、所述中心孔、所述收容孔及所述頂桿孔的中心軸同軸，所述頂桿在所述驅動器的驅動下沿著所述頂桿孔的中心軸朝向或背離所述收容孔運動。
5. 如申請專利範圍第3項所述之坩堝，其中，所述頂桿孔的內周面進一步開設有內螺紋，所述頂桿的外周面進一步開設有與所述內螺紋相配合的外螺紋。
6. 如申請專利範圍第3項所述之坩堝，其中，所述驅動器為一個電動馬達，其具有一個驅動軸，所述驅動軸的直徑小於所述頂桿孔的直徑，所述驅動軸與所述頂桿相連接且其兩者同軸。
7. 如申請專利範圍第2項所述之坩堝，其中，所述環形壁的內部進一步開設有一個環形通道，所述環形通道與外部冷卻管相連通。
8. 如申請專利範圍第2項所述之坩堝，其中，所述環形蓋體的週邊對稱地開設有多個第一螺紋孔，所述基體的週邊開設有多個與所述第一螺紋孔一一對應的第二螺紋孔，所述多個第一螺紋孔及所述多個第二螺紋孔與多個螺釘或螺栓一一對應配合，使所述環形蓋體與所述基體相配合組成所述主體。
9. 如申請專利範圍第1項所述之坩堝，其中，所述環形蓋體與所述基體由金屬銅、鉬或者鎢製成。
10. 一種蒸鍍設備，其中，所述蒸鍍膜設備包括腔體及設置在所述腔體內的如申請專利範圍第1~9任一項所述之坩堝。