一种离子源设备和镀膜系统的制作方法
未命名
09-24
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1.本技术涉及真空镀膜技术领域,特别是涉及一种离子源设备和镀膜系统。
背景技术:
2.镀膜系统包括镀膜机和离子源设备。镀膜机是一种用于给待镀膜件镀膜的设备,主要是将离子按照一定的要求铺设在基片上,离子源设备是一种提供离子的主要设备。
3.现有技术中,离子源设备主要采用加热灯丝的形式,释放出热量,然后与惰性气体反应使气体的原子转化为离子的形式,然后释放到镀膜机的腔室中由镀膜机驱使离子铺设在基片上。
4.现有的离子源设备由于长时间加热灯丝,灯丝电阻偏大,所以不仅是放出电子,还会释放出大量的热,导致离子源设备内部和壳体温度上升过高过快,壳体温度过高,容易使离子源设备中的一些软质材料,诸如密封橡胶圈或者塑料外壳等发生变形,从而导致失效。腔室中温度过高不利于离子的正常运动,容易发生热膨胀等后果。从而影响离子源设备的使用寿命。
技术实现要素:
5.基于此,有必要针对目前离子源设备对外界电源要求较高的问题,提供一种离子源设备,包括:
6.第一壳体,具有第一顶板、第一底板和第一侧壁,第一顶板和第一底板相对设置并均与第一侧壁连接,三者围设出第一腔室;第一底板和第一侧壁设有联通的第一通道;
7.冷却管,冷却管与第一壳体固定连接,并与第一通道联通,冷却管用于向第一通道中供给冷却液;
8.灯丝,位于第一腔室中并与第一壳体固定连接;
9.电极,与灯丝电连接。
10.在其中一个实施例中,还包括第二壳体,第二壳体具有第二顶板、第二底板和第二侧壁,第二顶板和第二底板相对设置并均与第二侧壁连接,三者围设出具有第二腔室,第二底板和第一顶板沿二者的厚度方向固定连接;
11.第一顶板设有第一通孔,第二底板设有第二通孔,第一通孔和第二通孔联通,以使第二腔室与第一腔室联通;
12.其中,第二顶板中设有第二通道,第二通道与第一通道联通。
13.第二腔室具有磁场,磁场被配置为能够提供离子进入镀膜机的动力。
14.在其中一个实施例中,第二侧壁沿周向缠绕有电磁线圈,电磁线圈通过导电形成磁场。
15.在其中一个实施例中,电极的至少部分区域位于第一腔室中,并与第一腔室的内壁固定连接;其中,电极包括至少三个可通电的端子,端子与灯丝导电连接。
16.在其中一个实施例中,灯丝具有多根,多根灯丝依次导电连接。
17.在其中一个实施例中,还包括支撑柱,支撑柱一端与第一腔室的内壁固定连接,另一端与灯丝固定连接。
18.在其中一个实施例中,第一底板与第一侧壁可拆卸连接,灯丝与电极均与底板固定连接。
19.本技术提供一种镀膜系统,包括镀膜机和上述任一实施例中提供的离子源设备,离子源设备被配置为安装在镀膜机的外部并与镀膜机的腔室底板固定连接;
20.腔室底板设有第三通孔,第三通孔联通第一腔室和镀膜机的內部,以使离子进入镀膜机的内部。
21.在其中一个实施例中,还包括阳极部,阳极部位于镀膜机内部并与离子源设备相对设置。
22.本技术提供的离子源设备,通过电极与外界的电源连接给灯丝加热产生电子和热量,然后通过冷却管向第一壳体的壳体壁中通入冷却液,实现冷却第一壳体的第一顶板、第一底板和第一侧壁的作用,从而降低了离子源设备的壳体温度,有利于防止内部密封圈等橡胶材质的变形失效和内部温度过高影响气压等不利后果。
附图说明
23.图1为离子源设备的结构示意图。
24.图2为第一腔室的空间结构图。
25.图3为离子源设备的半剖面图。
26.图4为离子源设备的正视图。
27.附图标记:离子源设备100;第一壳体110;第一顶板111;第一底板112;第一侧壁113;第一腔室114;第一通道115;供气管116;冷却管120;灯丝130;支撑柱131;电极140;端子141;第二壳体150;第二顶板151;第二底板152;第二侧壁153;第二腔室154;电磁线圈155。
具体实施方式
28.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术。但是本技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似改进,因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。
29.在本技术的描述中,需要理解的是,若有出现这些术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等,这些术语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技术和简化描述,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技术的限制。
30.此外,若有出现这些术语“第一”、“第二”,这些术语仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中,若有出现术
语“多个”,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
31.在本技术中,除非另有明确的规定和限定,若有出现术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等,这些术语应做广义理解。例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;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或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
32.在本技术中,除非另有明确的规定和限定,若有出现第一特征在第二特征“上”或“下”等类似的描述,其含义可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
33.需要说明的是,若元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。若一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。如若存在,本技术所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施方式。
34.离子源设备100是一种产生电子使气体电离形成离子,并将离子驱动至镀膜机内部,最后覆盖在待镀基片的表面的设备。目前,离子源设备100产生电子的通常做法是给离子源设备100中的灯丝130通电加热,使灯丝130产生热电子,热电子和腔室中的惰性气体反应从而生成离子,离子运动至镀膜机的真空腔室中,通过镀膜机的驱动覆盖在待镀膜件上。由于在通电过程中灯丝130会释放大量的热,所以离子源设备100内部温度会急剧升高,从而对离子源设备100的外壳以及内部温度分布产生不利影响,比如外壳中含有橡胶密封圈有可能融化失效,离子在高温环境下有可能对离子源设备100产生热膨胀,从而影响到设备的使用寿命。
35.本技术提供一种新的离子源设备100,参阅图1~图4,具体包括第一壳体110、冷却管120、灯丝130和电极140。其中,第一壳体110包括第一顶板111、第一底板112和第一侧壁113,第一顶板111和第一底板112相对设置并均与第一侧壁113连接,三者围设出第一腔室114。第一底板112和第一侧壁113设有联通的第一通道115。冷却管120与第一壳体110固定连接,并与第一通道115联通,冷却管120用于向第一通道115中供给冷却液;灯丝130位于第一腔室114中并与第一壳体110固定连接。电极140与灯丝130电连接。
36.具体的请参阅图2和图3,第一底板112是具有一定厚度的板状物,可以是法兰也可以是不锈钢板。第一底板112上按照一定的线路设有管道,第一底板112可以有两块板状物组合而成,在两块板状物上开设出对称图形的管槽,两者面对面拼接,则两个管槽合并形成一条管道。或者在完整的第一底板112开设管道,根据加工机床的水平决定管道是直线还是曲线。在管道的第一个开口则位于第一底板112的外周面或者是下底面上以方便接通外界的供水装置,第二个开口则通向第一侧壁113的管道中。
37.第一侧壁113同样开设有通道,第一侧壁113的壁体中的通道可以是空心夹层而不是严格的圆柱形通道,只要能让冷却液流过第一侧壁113的表面即可。参阅图2,第一侧壁
113同样可以有两个同心但半径不同的子侧壁组成,包括两个子侧壁和二者之间的空心夹层。
38.从图1中可以看出,第一底板111中的管道两个开口均在第一底板111的外周面上,其中一个开口连接外部的冷却管116;另一个则通过塑料水管等软质管道联通第一侧壁113中的管道。
39.第一侧壁113也可以设有正常形状的管道,比如截面为圆形或者方形等形状。为了加工方便简单,直线物体上开孔比曲线物体上开工成本更低,所以第一侧壁113可以设置为矩形或者别的多边形。若第一侧壁113为圆柱形,可以有多个曲线型板状物焊接等方法拼接而成,不妨参考一下微积分,完整的360
°
的圆柱钻孔比较困难,但是将其分割出多块然后分别对其钻孔则较为简单,最后将多块拼接起来使得各自钻的孔衔接起来形成联通的管道即可。
40.同样的,第一侧壁113上的管道有两个开口,第一个开口与第一底板112上的管道联通,第二个开口可以通向排水装置,也可以用来冷却第二壳体150的第二底板152和第二侧壁153。
41.冷却管120可以通入冷却水,也可以通入带有溶质的冷却液,溶质可以为乙二醇等吸收热量较快的物质,浓度则可以是15%~40%,温度为10摄氏度~35摄氏度之间。根据不同的需要可以做适应性的修改。
42.本技术提供的离子源设备100通过电极140与外界的电源连接给灯丝130通电产生电子和热量,然后通过冷却管120向第一壳体110的壳体壁中通入冷却液,实现冷却第一壳体110的第一顶板111、第一底板112和第一侧壁113的作用,从而降低了离子源设备100的壳体温度,有利于防止内部密封圈等橡胶材质的变形失效和内部温度过高影响气压等不利后果。
43.当然,离子源设备100还包括供气管116,为第一腔室114中提供惰性气体,比如氩气,还包括由于属于现有技术对此已经比较成熟,所以在此不再赘述。
44.参阅图1,在其中一个实施例中,还包括第二壳体150,第二壳体150具有第二顶板151、第二底板152和第二侧壁153,第二顶板151和第二底板152相对设置并均与第二侧壁153连接,三者围设出具有第二腔室154,第二底板152和第一顶板111沿二者的厚度方向固定连接。第一顶板111设有第一通孔,第二顶板151设有第二通孔,第一通孔和第二通孔联通,以使第二腔室154与第一腔室114联通。其中,第二底板152设有联通的第二通道,第二通道和第一通道115联通。
45.由于第二底板152的结构与第一底板111的类似,所以管道的设置方法也是趋同的,在此就不再赘述了。从图1中可以看出,第一侧壁113中的第一通道115联通通过冷却管120联通于第二底板152,以方便对第二底板152的冷却。
46.在其中一个实施例中,第二腔室154具有磁场,磁场被配置为能够提供离子进入镀膜机的动力。
47.布置磁场的方法有两种,设置永磁体或者采用通电线圈,本技术提供的离子源设备100中的第二侧壁153沿周向缠绕有电磁线圈155,电磁线圈155通过导电形成磁场。通过电流的大小改变,可以改变磁场的大小以及方向,相对于永磁体,采用通电线圈更有利于在离子源加热过程中控制离子通过第二腔室154的数量与速度。
48.参阅图2,在其中一个实施例中,电极140的至少部分区域位于第一腔室114中,并与第一腔室114的内壁固定连接;其中,电极140包括至少三个可通电的端子141,端子141与灯丝130导电连接。
49.优选的,在其中一个实施例中,灯丝130具有多根,多根灯丝130依次导电连接,多根灯丝140可以提供更大的电子,同时灯丝价格较低,使用多根成本较低,但是不需要频繁拆卸更换,有利于维持设备整体的密封性。
50.在其中一个实施例中,还包括支撑柱131,支撑柱131一端与第一腔室114的内壁固定连接,另一端与灯丝130固定连接。
51.具体的,本技术提供的电极140上有四个端子141,以增大容错率,在离子源设备100的第一底板112上开一孔使得电极140的四个馈针可以插入,再从内部将馈针裸露在外部的部分套上陶瓷环绝缘保护,顶部连接两个两位陶瓷接线端子141,再在底部开四个孔用于安装支撑灯丝130的四个支撑柱131用于支撑灯丝130,三根灯丝130以螺丝螺纹紧固的方式固定在支撑柱131之上并且连接处导电。实际通电使用时,当外接电源为直流源时,可以根据需求用导线任意连接三个端子141和任一两个支撑柱131,将灯丝130串联即可;当外接电源为交流源时,灯丝130以三角形方式连接,再用导线分别将三个端子141与两根灯丝130的任意的三个位置处连接,形成交流电的经典的三角形接法。当然若是其中两根连接在灯丝130的两个最外端,则可以使灯丝完整位于电路中。
52.参阅图2,在上述实施例中,四个支撑柱131在第一底板112上的投影视作4个点,4个点依次连接形成一个梯形,以利于三根灯丝130在第一腔室114中的空间分布,不将三根灯丝130依次首尾相连的原因是在串联的时候有可能会导致灯丝130发生并联情况从而导致总的电阻下降从而降低电子的产出。
53.本技术提供了三根灯丝130,但本质上和一根灯丝130并无区别,只是三根灯丝130串联形态下电阻更大,释放的热离子和热量更多。从图2中可以看出,三根灯丝130形状类似于三角形,但实际上与三角形的角度无关,只要三个连接处形成两条导电线路即可。所以将三个端子141均连接在一根灯丝130上的任意三个位置,以三个位置为三个顶点,该灯丝130本质上也构成了三角形状,无非是三条边夹角为180
°
。
54.在其中一个实施例中,第一底板112与第一侧壁113可拆卸连接,灯丝130与电极140均与第一底板112固定连接。
55.具体的,第一底板112为法兰,与第一侧壁113通过螺栓连接并安装有密封圈防止漏水,灯丝130和电极140均与第一底板112固定连接可以实现一体拆卸,方便灯丝130连接方式的更改和后续的维修和更换。
56.本技术提供一种镀膜系统,包括镀膜机(附图未展示)和离子源设备100,离子源设备100被配置为安装在镀膜机的外部并与镀膜机的腔室底板固定连接。
57.现有技术中,由于离子源设备100在镀膜机的真空腔室的内部,离子源设备100所占的空间不可避免地会对真空腔室内的结构布局产生较大影响,不利于真空镀膜机真空腔室的设计,并会显著增大真空腔室的体积。另外,由于真空电极140与离子源设备100主体分离,因此需要在真空腔室底板上开孔以用于真空电极140的安装,这又大大增加了真空腔室底板设计的复杂度,同时在腔室内连接的电缆、气管由于要满足高真空、洁净、高温的工作条件,使得离子源设备100的成本大大提高,并且这些连接又占用了真空腔室的内部空间。
本技术提出的将离子源设备100安装于镀膜机外侧的方案可以有效减少镀膜机真空腔室的大小和真空腔室底板的设计复杂度,若不准备改变真空腔室的大小,也可以将待镀膜片防止在原先离子源设备100在镀膜机内部的位置处,以保证待镀膜片和离子源设备100之间的距离不发生太大的变化,从而方便离子的运动。
58.镀膜机的真空腔室底板设有第三通孔,第三通孔联通第一腔室114和镀膜机的內部,以使离子进入镀膜机的内部。这一点比较容易理解,底板下方是第二腔室154,第二腔室154下方通过第二底板152和第一顶板111的通孔与第一腔室114联通。从而实现离子可以顺利进入镀膜机的真空腔室中。
59.在其中一个实施例中,还包括阳极部(附图未展示),阳极部位于镀膜机内部并与离子源设备100相对设置。
60.具体的,以竖直方向为例,最下侧为离子源设备100的第一腔体,往上分别是第二腔体,镀膜机的真空腔室的底板,阳极部位于底板的上方,由于离子运动需要动能,且自身携带电子,属于阴极,阳极环可以吸引离子,为离子进入镀膜机提供动力。
61.本技术提供的一种离子源设备100尺寸如下,离子源设备100安装于真空腔室外侧的下部,与真空腔室的底板垂直安装,底板外侧距离子源设备100的第一底板112(不包含真空电极及其接头)垂直距离244mm,距电极140的底部垂直距离310mm(不含电缆接头),距电极140的接头底部垂直距离358mm,离子源设备100除去供气管116、冷却管120接头部分,最宽部分165mm。
62.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
63.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本技术构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本技术的保护范围。因此,本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。
技术特征:
1.一种离子源设备,其特征在于,包括:第一壳体(110),具有第一顶板(111)、第一底板(112)和第一侧壁(113),所述第一顶板(111)和所述第一底板(112)相对设置并均与所述第一侧壁(113)连接,三者围设出第一腔室(114);所述第一底板(112)的壁中和所述第一侧壁(113)的壁中设有联通的第一通道(115);冷却管(120),所述冷却管(120)与所述第一壳体(110)固定连接,并与所述第一通道(115)联通,所述冷却管(120)用于向所述第一通道(115)中供给冷却液;灯丝(130),位于所述第一腔室(114)中并与所述第一壳体(110)固定连接;电极(140),与所述灯丝(130)电连接。2.根据权利要求1所述的离子源设备,其特征在于,还包括第二壳体(150),所述第二壳体(150)具有第二顶板(151)、第二底板(152)和第二侧壁(153),所述第二顶板(151)和所述第二底板(152)相对设置并均与所述第二侧壁(153)连接,三者围设出具有第二腔室(154),所述第二底板(152)和所述第一顶板(111)沿二者的厚度方向固定连接;所述第一顶板(111)设有第一通孔,所述第二底板(152)设有第二通孔,所述第一通孔和所述第二通孔联通,以使所述第二腔室(154)与所述第一腔室(114)联通;其中,所述第二顶板(151)中设有第二通道,所述第二通道与所述第一通道(115)联通。3.根据权利要求2所述的离子源设备,其特征在于,所述第二腔室(154)具有磁场,所述磁场被配置为能够提供离子进入镀膜机的动力。4.根据权利要求3所述的离子源设备,其特征在于,所述第二侧壁(153)沿周向缠绕有电磁线圈(155),所述电磁线圈(155)通过导电形成所述磁场。5.根据权利要求1所述的离子源设备,其特征在于,所述电极(140)的至少部分区域位于所述第一腔室(114)中,并与所述第一腔室(114)的内壁固定连接;其中,所述电极(140)包括至少三个可通电的端子(141),所述端子(141)与所述灯丝(130)导电连接。6.根据权利要求1所述的离子源设备,其特征在于,所述灯丝(130)具有多根,多根所述灯丝(130)依次导电连接。7.根据权利要求1所述的离子源设备,其特征在于,还包括支撑柱(131),所述支撑柱(131)一端与所述第一腔室(114)的内壁固定连接,另一端与所述灯丝(130)固定连接。8.根据权利要求1所述的离子源设备,其特征在于,所述第一底板(112)与所述第一侧壁(113)可拆卸连接,所述灯丝(130)与所述电极(140)均与所述底板固定连接。9.一种镀膜系统,其特征在于,包括镀膜机和权利要求1-8中任一所述的离子源设备,所述离子源设备被配置为安装在所述镀膜机的外部并与所述镀膜机的腔室底板固定连接;所述腔室底板设有第三通孔,所述第三通孔联通所述第一腔室(114)和所述镀膜机的內部,以使离子进入所述镀膜机的内部。10.根据权利要求9所述的镀膜系统,其特征在于,还包括阳极部,所述阳极部位于所述镀膜机内部并与所述离子源设备相对设置。
技术总结
本申请涉及一种离子源设备和镀膜系统,离子源设备包括、冷却管、灯丝和电极。其中,第一壳体具有第一顶板、第一底板和第一侧壁,第一顶板和第一底板相对设置并均与第一侧壁连接,三者围设出第一腔室;第一底板和第一侧壁设有联通的第一通道。冷却管与第一壳体固定连接,并与第一通道联通,冷却管用于向第一通道中供给冷却液。灯丝位于第一腔室中并与第一壳体固定连接。电极与灯丝电连接。本申请提供的离子源设备,通过电极与外界的电源连接给灯丝加热产生电子和热量,然后通过冷却管向第一壳体的壳体壁中通入冷却液,实现冷却第一壳体的作用,从而降低了离子源设备的壳体温度,有利于延长设备的使用寿命。延长设备的使用寿命。延长设备的使用寿命。
技术研发人员:任翼 余桂龙 张殷 孙紫娟 何龙
受保护的技术使用者:苏州岚创科技有限公司
技术研发日:2023.08.04
技术公布日:2023/9/22
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