真空蒸镀设备用的蒸镀装置[发明专利]

[12]发明专利申请公开说明书

[21]申请号99120229.5

[51]Int.CI7

C23C 14/26

[43]公开日2000年4月5日[22]申请日99.9.23

[21]申请号99120229.5

[11]公开号CN 1249359A

[74]专利代理机构中国专利代理()有限公司

代理人赵辛

[30]优先权

[32]1998.09.24 [33]DE [31]19843818.4[71]申请人莱博德系统股份有限公司

地址联邦德国哈瑙

[72]发明人G·科勒姆 H·诺德特 W·阿赫特纳

权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 3 页

[]发明名称

真空蒸镀设备用的蒸镀装置

[57]摘要

真空蒸镀设备用的蒸镀装置具有一用电加热棒(8)加热的蒸发器(3),它连接在设计为空心体的喷管体(1)上。为了蒸镀,蒸汽从蒸发器(3)流入喷管体(1),并从那里从喷管缝隙(2)流出。

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权 利 要 求 书

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1.真空蒸镀设备用的蒸镀装置，它具有一个用电加热器加热的蒸发器和一个带喷管缝隙的喷管体；上述蒸发器具有熔锅来蒸发被供给的金属，上述喷管缝隙用于排出产生的金属蒸汽；其特征为，喷管体(1)设计成空心体，蒸发器(3)具有一个连接在喷管体(1)上的、形成熔锅的蒸发器壳体(4)。

2.按照权利要求1的蒸镀装置，其特征为，喷管体(1)设计成卧式圆柱体，带蒸发器壳体(4)的蒸发器(3)与喷管体(1)的外周表面部分相连。

3.按照权利要求1或2的蒸镀装置，其特征为，蒸发器壳体(4)被分为加料室(16)和蒸发器室(15)，加料室(16)和蒸发器室(15)在熔融金属浴池(19)的液面(18)下方具有一液体通道(17)。 4.按照至少一项上述权利要求的蒸镀装置，其特征为，喷管体(1)通过隔壁(11)分成具有喷管缝隙(2)的排汽室(13)和与蒸发器(3)连接的进汽室(12)，隔壁(11)具有几个随着横截面中距离蒸发器壳体(4)的间距增大而增大的蒸汽通孔(14)。 5.按照权利要求4的蒸镀装置，其特征为，蒸汽通孔(14)设在隔壁(11)的下侧，形状为向着下侧敞开的槽，不同高度的这些蒸汽通孔(14)的横截面是不同的。

6.按照上述至少一项权利要求的蒸镀装置，其特征为，蒸发器壳体(4)具有一设计为钢管(7)的底板，通过这一钢管(7)与其内壁有间距地插入导电的陶瓷。

7.按照权利要求6的蒸镀装置，其特征为，钢管(7)具有矩形的横截面，加热棒(8)是传统的船形蒸发器。

8.按照上述至少一项权利要求的蒸镀装置，其特征为，设置一加料管(5)用于在蒸发器壳体(4)中输入金属丝形式的待蒸发的金属，该加料管(5)具有一闸门(20)，用来在不输入丝状金属时向外密封蒸发器壳体(4)的内部。

9.按照权利要求8的蒸镀装置，其特征为，闸门(20)是一个可向蒸发器壳体(4)的内部开启的活板。

10.按照上述至少一项权利要求的蒸镀装置，其特征为，设置一关断装置(33)来连接蒸发器(3)和喷管体(1)。

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99120229.5权 利 要 求 书 第2/2页

11.按照上述至少一项权利要求的蒸镀装置，其特征为，蒸发器有一惰性气体接头(22)。

12.按照上述至少一项权利要求的蒸镀装置，其特征为，蒸发器壳体(4)连接在喷管体(1)的端侧。

13.按照权利要求12的蒸镀装置，其特征为，蒸发器壳体(4)连接在喷管体(1)的端侧的、由隔壁(11)构成进汽室(12)的部位。

14.按照权利要求12或13的蒸镀装置，其特征为，蒸发器壳体(4)是圆柱形的，喷管体(1)偏心连接在蒸发器壳体(4)端壁的上侧。

15.按照权利要求12～14中之的蒸镀装置，其特征为，蒸发器壳体(4)和喷管体(1)之间的闸门(20)由在蒸发器壳体(4)上连接喷管体(1)的回转阀构成。

16.按照权利要求12～15中至少一项的蒸镀装置，其特征为，在蒸发器壳体(4)的两端侧设置两个托住蒸发器壳体(4)的翼缘板(24，25；26，27)，用作电流供给，其中，翼缘板(26，27)有一个接地，另一些翼缘板(24，25)与电源相连，在翼缘板(24，25；26，27)的两个端侧之间沿着蒸发器壳体(4)在其外侧有加热金属丝(8)。 17.按照权利要求16的蒸镀装置，其特征为，加热金属丝(28)被一与蒸发器壳体(4)同轴设置的钢板外壳包住。

18.按照权利要求16或18的蒸镀装置，其特征为，加热金属丝(28)为螺旋形，并且设置在向着蒸发器壳体(4)敞开的绝缘体(30)中，后者具有比加热金属丝(28)的匝的直径小的横截面。

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说 明 书

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真空蒸镀设备用的蒸镀装置

本发明涉及一种真空蒸镀设备用的蒸镀装置。该蒸镀装置具有一个用电加热器加热的蒸发器和一个带喷管缝隙的喷管体；所述蒸发器具有熔锅用来蒸发输入的金属，上述喷管缝隙用来排出所产生的金属蒸汽。

为了蒸镀例如铝、铜或具有高熔点的其它金属，通常在真空室中设置所谓的船形蒸发器，该船形蒸发器由导电的陶瓷组成并流过电流，用来蒸发供给的金属。船形蒸发器分别通过车槽形成待蒸发金属的熔锅。其中，船形蒸发器上方的空腔是完全敞开的，因此，其内蒸发的金属直接到达在船形蒸发器上方通过的薄膜上，并可以在那里通过冷凝而沉积。这种敞开式蒸镀装置只能用于低蒸汽压力的金属，因为只有蒸汽大部分向上指向地朝着基质上升。然而，涂敷装置的相当大的区域有蒸汽到达并由此清洁。由此导致设备经常性停止，并必须清洁，因此不可能有长的不中断的工作时间。

已知的锌蒸镀装置在一个大容积的蒸发器壳体中设置一个带待蒸发的金属的熔锅。熔锅的加热间接地由陶瓷体中的加热螺旋线实现。蒸发器壳体向上由一个设计为板或条的喷管体覆盖，该喷管体具有可以通过蒸汽而到达待涂敷薄膜的喷管缝隙。喷管缝隙必须如同待涂敷的薄膜的宽度那么长，因为要涂敷的薄膜在喷管缝隙上通过。因此，蒸发器壳体必须相当的宽，从而具有大的容积。

这种大容积的蒸镀装置使得其加热时间要长于在涂敷设备中产生所需真空的时间。因此，蒸镀装置首先必须由隔板封闭并加热，然后就可以开始薄膜的蒸镀。在高的蒸镀速率时，在隔板上沉积有很多的金属，这些金属会从隔板上落下并会完成或部分封住喷管缝隙。大容积蒸镀装置的其它缺点在于，蒸镀速率的调节惰性很大，这是因为这种蒸镀装置有大的质量以及在其内要蒸发的金属有大的质量，还在于这种蒸镀装置中的温度只能间接地在加热管的外壁测量。这种蒸镀装置附加的问题在于，由于磨损而出现短的维修循环和绝缘缺陷或点燃的等离子体。此外，熔化新的锌以及必需去除氧化皮和对液态锌的处理是危险和费时的。

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99120229.5说 明 书 第2/5页

本发明的任务在于提出一种上述类型的蒸镀装置，使其蒸镀速率可以尽可能迅速地改变并使蒸发的金属的污染尽可能的小，在设备不停机状态工作时间尽可能长。

上述任务按照本发明是这样解决的，即喷管体被设计成空心体，蒸发器具有一个连接在该喷管体上的构成熔锅的蒸发器壳体。 通过本发明的将蒸发器壳体和喷管体的分开实现了功能的分开。蒸发器只有产生金属蒸汽的任务，而喷管体只有将输给它的金属蒸汽在所需的横截面上分布并排出的任务。这种功能上的分开使得蒸发器可以设计成小的体积，这样它只必须包含很小的金属量作为金属溶液，因此可以很好地调节和快速改变蒸镀速率。因为蒸发器壳体同时构成待蒸发的金属的熔锅，因此，液态金属的温度可以直接在蒸发器壳体上测量，这样就可以快速改变蒸镀的速率，从而有利于控制和良好的调节。

按照本发明的一个有利的改进结构，如果将喷管体设计成卧式的圆柱体，带壳体的蒸发器与喷管体圆周面的一部分相连，则蒸镀装置的结构可以设计得特别简单，而对于较小的蒸镀速率其尺寸完全足够。

通过输入待熔化和待蒸发的金属就可以喷镀液态金属。按照本发明的另一改进结构，如果蒸发器壳体被分成一个加料室和一个蒸发器室，而且加料室和蒸发器室在已熔化的金属溶液的液面下方具有液体连通，则上述喷管可以不到达要蒸镀的基质。

如果喷管体通过一隔壁被分成一具有喷管缝隙的排汽室和一与蒸发器容器相连的进汽室，并且如果该隔壁具有多个随着距蒸发器的间距增大横截面增大的蒸汽通孔，则即使在喷管体很宽时，在喷管缝隙的整个宽度上也可实现蒸汽的均匀排出。

如果蒸汽通孔在隔壁的下侧设有形状为朝下侧敞开的槽，并且蒸汽通孔的横截面在其不同的高度是不同的，则隔壁可设计得尤其的简单并可以很简单地适应不同的要求。

如果蒸发器壳体具有设计为钢管的底板，并且通过该钢管与其内壁间隔地插入由导电的陶瓷制成的加热棒，则可实现对蒸发器的最佳加热。这种加热的作用可与辐射加热相比较。此外，由于钢管小的横截面而可使钢管快速达到磁饱和，由此而导致高的电损耗和钢管的剧

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99120229.5说 明 书 第3/5页

烈加热。因此，本发明的加热不仅起到辐射加热而且起到感应加热的作用。

如果钢管具有矩形的横截面，而且加热棒是普通的船形蒸发器，则为了形成加热可以使用对船形蒸发器适用的、因此相当昂贵的可买到的构件。

如果为了结束蒸镀过程而不再向蒸发器供给材料，或者在新的材料以金属丝的形式引入期间，可以这样来避免蒸汽通过蒸发器中的输入金属所需的孔的排出，即为了输入以金属丝形式的待蒸发的金属，在蒸发器壳体中设置一输入管，该输入管具有一个在不插入丝状金属时不向外封闭蒸发器壳体内部的闸门。

如果闸门被设计成向蒸发器壳体的内部开启的活板，则该闸门的结构尤其简单。

在涂敷设备较大时，需要的蒸镀装置这么大，即蒸镀装置的加热时间要明显长于整个涂敷设备的抽出时间。在上述情况中，按照本发明的一个改进结构，如果在蒸发器和喷管体之间设备一个关断装置，则蒸镀装置可以在正常的压力下加热。

在正常压力下加热蒸镀装置时可以这样按简单的方式来阻止因泄漏而使空气流入蒸镀装置中，即蒸发器具有一个惰性气体接口。这样可以使蒸发器内部在与蒸镀设备连接之前保持超压，这样，即使在小的泄漏时也不会有与待蒸发的金属起反应的氧气流入蒸发器中。 对于较高的蒸镀速率，蒸发器壳体连接在喷管体的端侧的这种结构被证明是有利的。在这种结构中设置较大的蒸发器也会出现空间问题。

在喷管缝隙的整个长度上均匀地排出蒸汽也可以按简单的方式这样来实现，即蒸发器壳体连接在由隔板构成进汽室的喷管体端壁的那部分上。

为了进一步简化蒸镀装置的结构，有利的是蒸发器壳体为圆柱形，喷管体偏心地连接在蒸发器壳体端壁的上侧。

按照本发明的另一改进结构，如果在蒸发器壳体和喷管体之间的闸门由在蒸发器壳体上的喷管体之后的旋转阀构成，则用很小的费用新可实现蒸发器壳体与喷管体的分开。

在圆柱形的蒸发器壳体中，加热可以结构简单地这样实现，即在

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99120229.5说 明 书 第4/5页

蒸发器壳体的两端侧设置两个托住蒸发器壳体的凸缘板作为输入电流之用，其中一个端侧的凸缘板接地，而另一凸缘板与电网相连，在两个端侧的凸缘板之间沿着蒸发器壳体在其外侧布置加热金属丝。 由于在涂敷设备工作时蒸镀装置在真空下工作，加热金属丝只能向蒸发器壳体传递辐射热。如果加热金属丝被与蒸发器壳体同轴设置的钢板外壳围住，则朝向反侧的辐射热被朝蒸发器壳体反射。 如果加热金属丝设计成螺旋形，并且分别设置在朝着蒸发器壳体敞开的绝缘体中，后者具有比加热金属丝的匝的直径小的横截面。 本发明允许有不同的实施例，其中的几个示意表示在附图中并在下面说明。附图表示： 图1  本发明的蒸镀装置第一实施例的立体图， 图2  蒸镀装置的另一实施例下部的剖面图， 图3  蒸镀装置的第三实施例的立体图， 图4  按照图3的蒸镀装置的横截面。

图1中作为整体表示的蒸镀装置尤其用于涂膜设备中的锌的蒸镀，它具有一管状的喷管体1。喷管体1在其外壳表面具有纵向延伸的喷管缝隙2，在设备工作时从中流出涂覆薄膜用的蒸汽。在喷管体1的下侧固定着带外壳4的蒸发器3。蒸发器外壳4具有一倾斜设置的供料管5，待熔化的金属以金属丝6的形式通过供料管5供入蒸发器3中。为了加热，蒸发器外壳4的底部设计成横截面为矩形的钢管7，由导电陶瓷制成的加热棒8穿入其中。为了加热蒸发器3，电能通过加热棒8从加热棒8的端子9流向另一端子10。这里的加热棒8是指传统的船形蒸发器。

喷管体1由一个倾斜设置的用虚线表示的隔壁11分隔成进汽室12和排汽室13。其中，隔壁11是这样指向的，即蒸发器3只与进气室11连接，而喷管缝隙2只与排汽室13连接。在隔壁11的下侧并排设置几个蒸汽通道14。从蒸发器3流入进汽室12的蒸汽可以通过上述通道流入排汽室13。为了达到蒸汽的均匀分配，不同高度的蒸汽通道14的横截面愈大，则蒸汽通道距蒸发器3的间距就愈大。 为避免流入喷管1内的蒸汽在那里凝结，喷管体1在其两端分别具有一个电接头34，35。这样可以通过流过喷管体1的强电流使喷管体的温度始终高于蒸发物的溶点温度的约100℃。

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在图2的实施例中，蒸发器外壳4分成蒸发器室15和加料室16。只有蒸发器室15与喷管体1相连。液体通道17连接加料室16与蒸发器室15。液体通道17设置得很低，使得它始终位于蒸发器外壳4中的金属浴液19的液面18的下方。在这一实施例中，加料管5通入加料室16的内部，这样，供入的金属丝6在加料室16中熔化。这些熔融金属经液体通道17到达蒸发器室15，在那里通过加热棒8的作用使金属蒸发并到达喷管体。上述加热棒8在本实施例中横向于喷管体1。在加料室6有加料管5通入的位置设置一个闸门20，它由一个绕铰链21转动的活板构成。闸门20沿关闭方向张紧，则当拉出金属丝6时加料管5被强行关闭。这样就阻止了空气侵入加料室16。如果蒸发器3不处于真空状态并与喷管体1分开加热时，蒸发器3的外壳4上的惰性气体接头22可以输入惰性气体。

在图3的实施例中，蒸发器外壳4被设计成圆柱形并被设置在喷管体1之前。因此，在本实施例中，蒸发器外壳4中产生的蒸汽经通孔23轴向流入喷管体1。该喷管体1可与图1的相比，也具有图1所示的隔壁11。因此，蒸汽首先到达只在图1中表示的进汽室12，并从那里到达排汽室13而流向喷管缝隙2。在蒸发器外壳4的两个端侧附近，分别有两个翼缘板24，25；26，27局部托住蒸发器外壳。在蒸发器外壳4的端侧上的成对翼缘板24，25；26，27之间拉紧螺旋加热金属丝28，这样，电能可以从翼缘板24，25经由加热金属丝28流向翼缘板26，27。

从图4可以看到，蒸发器外壳4被一同轴的钢板外壳29包住。在钢板外壳29和蒸发器外壳4之间的环形腔中设置有径向方向的绝缘体30。在这一实施例中，每个绝缘体30具有两个向着蒸发器外壳4敞开的槽31，32，它们安装各自的螺旋结构的加热金属丝28。 在图4中也可看到扇形的通孔23。蒸发器壳体4中产生的蒸汽经由此通孔到达图3中所示的喷管体1中。设计成旋转阀的关断装置33可以在通孔23前面转动，从而中断蒸发器壳体4与喷管体1的连接。其中，上述的旋转阀为一扇形元件。

在本实施例中，金属丝6的供给可以如同图1和2那样经加料管5进行，然而，这时的加料管是设置在蒸发器外壳4的前端侧。

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说 明 书 附 图

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图1

图2

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99120229.5说 明 书 附 图 第2/3页

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99120229.5说 明 书 附 图 第3/3页

图4

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