《真空蒸鍍源加熱系統和真空蒸鍍系統》是北京精誠鉑陽光電設備有限公司於2013年3月6日申請的專利，該專利的公布號為CN104302806A，授權公布日為2015年1月21日，發明人是J·馬蒂亞松、M·克辛格、F·克勞澤、T·阿爾格倫、S·施泰因貝格。
《真空蒸鍍源加熱系統和真空蒸鍍系統》涉及一種真空蒸鍍源加熱系統並且涉及具有該加熱系統的真空蒸鍍系統。所述真空蒸鍍源加熱系統能夠安裝到真空蒸鍍系統中並且包括：設計用於加熱蒸鍍源的加熱元件（1），與加熱元件電連線的用於向加熱元件（1）提供電能的電源供應元件（2）；將電源供應元件（2）電連線到加熱元件的連線件（3），從而使電源供應元件以彈性的方式機械安裝到連線件（3），並且由此使得連線件包括由彈性的碳材料製成的彈簧元件（31）。
2020年7月14日，《真空蒸鍍源加熱系統和真空蒸鍍系統》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
（概述圖為《真空蒸鍍源加熱系統和真空蒸鍍系統》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：真空蒸鍍源加熱系統和真空蒸鍍系統
- 申請人：北京精誠鉑陽光電設備有限公司
- 申請日：2013年3月6日
- 申請號：2013800141107
- 公布號：CN104302806A
- 公布日：2015年1月21日
- 發明人：J·馬蒂亞松、M·克辛格、F·克勞澤、T·阿爾格倫、S·施泰因貝格
- 地址：北京市北京經濟技術開發區錦繡街7號
- Int. Cl.：C23C14/26(2006.01)I、C23C14/24(2006.01)I、H01R4/26(2006.01)I
- 代理機構：中原信達智慧財產權代理有限責任公司
- 代理人：周亞榮、安翔
- 優先權：102012102210.0 2012.03.15 DE
- PCT申請數據：PCT/EP2013/054481 2013.03.06
- PCT公布數據：WO2013/135537 EN 2013.09.19
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
真空蒸鍍依賴於對源材料的加熱，使源材料在特定的蒸發溫度蒸發並且凝結在基片上，基片與源材料一起放置在真空中。源材料可以放置在由電阻絲加熱的坩堝中，或者可以使電阻絲自身構成容納源材料的容器。電阻絲通常是由耐熱性導電材料製成，並且與電流供應源連線。還可以使用其它用於加熱源材料的設計。然而，在所有情況中均通過電源元件向加熱元件供應電流，加熱元件可以是導線或者其它某些剛性引線。
經常發生在加熱元件和電源元件之間的剛性接觸問題由它們之間的溫度差所導致。通常，由靠近或者位於加熱元件接觸點上的絕緣體覆蓋電源元件。然而，如果觸點本身冷於加熱元件，蒸發的原材料還可能凝結在觸點或者電源元件上，並且導致短路。另一方面，如果觸點保持高溫，由於熱膨脹可能導致其拱起，使接觸變得不可靠。
解決該問題的一種方法是，如前所述通過直接接觸加熱元件的絕緣件，以及通過同時加熱其中電源元件暴露在外的觸點自身來保護電源元件。可以使其維持在700至1500攝氏度中的任何溫度或者更高的溫度。此外，為了避免由熱膨脹造成的任何接觸失效，通過彈簧在電源元件和加熱元件之間的觸點上施加壓力，由此抵消溫度膨脹的影響。
一種這樣的設計在WO 2010/019218 A2中得到了描述。其中描述的系統包括加熱器，並通過金屬電源條帶供應電流到該加熱器。所述電源條帶夾在接觸墊圈和導電墊圈之間。通過壓力銷將電源條帶和兩個墊圈一同推向加熱器。為了施加的可靠接觸壓力，通過高溫分解氮化硼製成的平彈簧對壓力銷進行載入。在WO 2010/019218 A2公開的配置中，氮化硼彈簧只能夠用作間接的壓力元件，用於將電能帶條推向加熱器的觸點。因為氮化硼本身不是導電材料，由氮化硼製成的彈簧自身不能用於導電。這會使得加熱系統的設計靈活性更少。
可能考慮不同的設計，在電源線和加熱器之間設定彈簧支撐接觸，其具有鎢彈簧。然而，當在壓力下且在某溫度之上進行加熱時，鎢會具有蠕變的缺點。因此，在高溫下，鎢彈簧很快失去彈性或者彈力。在這種情況中，在電源線和加熱器之間，彈簧不再保持可靠的接觸。
發明內容
專利目的
《真空蒸鍍源加熱系統和真空蒸鍍系統》的目的是提供一種用於真空蒸鍍源的源加熱系統以及在非常高的溫度下仍具有可靠接觸的真空蒸鍍系統，同時允許其具有靈活的設計。
技術方案
《真空蒸鍍源加熱系統和真空蒸鍍系統》基於使用彈性碳材料製成彈簧元件的構思，該彈簧元件負責真空蒸鍍源的電源和加熱元件之間的彈性連線。有利地，彈性碳材料以彈性石墨材料的形式來實現。連線件是由一些元件構成的實體，負責電源供應元件與加熱元件之間的連線。彈簧元件是連線件的一部分，並且負責使得連線件和電源供應元件之間的機械連線變得有彈性。由碳材料比如碳纖維製成的彈性元件，甚至在高溫下均能保持電接觸所需的壓力。因此，形成可靠的電連線。彈簧元件可暴露在高達700至1500攝氏度的溫度或者更高的溫度下。
真空蒸鍍系統包括真空蒸鍍源加熱系統，其帶有電源供應和加熱元件之間的至少一個這樣的彈性連線。然而，有利地，兩個這樣的連線針對加熱元件形成，一個針對電源供應的每個端子形成。有利地，在真空蒸鍍源中設定有兩個或更多的加熱器，在這樣的情況中，一個或所有加熱器的一個或者所有電源端子中的每一個都可以通過彈性連線接觸相應的電源供應元件，彈性連線包括如上所述和如下所述的彈簧元件。
加熱元件可以包括坩堝、用於坩堝的夾持工具以及用於從電源供應元件傳遞電能到坩堝的傳導體。除了彈簧元件之外的連線件可以包括緊固元件，例如螺絲、夾具、扣件等，用於與電源供應元件機械配合以及與加熱元件建立電連線。連線件還可以包括加熱元件本身的夾持器。
連線件的彈簧元件可以具有棒狀或者板狀的形狀。其具有至少為20、30、40、50毫米或者更多的長度。優選地，其具有的長度尺寸在20到150毫米之間，有利地在40到120毫米之間。其可以製成彈性的，使得在具有40到120毫米之間的長度時能夠彎曲至少1到3毫米。
可以彎曲彈簧元件以產生彈性力。例如，當彈簧元件具有棒狀或者矩形板的形狀時，可以沿其長度方向彎曲。替代地或者疊加地，可以壓縮彈簧元件以產生彈性力。在後一種情況中，可以順著最小的尺寸即是順著彈簧元件的厚度方向進行壓縮。為了實現這樣的壓縮，例如可以用碳泡沫或者碳氈製作彈簧元件。
在一個優選的實施例中，彈簧元件是由碳纖維/CFC（碳纖維增強碳）和/或熱分解碳製成。該熱分解碳例如可以通過氣相沉積法工藝比如化學氣相沉積（CVD）製成。
根據《真空蒸鍍源加熱系統和真空蒸鍍系統》的一個有益實施例，彈簧元件由碳泡沫或者碳氈製成。其實際上是彈簧元件由於彎曲而施加彈性力的情況，而不是前述的由於彈簧元件的壓縮的情況。
根據上述權利要求中任一項所述的真空蒸鍍源加熱系統，其特徵在於，彈簧元件包含至少50％、60％、70％、80％或90％的碳，或者彈簧元件基本上完全由碳製成。在此情況中，詞語“基本”指的是，除了任何非預期的雜質或者由於製作過程產生的雜質之外，彈簧元件完全由碳製成。在一些實施例中，電源供應元件通過彈簧元件電連線到加熱元件。在一些實施例中，電流將會流經彈簧元件，從而到達加熱器。然而，在替代的實施例中，電流不必流經彈簧元件。
經由連線件與加熱元件電連線的電源供應元件，被設計為從電源提供電能到加熱元件。電源供應元件可以是以導線、帶條、片、帶、棒或者任何其它合適形狀的傳導體。此外，電源供應元件可以是柔性的或剛性的其中一種或者兩者，即是，其可以具有柔性部分和剛性部分。
有利地，電源供應元件具有細長的形狀。在優選的實施例中，電源供應元件具有棒狀的形狀並且帶有平的、矩形的、正方形的、橢圓形的或者圓形的橫截面。電源供應元件可以優選地由碳，尤其以石墨的形式形成。
在一個尤其可靠的實施例中，電源供應元件至少被電絕緣材料製成的絕緣蓋部分覆蓋。
在一個優選的實施例中，絕緣蓋是由氧化鋁製成，例如，其氧化鋁的密度至少為3.50克/立方厘米或者更高。特別地，經由連線元件機械地連線到加熱元件或者機械地連線到連線元件自身的部分電源供應元件可以優選地暴露出來，而剩下的電源供應元件則由絕緣蓋覆蓋。電源供應元件自身可以與電源連線或者包含電連線的部分電源供應件可以與電源連線。
附圖說明
圖1所示為根據一個優選實施例的加熱元件和電源供應元件之間的採用連線件的連線的爆炸圖；
圖2所示為根據另一個優選實施例的加熱元件和電源供應元件之間的採用連線件的連線的爆炸圖。
附圖示記：1.加熱元件；2.電源供應元件；21.絕緣蓋；3.連線件；31.彈簧元件；32.夾持元件（托架）；33.接合器；4.導電墊圈。
技術領域
《真空蒸鍍源加熱系統和真空蒸鍍系統》涉及一種真空蒸鍍源加熱系統並且涉及具有該加熱系統的真空蒸鍍系統。
權利要求
1.真空蒸鍍源加熱系統，安裝在真空蒸鍍系統中並且包括：設計用於加熱蒸鍍源的加熱元件（1），與所述加熱元件電連線並用於向加熱元件（1）提供電能的電源供應元件（2）；將電源供應元件（2）電連線到所述加熱元件的連線件（3），據此所述電源供應元件以彈性的方式機械安裝至連線件（3），並且據此所述連線件包括由彈性碳材料製成的彈簧元件（31）。
2.根據權利要求1所述的真空蒸鍍源加熱系統，其特徵在於，所述彈簧元件由碳纖維/CFC（碳纖維增強碳）和/或熱分解碳製成。
3.根據權利要求1或2所述的真空蒸鍍源加熱系統，其特徵在於，所述彈簧元件是由碳泡沫或者碳氈製成。
4.根據上述權利要求中任一項所述的真空蒸鍍源加熱系統，其特徵在於，所述彈簧元件包含至少50％、60％、70％、80％或90％的碳，或者基本上完全由碳製成。
5.根據上述權利要求中任一項所述的真空蒸鍍源加熱系統，其特徵在於，所述電源供應元件（2）通過彈簧元件與加熱元件（1）電連線。
6.根據上述權利要求中任一項所述的真空蒸鍍源加熱系統，其特徵在於，所述電源供應元件（2）具有細長的形狀。
7.根據權利要求6所述的真空蒸鍍源加熱系統，其特徵在於，所述電源供應元件（2）具有棒狀的形狀，並帶有平的、矩形的、正方形的、橢圓形的或者圓形的橫截面。
8.根據上述權利要求中任一項所述的真空蒸鍍源加熱系統，其特徵在於，所述電源供應元件（2）由碳製成。
9.根據上述權利要求中任一項所述的真空蒸鍍源加熱系統，其特徵在於，所述電源供應元件（2）被電絕緣材料的絕緣蓋（21）至少部分覆蓋。
10.根據上述權利要求中任一項所述的真空蒸鍍源加熱系統，其特徵在於，所述絕緣蓋（21）由氧化鋁製成。
11.真空蒸鍍系統，含有根據上述權利要求中任一項所述的真空蒸鍍源加熱系統。
實施方式
圖1所示為加熱元件1和電源供應元件2之間連線的分解視圖。示出的加熱元件1具有圓筒的形狀，在其中直接放置用於加熱填充有源材料的坩堝或者用於以其它方式加熱源材料的不同零件。電源供應元件2載入電流使加熱元件1工作。加熱元件1和電源供應元件2之間的電和機械連線是由放置在它們之間的連線件3來實施。在替代的實施例中，連線件3還可以相對於加熱元件1，部分地放置在電源供應元件2的遠側，例如，連線件3可以部分地或者完全地圍繞或者包覆電源供應元件2布置。
在圖1中，連線件3包括三個部分，下文講對其進行詳細描述。連線件3的中間部分為彈性碳材料製成的彈簧元件31，其負責提供加熱元件1和電源元件2之間的機械彈力。此外，連線件3包括用於固定彈簧元件31的夾持元件32以及用於連線電源供應元件2的接合器33。夾持元件32具有托架形狀，其支撐板形彈簧元件31的兩個離遠的邊緣並且使彈簧元件31在這兩個離遠的邊緣之間的中間區域彎曲。夾持元件32自身固定到導電墊圈4，導電墊圈4安裝到加熱元件1上。
接合器33附著至彈簧元件31的彎曲區域並且承載電源供應元件2。接合器33使電源供應元件2的壓力更均勻地散布到彈簧元件31上。電源供應元件2本身為棒狀並且是剛性的。除了頂端之外，電源供應元件2被絕緣蓋21所覆蓋，暴露其頂端是為了形成與接合器33連線的觸點。絕緣蓋21可以由氧化鋁製成，從而實現耐熱並且保持絕緣。
在圖1所示的設定中，流經電源供應元件2的電流還繼續流經接合器33、彈簧件31和托架形狀的夾持元件32，然後到達導電墊圈並且最終到達加熱元件1。從加熱元件1處進行觀察時，彈簧元件31還可以放置在電源供應元件2的另一側（遠側）而不是放置在電流路徑中。在這種情況下，彈簧元件1推動電源供應元件2，並且沒有從中承載電流。
圖2所示為用於形成加熱元件1和電源供應元件2之間的電和機械接觸的連線件3的不同實施例的分解視圖。這裡，彈簧元件31為短圓柱或者藥丸的形狀。通過這種形狀，彈簧元件31可以由碳泡沫材料或者碳氈製成，從而實現可壓縮。因此，在該實施例中，彈簧元件31的彈性或者彈力源於其自身的可壓縮性。
在該實施例中，夾持元件32和接合器33形成碉堡的形狀以封裝彈簧元件31。然而，彈簧元件31沿其縱軸的具有足夠的高度，使得彈簧元件31在接合器33在夾持元件32上停止移動前具有可觀的壓縮長度。與圖1的實施例一樣，這裡從電源供應元件2流向加熱元件1的電流也流經彈簧元件31。
榮譽表彰
2020年7月14日，《真空蒸鍍源加熱系統和真空蒸鍍系統》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
