一种加热装置及一种真空镀膜系统的制作方法

本实用新型涉及薄膜制备的技术领域，特别涉及到一种真空镀膜系统的加热装置及具有该加热装置的真空镀膜系统。

背景技术：

真空镀膜技术依赖于对基材的加热，镀膜时基材温度是决定薄膜覆盖效率和薄膜质量的关键因素之一。目前，真空镀膜设备的加热装置主要有两种：一种是加热盘装设于真空腔的底部，密封装置设于真空腔的上部，由于密封装置的耐热温度有限，真空腔的温度不宜太高，在实际应用中，具有该种加热装置的镀膜设备的加热温度一般只能控制在300摄氏度以下；另一种是加热盘通过连接一支架装设于真空腔的中部，支架完全暴露于真空腔内，在前期加热过程中，支架的表面温度低于前驱体源的温度，前驱体凝结在支架表面而造成真空腔内的污染，只有当加热盘的温度足够高且持续时间足够长时，支架的表面温度才可能与前驱体源的温度持平，此时，镀膜工序才能顺利进行，因此，采用该种加热装置对基材进行加热的镀膜设备仅适用于加热温度较高的薄膜制备，比如加热温度高于500摄氏度。

可见，现有技术中至少存在以下缺陷：基于加热装置的结构设计特点，现有的真空镀膜系统的加热温度受限，仅适用于低温或高温的薄膜制备。

因此，有必要提供一种技术手段以解决上述缺陷。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术之缺陷，提供一种真空镀膜系统的加热装置及具有该加热装置的真空镀膜系统，以解决现有的真空镀膜系统的加热温度受限的问题，能够在较大温度范围内实现真空镀膜。

本实用新型提供一种真空镀膜系统的加热装置，该加热装置安装在真空镀膜系统中用于加热基材，包括：

设计用于加热基材的加热元件；

与加热元件电连接并用于向加热元件提供电能的电源供应元件；

将电源供应元件连接到加热元件的连接件，

据此连接件密封于真空镀膜系统的真空腔内，并且据此连接件包括用于减少热量传导的隔热元件。

进一步地，连接件还包括：

用于承载隔热元件的隔热元件放置台，据此隔热元件放置台与真空腔密封连接。

进一步地，加热元件被隔热元件至少部分覆盖。

进一步地，加热装置还包括：

与加热元件连接的基材放置台，用以承载基材；

与基材放置台连接的温控元件，用以监测基材放置台的温度。

进一步地，隔热元件放置台与真空腔通过真空法兰元件和密封件连接；隔热元件放置台上设有冷却装置。

进一步地，基材放置台上设有与加热元件相配合的加热元件容纳腔。

进一步地，基材放置台与隔热元件放置台一体成型。

进一步地，基材放置台与隔热元件放置台通过焊接的方式连接。

进一步地，加热元件为环形电阻丝；

基材放置台的材质为铝合金或不锈钢；

隔热元件放置台的材质为铝合金或不锈钢。

本实用新型还提供一种真空镀膜系统，该真空镀膜系统包括真空腔，以及上述加热装置，加热装置位于真空腔上，隔热元件放置台与真空腔密封连接。

综上，一种真空镀膜系统的加热装置，该加热装置安装在真空镀膜系统中用于加热基材，包括设计用于加热基材的加热元件、与加热元件电连接并用于向加热元件提供电能的电源供应元件和将电源供应元件连接到加热元件的连接件，该连接件密封于真空镀膜系统的真空腔内，并且包括用于减少热量传导的隔热元件。加热装置还可以包括基材放置台、温控元件和隔热元件放置台。隔热元件的使用主要是为了避免与加热元件相邻的相关部件如密封件因热流影响而出现使用寿命变短的问题。

一种真空镀膜系统，以上述加热装置加热基材，其工作原理大致为：启动电源，加热元件工作并将热量传递到基材放置台，温控元件即时监测基材放置台的温度，通过控制基材放置台的温度来调整放置于基材放置台上的基材的温度，当基材温度达到预设温度，镀膜工序开始进行。

与现有技术相比，本实用新型提供的一种真空镀膜系统的加热装置及具有该加热装置的真空镀膜系统，可以有效地解决现有的真空镀膜系统的加热温度受限的问题，能够在较大温度范围内实现真空镀膜。

附图说明

图1为本实用新型一较佳实施例提供的一种真空镀膜系统的加热装置的示意图。

图2为本实用新型一较佳实施例提供的一种真空镀膜系统的加热装置的示意图。

图3为本实用新型一较佳实施例提供的一种真空镀膜系统的加热装置的示意图。

其中，1、加热元件， 2、连接件，21、隔热元件，22、隔热元件放置台，221、第一隔热元件放置台，222、第二隔热元件放置台，23、陶瓷件，24、水冷夹套，3、电源供应元件，4、真空腔壳体，5、基材放置台，6、温控元件，7、密封件。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域所属技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1至图3，为本实用新型一较佳实施例，该实施例提供一种真空镀膜系统的加热装置，该加热装置安装在真空镀膜系统中用于加热基材，包括：

设计用于加热基材的加热元件1；

与加热元件1电连接并用于向加热元件1提供电能的电源供应元件3；

将电源供应元件3连接到加热元件1的连接件2，

据此连接件2密封于真空镀膜系统的真空腔内，并且据此连接件2包括用于减少热量传导的隔热元件21。

具体地，这里提及的“密封于”除了表示连接件2与真空腔之间通过至少一个密封件连接，还表示连接件2完全不暴露于真空腔内。密封件可以是密封圈，优选耐高温密封圈。

本实用新型基于延长加热元件1到密封件的热传导路径以达到减少热量传导的构思，在加热元件1到密封件之间设置了隔热元件21。隔热元件21可以是隔热板，也可以是隔热涂层。有利地，隔热元件21为环氧板。

在本实施例中，连接件2还包括：

用于承载隔热元件21的隔热元件放置台22，据此隔热元件放置台22与真空腔密封连接。隔热元件放置台22至少部分与隔热元件21接触连接。在加热元件1到密封件的热传导路径已经确定的情况下，减少热传导面积可以更有效地降低热传导效率，故，在本实施例中，隔热元件放置台22优选设置为类“工”型结构。

另外，为了进一步减少达到密封件上的热量，可以在隔热元件放置台22上设置冷却系统，比如在隔热元件放置台22的内部设置水道或气流通道，对应地，采用循环水或空气或其他气体冷却，优选在隔热元件放置台22上装设水冷夹套，如图2所示。

在本实施例中，加热元件1被隔热元件21至少部分覆盖。

具体地，隔热元件21与加热元件1相邻设置，两者可以接触连接也可以非接触连接，为了防止加热元件1在加热基材时出现空气传热而大大削弱其加热效果，同时为了避免加热元件1往与基材所在位置的相反方向脱落，优选地，隔热元件21与加热元件1紧密接触连接。

在本实施例中，加热装置还包括：

与加热元件1连接的基材放置台5，用以承载基材；

与基材放置台5连接的温控元件6，用以监测基材放置台5的温度。

具体地，基材放置台5本质上就是与加热元件1配合使用的坩埚，其在选择上主要取决于待镀膜基材的形状和尺寸，比如，当待镀膜基材为直径200毫米的圆形时，为了在最大程度上保证上述待镀膜基材在镀膜过程中受热均匀，基材放置台5优选直径为201毫米至210毫米的圆盘；更优选地，大于有效面积的区域设为高度在1毫米至5毫米的凸台，这主要是为了更好地固定基材。值得一提的是，为了方便在基材放置台5上放置基材或拿取基材，凸台上设有夹取开口。夹取开口在数量上可以为一个或两个以上，在位置上可以选取凸台上的任一位置，但从加工及满足使用要求的角度考虑，优选设置两个夹取开口，比如当凸台为圆周凸台时，上述两个开口优选设置在圆周凸台的同一直径上。

同样地，为了使得基材受热均匀，加热元件1应与基材放置台5相互适配。隔热元件21主要用于减少加热元件1往与基材放置台5相反的方向传递热量。为了增强隔热效果，隔热元件21与加热元件1相对的两个表面应相互匹配，优选隔热元件21上与加热元件1相对的端面面积大于加热元件1面向隔热元件21的端面面积。

另外，温控元件6主要包括用于测量温度的热电偶，热电偶的探头直接接触基材放置台5，优选地，热电偶探头接触于基材放置台5的几何中心或几何中心的附近区域，比如，当基材放置台5为圆柱形时，热电偶探头应接触于基材放置台5的圆心处或圆心附近。为了确保热电偶的探头始终接触到基材放置台5，在安装热电偶时可以采用固定块或弹性元件进行限位。

在本实施例中，隔热元件放置台22与真空腔通过真空法兰元件和密封件连接，以使真空腔的真空度能达到镀膜工序中的真空度要求。

在本实施例中，基材放置台上设有与加热元件1相配合的加热元件容纳腔，加热元件容纳腔具有矩形的、正方形的、椭圆形的或圆形的横截面。加热元件容纳腔的横截面的形状取决于加热元件1。

在本实施例中，基材放置台5与隔热元件放置台22一体成型，比如采用铸造的方式同时制备基材放置台5和隔热元件放置台22。

值得一提的是，为了更好地提高隔热元件21的隔热效果，可以采用两套以上的隔热元件21，相应地，在加热装置中存在至少两个隔热元件放置台22或者是一个隔热元件放置台22由几个部分构成，也就是说除了与加热元件1直接连接的隔热元件21，还可以在别的地方设置隔热元件21。比如，隔热元件放置台22由两个部分组成，定义为第一隔热元件放置台221和第二隔热元件放置台222，在第一隔热元件放置台221和第二隔热元件放置台222之间设置一绝热陶瓷件等的隔热元件，该陶瓷件通过焊接或其他化学连接方式分别密封连接于上述第一隔热元件放置台221和第二隔热元件放置台222，请参阅图3。

在本实施例中，基材放置台5与隔热元件放置台22通过焊接的方式连接。

螺纹连接、铰链等物理性连接方式容易产生因装配不严密导致漏风或形成气体残留的问题，在实际工况下也容易产生因各连接件热胀冷缩不同而导致整机运转不顺畅。相比于螺纹连接、铰链等物理性连接方式，焊接属于化学连接，可避免上述问题的产生。

焊接属于常见的焊接方式包括超声波焊、等离子焊、二氧化碳焊、激光焊和氩弧焊等，其中激光焊和氩弧焊应用于焊接薄工件时，由于氩弧焊的热输入比激光焊大很多，容易导致工件变形，本实施例中优选激光焊，采用激光焊接的工件不需要进行去磁处理，在大气中即可实施，也没有防X射线问题，操作起来简便。通过焊接的方式将加热元件1、隔热元件21和控温元件等装设在基材放置台5与隔热元件放置台之22间，即，加热元件1、隔热元件21和控温元件6等不暴露于真空腔内，避免了加热元件1、隔热元件21和控温元件6及各个元件之间连接配合时可能对真空腔造成的污染，同时，保护这些元件免受热流的影响而延长其使用寿命。

在本实施例中地，加热元件1为环形电阻丝；

基材放置台5的材质为铝合金或不锈钢；

隔热元件放置台22的材质为铝合金或不锈钢。

一个加热装置上具有至少一个加热电阻作为加热元件1，加热电阻尤其包括能够在电流通过时释放热能直接或者间接加热被控对象的电阻，例如可以是单芯导线或者具有至少部分彼此相对绝缘的单股线的多芯导线，比如含有铜和/或钢成分的漆包线。有利地，在本实施例中，优选环形加热电阻丝。

具体地，放置于基材放置台上的基材的热量是通过基材放置台进行传导的，这就要求基材放置台具有优异的热传导性能，本实施例优选铝合金或不锈钢；隔热元件21放置台用于放置隔热元件21，主要起到承载作用，只要是具有一定刚度的部件均可实现，在材质上可以选用刚性塑材或金属件，但考虑到耐热性能，本实施例中优选铝合金或不锈钢。

考虑到加工的方便，基材放置台5和隔热元件放置台22优选同一材质，比如都选铝合金或都选不锈钢。

本实用新型还提供一种真空镀膜系统，该真空镀膜系统包括真空腔，以及上述加热装置，加热装置位于真空腔上，隔热元件放置台22与真空腔密封连接。

综上，一种真空镀膜系统的加热装置，该加热装置安装在真空镀膜系统中用于加热基材，包括设计用于加热基材的加热元件与加热元件电连接并用于向加热元件提供电能的电源供应元件和将电源供应元件连接到加热元件的连接件，该连接件密封于真空镀膜系统的真空腔内，并且包括用于减少热量传导的隔热元件。加热装置还可以包括基材放置台、温控元件和隔热元件放置台中的一个或多个。隔热元件的使用主要是为了避免与加热元件相邻的相关部件如密封件因热流影响而出现使用寿命变短的问题。

一种真空镀膜系统，以上述加热装置加热基材，其工作原理大致为：启动电源，加热元件工作并将热量传递到基材放置台，温控元件即时监测基材放置台的温度，通过控制基材放置台的温度来调整放置于基材放置台上的基材的温度，当基材温度达到预设温度，镀膜工序开始进行。

与现有技术相比，本实用新型提供的一种真空镀膜系统的加热装置及具有该加热装置的真空镀膜系统，可以有效地解决现有的真空镀膜系统的加热温度受限的问题，能够在较大温度范围内实现真空镀膜。

以上内容仅仅是对本实用新型所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方法替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。