專利名稱：高溫超導薄膜雙面蒸鍍技術及其裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種高溫超導薄膜蒸鍍技術及其裝置，特別是一種適用于需要對基片雙面都進行蒸鍍超導薄膜的蒸鍍技術及其裝置。
背景技術：
臨界溫度超過液氮溫度的高溫超導材料的發現，使超導材料的應用研究得到了極大的發展，而其中的高溫超導薄膜材料以其優異的電學特性，在移動通信、航空航天、醫療診斷以及國防軍事領域都得到了非常廣泛的應用。如可以應用于無線移動及衛星通信系統的微波濾波器及微波天線、可應用于核磁共振成像技術、超導量子干涉儀、限流器、超導帶材以及雷達技術等。現在得到大量應用的高溫超導薄膜材料均為多組分的氧化薄膜，如YBa2Cu3O7、Tl2Ba2CaCu2O8等，常用的薄膜制備技術一般有以下幾種脈沖激光沉積法、原位磁控濺射法、金屬有機化學汽相沉積法、共蒸發法等。而采用鍍膜機進行共蒸發法制備高溫超導薄膜是當前技術的主流。傳統共蒸發法鍍膜機的結構一般包括蒸鍍區、反應區、真空泵、加熱裝置、驅動裝置、基片承載盤六部分，多組分氧化物高溫超導薄膜的制備機理是將各種蒸鍍源材料置于持續抽真空的蒸鍍區內加熱蒸發，沉積于放置在由驅動裝置驅動勻速旋轉的基片承載盤內的基片表面，蒸鍍源原子按一定晶體結構排列形成規則的層狀薄膜，薄膜經持續充入反應氣體氧氣的反應區反應，成為具有高溫超導特性的高溫超導氧化薄膜。在薄膜制備過程中，蒸鍍區與反應區相互隔離獨立，蒸鍍區保持高真空狀態，持續對反應區充入反應氣體氧氣，使其中的氧壓高于蒸鍍區內氧壓，通過加熱裝置對基片承載盤進行加熱以保持所需的高溫，通過驅動裝置驅動基片承載盤勻速旋轉。傳統共蒸發法制備雙面高溫超導薄膜的過程為①裝載待沉積基片—抽真空—升溫—蒸鍍第一面高溫超導薄膜；②降溫—破真空—翻轉基片；③抽真空—升溫—蒸鍍第二面高溫超導薄膜—降溫—蒸鍍第二面金層；④破真空—翻轉基片；⑤抽真空—蒸鍍第一面金層；⑥破真空—取出蒸鍍完畢的雙面高溫超導薄膜基片。為提高生產效率，傳統改善方法一般是加大真空腔體尺寸，實現大面積蒸鍍。但由于腔體內蒸鍍源原子濃度降低，往往會影響高溫超導薄膜的品質。
發明內容
本發明的目的在于設計一種高溫超導薄膜雙面蒸鍍技術及其裝置，它有效地克服了傳統薄膜蒸鍍技術中在制備雙面高溫超導薄膜過程中需要多次破真空、抽真空，并進行人工翻轉超導基片的缺點，使之不但大大提高了生產效率，而且提高了產品的品質。
本發明的技術方案一種高溫超導薄膜雙面蒸鍍裝置，包括蒸鍍區、反應區、真空泵、加熱裝置、驅動裝置、基片承載盤六部分，其特征在于其基片承載盤是由驅動齒輪、底盤、基片夾持機構所組成。
上述所說的驅動齒輪有兩面齒，它的側面齒是驅動裝置的旋轉嚙合區，它的底面齒是將驅動裝置的旋轉轉化為基片夾持機構的旋轉嚙合區。
上述所說的底盤是用于承載基片夾持機構的承載盤，其上有用來安裝基片夾持機構的安裝窗口。
上述所說的基片夾持機構包括用來盛放基片的載物盤，包括與驅動齒輪相嚙合并與載物盤相聯結而將驅動齒輪的旋轉轉化為載物盤旋轉的傳動齒輪，包括用來固定傳動齒輪和載物盤的緊固螺母，包括用來將外圍的載物盤轉動傳給內部載物盤轉動的聯軸器；包括用來聯結聯軸器和載物盤的鍵，包括用來壓緊基片的固定環，包括用來給基片定向的定向彈簧片，包括用來將定向彈簧片固定在固定環上的緊固螺釘以及將固定環固定在載物盤上的緊固螺釘。
上述所說的底盤上安裝基片夾持機構的安裝窗口可以是3個、6個、9個，也可以是更多個。
上述所說的基片夾持機構的尺寸可以是2英寸、3英寸，也可以是更大的尺寸。
一種上述高溫超導薄膜雙面蒸鍍技術，其特征在于其蒸鍍工藝工序包含了基片在真空環境中的自動翻轉過程。
上述所說的蒸鍍工藝可以由以下工序所構成①裝載待沉積基片—抽真空—升溫—蒸鍍第一面高溫超導薄膜；②基片承載盤自動翻轉基片—蒸鍍第二面高溫超導薄膜；③降溫—蒸鍍第二面金層；④基片承載盤自動翻轉基片—蒸鍍第一面金層；⑤破真空—取出蒸鍍完畢的雙面高溫超導薄膜基片。
上述所說的蒸鍍工藝也可以由以下工序所構成①裝載待沉積基片--抽真空—升溫；②蒸鍍高溫超導薄膜和基片承載盤自動翻轉基片交替進行，直至兩面高溫超導薄膜層蒸鍍完畢—降溫；③蒸鍍金層和基片承載盤自動翻轉基片交替進行，直至兩面金層蒸鍍完畢；④破真空—取出蒸鍍完畢的雙面高溫超導薄膜基片。
本發明所涉基片在真空環境中的自動翻轉功能的工作原理為在需要基片翻轉的時機，通過驅動裝置提升加熱裝置的位置，留出基片翻轉的足夠空間，驅動裝置驅動基片承載盤的驅動輪，通過傳動齒輪帶動載物盤的轉動，使基片翻轉180°，關閉驅動裝置對基片承載盤驅動輪的作用，并鎖定驅動輪與傳動齒輪的相對位置，保證基片在蒸鍍過程中的穩定性，通過驅動裝置降低加熱裝置的位置，恢復對基片的加熱狀態。
本發明的優越性在于1、本案充分考慮了當前蒸鍍雙面高溫超導薄膜技術中耗時較長的不足，基片的兩面可以在真空環境中自動切換翻轉，從而節省了降溫、升溫、抽真空的時間，提高了生產效率。2、高溫超導薄膜的品質更好，由于無須破真空將基片取出人工翻轉，這樣就使基片在人工翻轉受污染的可能性將為零，從而大大提高了雙面高溫超導薄膜的品質。3、本案結構緊湊，實現了用盡可能小的空間放置盡可能多的基片進行鍍膜。
附圖1為本發明所涉一種高溫超導薄膜雙面蒸鍍裝置的結構示意圖。
附圖2-1為本發明所涉一種高溫超導薄膜雙面蒸鍍裝置的基片承載盤的立體結構示意圖。
附圖2-2為本發明所涉一種高溫超導薄膜雙面蒸鍍裝置的基片承載盤的立體結構爆炸示意圖。
附圖3為本發明所涉一種高溫超導薄膜雙面蒸鍍裝置的基片夾持機構爆炸示意圖。
其中10為高溫超導薄膜雙面蒸鍍裝置本體，11為蒸鍍區，12為反應區，13為真空泵，14為加熱裝置，15為驅動裝置，16為蒸鍍源，17為高溫超導基片；20為基片承載盤本體，21為驅動齒輪，21a為側面齒， 21b為底面齒，22為底盤，23為安裝窗口；30為基片夾持機構本體，31為載物盤，32為傳動齒輪，33為載物盤緊固螺母，34為聯軸器，35為鍵，36為固定環，37為定向彈簧片，38為彈簧片緊固螺釘，39為固定環緊固螺釘。
具體實施例方式實施例1一種高溫超導薄膜雙面蒸鍍裝置10，包括蒸鍍區11、反應區12、真空泵13、加熱裝置14、驅動裝置15、基片承載盤20六部分，其特征在于其基片承載盤20是由驅動齒輪21、底盤22、基片夾持機構30所組成。
上述所說的驅動齒輪21有兩面齒，它的側面齒21a是驅動裝置15的旋轉嚙合區，它的底面齒21b是將驅動裝置15的旋轉轉化為基片夾持機構30的旋轉嚙合區。
上述所說的底盤22是用于承載基片夾持機構30的承載盤，其上有用來安裝基片夾持機構30的安裝窗口23。
上述所說的基片夾持機構30包括用來盛放基片17的載物盤31，包括與驅動齒輪21的底面齒21b相嚙合并與載物盤31相聯結而將驅動齒輪21的旋轉轉化為載物盤31旋轉的傳動齒輪32，包括用來固定傳動齒輪32和載物盤31的緊固螺母33，包括用來將外圍的載物盤31轉動傳給內部載物盤31轉動的聯軸器34；包括用來聯結聯軸器34和載物盤31的鍵35，包括用來壓緊基片17的固定環36，包括用來給基片17定向的定向彈簧片37，包括用來將定向彈簧片37固定在固定環36上的緊固螺釘38以及將固定環36固定在載物盤31上的緊固螺釘39。
上述所說的底盤22上安裝基片夾持機構30的安裝窗口23可以是9個。
上述所說的基片夾持機構30的尺寸可以是2英寸。
一種上述高溫超導薄膜雙面蒸鍍技術，其特征在于其蒸鍍工藝工序包含了基片17在真空環境中的自動翻轉過程。
上述所說的蒸鍍工藝可以由以下工序所構成①裝載待沉積基片17—抽真空—升溫—蒸鍍第一面高溫超導薄膜；②基片承載盤20自動翻轉基片17—蒸鍍第二面高溫超導薄膜；③降溫—蒸鍍第二面金層；④基片承載盤20自動翻轉基片17—蒸鍍第一面金層；⑤破真空—取出蒸鍍完畢的雙面高溫超導薄膜基片17。
實施例2上述所說的蒸鍍工藝也可以由以下工序所構成①裝載待沉積基片17—抽真空—升溫；②蒸鍍高溫超導薄膜和基片承載盤20自動翻轉基片17交替進行，直至兩面高溫超導薄膜層蒸鍍完畢—降溫；③蒸鍍金層和基片承載盤20自動翻轉基片17交替進行，直至兩面金層蒸鍍完畢；④破真空—取出蒸鍍完畢的雙面高溫超導薄膜基片17。
權利要求
1.一種高溫超導薄膜雙面蒸鍍裝置，包括蒸鍍區、反應區、真空泵、加熱裝置、驅動裝置、基片承載盤六部分，其特征在于其基片承載盤是由驅動齒輪、底盤、基片夾持機構所組成。
2.根據權利要求1所說的一種高溫超導薄膜雙面蒸鍍裝置，其特征在于所說的驅動齒輪有兩面齒，它的側面齒是驅動裝置的旋轉嚙合區，它的底面齒是將驅動裝置的旋轉轉化為基片夾持機構的旋轉嚙合區。
3.根據權利要求1所說的一種高溫超導薄膜雙面蒸鍍裝置，其特征在于所說的底盤是用于承載基片夾持機構的承載盤，其上有用來安裝基片夾持機構的安裝窗口。
4.根據權利要求1所說的一種高溫超導薄膜雙面蒸鍍裝置，其特征在于所說的基片夾持機構包括用來盛放基片的載物盤，包括與驅動齒輪相嚙合并與載物盤相聯結而將驅動齒輪的旋轉轉化為載物盤旋轉的傳動齒輪，包括用來固定傳動齒輪和載物盤的緊固螺母，包括用來將外圍的載物盤轉動傳給內部載物盤轉動的聯軸器；包括用來聯結聯軸器和載物盤的鍵，包括用來壓緊基片的固定環，包括用來給基片定向的定向彈簧片，包括用來將定向彈簧片固定在固定環上的緊固螺釘以及將固定環固定在載物盤上的緊固螺釘。
5.根據權利要求1所說的一種高溫超導薄膜雙面蒸鍍裝置，其特征在于所說的底盤上安裝基片夾持機構的安裝窗口可以是3個、6個、9個，也可以是更多個。
6.根據權利要求1所說的一種高溫超導薄膜雙面蒸鍍裝置，其特征在于所說的基片夾持機構的尺寸可以是2英寸、3英寸，也可以是更大的尺寸。
7.一種上述高溫超導薄膜雙面蒸鍍技術，其特征在于其蒸鍍工藝工序包含了基片在真空環境中的自動翻轉過程。
8.根據權利要求7所說的一種高溫超導薄膜雙面蒸鍍技術，其特征在于其蒸鍍工藝可以由以下工序所構成①裝載待沉積基片--抽真空--升溫--蒸鍍第一面高溫超導薄膜；②基片承載盤自動翻轉基片--蒸鍍第二面高溫超導薄膜；③降溫—蒸鍍第二面金層；④基片承載盤自動翻轉基片—蒸鍍第一面金層；⑤破真空—取出蒸鍍完畢的雙面高溫超導薄膜基片。
9.根據權利要求7所說的一種高溫超導薄膜雙面蒸鍍技術，其特征在于其蒸鍍工藝可以由以下工序所構成①裝載待沉積基片--抽真空—升溫；②蒸鍍高溫超導薄膜和基片承載盤自動翻轉基片交替進行，直至兩面高溫超導薄膜層蒸鍍完畢--降溫；③蒸鍍金層和基片承載盤自動翻轉基片交替進行，直至兩面金層蒸鍍完畢；④破真空—取出蒸鍍完畢的雙面高溫超導薄膜基片。
全文摘要
一種高溫超導薄膜雙面蒸鍍技術及其裝置，包括蒸鍍區、反應區、真空泵、加熱裝置、驅動裝置、基片承載盤六部分，其特征在于其基片承載盤是由驅動齒輪、底盤、基片夾持機構所組成。蒸鍍工藝工序包含了基片在真空環境中的自動翻轉過程。本發明的優越性在于結構緊湊，基片可以在真空環境中自動翻轉，節省了降溫、升溫、抽真空的時間，提高了效率，改善了品質。
文檔編號C23C14/08GK1657644SQ200410018669
公開日2005年8月24日 申請日期2004年2月18日 優先權日2004年2月18日
發明者陳勤文, 鐘福來, 季來運 申請人:海泰超導通訊科技(天津)有限公司