一種蒸發源和蒸鍍裝置的制作方法

本發明涉及半導體工藝設備領域，特別涉及一種蒸發源和蒸鍍裝置。

背景技術：

蒸鍍是將金屬等材料加熱至蒸發或升華，然后使形成的蒸汽在低溫零件上析出，形成薄膜的一種工藝技術。這種工藝在半導體工藝中有著廣泛的應用，例如可以用來制備oled(organiclightemittingdiode，有機發光二極管)的電極等膜層。

在蒸鍍工藝中，用于產生蒸汽的設備叫做蒸發源，蒸發源主要包括坩堝、加熱絲、反射板和冷卻裝置，加熱絲設置在坩堝的外壁上，用于對坩堝進行加熱。反射板則圍繞在加熱絲外，用于將加熱絲和坩堝向外輻射的熱向坩堝反射，以減少熱能的散失。冷卻裝置設置在反射板的外部，由于蒸鍍過程中，坩堝和加熱絲的溫度很高，冷卻裝置可以避免熱能散發到蒸發源外部，同時可以在結束蒸鍍后對設備進行冷卻。

在加熱坩堝的過程中，只有一部分熱能能夠被反射板反射回坩堝進一步利用，而另一部分熱能會傳遞到反射板外，被冷卻裝置吸收，能量的利用率較低。

技術實現要素：

為了解決現有蒸發源能量的利用率較低的問題，本發明實施例提供了一種蒸發源和蒸鍍裝置。所述技術方案如下：

一方面，本發明實施例提供了一種蒸發源，所述蒸發源包括坩堝、加熱絲、反射板和冷卻裝置，所述加熱絲圍繞所述坩堝設置，所述反射板圍繞所述坩堝設置，所述冷卻裝置設置在所述反射板外，所述蒸發源還包括設置在所述反射板和所述冷卻裝置之間的溫差發電片。

優選地，所述溫差發電片包括平行相對設置的吸熱板和導熱板、以及設置在所述吸熱板和所述導熱板之間的發電結構。

進一步地，所述吸熱板采用硅硼化物納米材料制成。

優選地，所述導熱板采用聚噻吩納米纖維制成。

優選地，所述溫差發電片與所述反射板的相互接觸的表面上和/或所述溫差發電片與所述冷卻裝置的相互接觸的表面上對應設置有相互配合的凹形結構和凸形結構。

可選地，所述凹形結構和/或所述凸形結構陣列排布。

優選地，所述蒸發源還包括電能存儲單元，所述電能存儲單元與所述發電結構電連接。

進一步地，所述蒸發源還包括溫度檢測器，所述溫度檢測器用于檢測所述坩堝的外壁的溫度。

可選地，所述反射板上設置有通孔，所述溫度檢測器插裝在所述通孔中。

另一方面，本發明實施例還提供了一種蒸鍍裝置，所述蒸鍍裝置包括前述任一種蒸發源。

本發明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是：通過在反射板和冷卻裝置之間設置溫差發電片，由于反射板和冷卻裝置存在溫差，因此溫差發電片可以利用溫差產生一定的電能，從而可以回收一部分能量，減少能量的浪費，提高了能量的利用率，同時還能減少散發到蒸發源之外的熱量，降低蒸鍍腔內的溫度。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明實施例提供的一種蒸發源的結構示意圖；

圖2是本發明實施例提供的一種溫差發電片的結構示意圖；

圖3是本發明實施例提供的一種冷卻裝置、溫差發電片和反射板的配合示意圖；

圖4是本發明實施例提供的一種蒸發源的分解結構示意圖；

圖5是本發明實施例提供的一種蒸發源的局部分解結構示意圖；

圖6是本發明實施例提供的另一種蒸發源的局部分解結構示意圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。

圖1是本發明實施例提供的一種蒸發源的結構示意圖。如圖1所示，該蒸發源包括坩堝10、加熱絲20、反射板30、溫差發電片40和冷卻裝置50。加熱絲20圍繞坩堝10設置，反射板30圍繞坩堝10設置，冷卻裝置50設置在反射板30外，溫差發電片40設置在反射板30和冷卻裝置50之間。

其中，加熱絲20與坩堝10的外壁之間可以設有間隙，以便于坩堝10的取出，此外也可以將加熱絲20直接繞設在坩堝10的外壁上，減少熱量的損失。

本發明實施例通過在反射板和冷卻裝置之間設置溫差發電片，由于反射板和冷卻裝置存在溫差，因此溫差發電片可以利用溫差產生一定的電能，從而可以回收一部分能量，減少能量的浪費，提高了能量的利用率，同時還能減少散發到蒸發源之外的熱量，降低蒸鍍腔內的溫度。

實現時，冷卻裝置50可以是水冷板。水冷板包括內設有水冷管道的板體，水冷管道可以是開設在板體內的通道，也可以是設置在板體內的管狀件，冷卻水在水冷管道中循環，從而降低溫度。其中，板體可以采用陶瓷材料或不銹鋼材料制成。加熱絲20可以采用鉭或鎢制成。反射板30可以采用陶瓷制成。為了提高反射板30對熱量的反射能力，還可以在反射板30的靠近坩堝的表面上涂覆高溫熱反射涂層，優選采用真空用高溫熱反射涂層，以適應蒸鍍時的真空環境。

需要說明的是，圖1僅為便于顯示坩堝10、加熱絲20、反射板30、溫差發電片40和冷卻裝置50之間相對位置關系的示意圖，在實際產品中，加熱絲20繞設在坩堝10的外壁上，反射板30緊貼在加熱絲20外，且反射板30與加熱絲20之間絕緣，溫差發電片40緊貼在反射板30的遠離加熱絲20的表面上，冷卻裝置50緊貼在溫差發電片40遠離反射板30的表面上。

實現時，反射板30在垂直于坩堝10的高度方向的截面上的正投影可以呈環形，即反射板30可以圍成筒狀結構，其中，反射板30的與坩堝10接觸的表面的正投影可以為圓形，由于坩堝10通常為圓柱形結構，這樣可以有利于反射板30緊貼在加熱絲20外，有利于熱量的傳遞，反射板30的與溫差發電片40接觸的表面的正投影(即反射板30的外輪廓形狀)可以為圓形，也可以為多邊形。

圖2是本發明實施例提供的一種溫差發電片的結構示意圖。如圖2所示，溫差發電片40包括平行相對設置的吸熱板41和導熱板42、以及設置在吸熱板41和導熱板42之間的發電結構43。吸熱板41可以承受較高的溫度而不發生損壞，導熱板42具有良好的導熱性能，可以將熱量傳導到冷卻裝置。

可選地，當在垂直于坩堝10的高度方向的截面上，反射板30的與溫差發電片40接觸的表面的正投影為圓形時，吸熱板41和導熱板42在垂直于坩堝10的高度方向的截面上的正投影可以為圓環形，即溫差發電片40呈圓柱筒狀，當在垂直于坩堝10的高度方向的截面上，反射板30的與溫差發電片40接觸的表面的正投影為多邊形時，吸熱板41和導熱板42在垂直于坩堝10的高度方向的截面上的正投影可以為多邊形，即溫差發電片40呈棱柱筒狀。圖2中僅示出了溫差發電片的局部結構。實現時，吸熱板41可以為多塊板材拼接的結構，以便于加工，導熱板42也可以為多塊板材拼接的結構。

參照圖2，發電結構43可以包括多個熱電轉換單元431。每個熱電轉換單元431均包括第一導電片431a、第二導電片431b、第三導電片431c、p型半導體塊431d和n型半導體塊431e。第一導電片431a設置在吸熱板41的與反射板30相反的表面上，第二導電片431b和第三導電片431c間隔設置在導熱板42的與吸熱板41相對的表面上，p型半導體塊431d的一端與第一導電片431a連接，p型半導體塊431d的另一端與第二導電片431b連接，n型半導體塊431e的一端與第一導電片431a連接，n型半導體塊431e的另一端與第三導電片431c連接。根據塞貝克效應，p型半導體塊431d和n型半導體塊431e中的載流子都會從靠近第一導電片431a的一端向遠離第一導電片431a的一端移動，由于p型半導體塊431d中的為帶正電的載流子，n型半導體塊431e中的為帶負電的載流子，因此會在第二導電片431b和第三導電片431c之間形成電勢差。

優選地，p型半導體塊431d和n型半導體塊431e均呈柱狀結構(棱柱或者圓柱)，p型半導體塊431d的一個端面與第一導電片431a貼合，p型半導體塊431d的另一個端面與第二導電片431b貼合，n型半導體塊431e的一個端面與第一導電片431a貼合，n型半導體塊431e的另一個端面與第三導電片431c貼合，這樣可以增大接觸面積，有利于熱量的傳遞。

具體地，發電結構43可以包括n個熱電轉換單元431(第1熱電轉換單元～第n熱電轉換單元)，在多個熱電轉換單元431之間，第1熱電轉換單元的第三導電片與第2熱電轉換單元的第二導電片電連接，第2熱電轉換單元的第三導電片與第3熱電轉換單元的第2導電片電連接，第n熱電轉換單元的第二導電片與第n-1熱電轉換單元的第三導電片電連接。n個熱電轉換單元如此順次連接成鏈狀，每個熱電轉換單元都相當于一個小電源，第二導電片和第三導電片分別相當于一個小電源的兩極，n個熱電轉換單元連接成鏈狀，相當于將n個小電源串聯，從而構成一個電壓較高的大電源，其中第1熱電轉換單元的第二導電片和第n熱電轉換單元的第三導電片分別相當于大電源的兩極。以此可以增大電壓。

實現時，相互電連接的兩個導電片可以為同一個導電片，例如第1熱電轉換單元的第三導電片與第2熱電轉換單元的第二導電片可以為同一個導電片。

p型半導體塊431d和n型半導體塊431e可以圓柱狀、棱柱狀，或是其他具有兩個可以貼合導電片的表面的不規則幾何形狀。

可選地，p型半導體塊431d可以是摻雜有第ⅴ族元素的sige、mnsi2、ces，摻雜的第ⅴ族元素可以是氮元素、磷元素、銻元素。

可選地，n型半導體塊431e可以是摻雜有第ⅲ族元素的sige、mnsi2、ces，摻雜的第ⅲ族元素可以是硼元素、銦元素、鎵元素。

實現時，熱電轉換單元43的具體數量可以根據蒸發源的大小進行設置，在較大的蒸發源中，反射板30也更大，這樣設置的吸熱板41和導熱板42的面積也更大，從而可以設置更多的熱電轉換單元431，以提高產生的電壓。

多個熱電轉換單元431可以陣列排布，以便于設置盡可能多的熱電轉換單元431，提高產生的電壓。

優選地，蒸發源還可以包括電能存儲單元，電能存儲單元與發電結構43電連接。通過設置電能存儲單元將產生的電能存儲起來，以供使用，例如對指示燈或照明設備提供電能，也可以作備用電源，在停電時使用。電能存儲單元可以分別與發電結構43中的第1熱電轉換單元的第二導電片和第n熱電轉換單元的第三導電片電連接，實現時電能存儲單元可以通過導線44與發電結構43電連接。

具體地，電能存儲單元可以是但不限于是電容、蓄電池。

吸熱板41可以采用氧化鈹、氮化鋁、氮化硼、氧化鎂、氧化鋁和硅硼化物中的任意一種制成，導熱板42也可以采用氧化鈹、氮化鋁、氮化硼、氧化鎂、氧化鋁和聚噻吩中的任意一種制成，氧化鈹、氮化鋁、氮化硼、氧化鎂和氧化鋁是常見的耐火材料，且具有良好的導熱性能，能夠適應蒸發源內的高溫環境。

優選地，吸熱板41可以采用硅硼化物納米材料制成，采用硅硼化物納米材料制作吸熱板41可以提高發電效率，相比采用其他材料制成吸熱板41的溫差發電片40，發電效率可以高出大約30％。對于現有的吸熱材料，在使用一段時間后，需要進行更換，不僅增加了成本，而且在更換期間蒸發源也無法使用，而硅硼化物納米材料可以在700℃以上的高溫環境下保持穩定不分解，有利于延長使用壽命，減少更換的次數。

優選地，導熱板42可以采用聚噻吩納米纖維制成，聚噻吩納米纖維具有良好的導熱性，以及高溫環境中的穩定性，能夠提高導熱效率(聚噻吩納米纖維的導熱效率相比傳統導熱材料高出20倍左右)，在200℃的環境下依然具有較高的可靠性，有利于延長使用壽命。

圖3是本發明實施例提供的一種冷卻裝置、溫差發電片和反射板的配合示意圖。如圖3所示，溫差發電片40與反射板30的相互接觸的表面上對應設置有相互配合的凹形結構61和凸形結構62。在溫差發電片40與反射板30相互接觸時，溫差發電片40與反射板30相互貼合，凸形結構62的表面貼合在凹形結構61的內壁上，通過設置凸形結構62和凹形結構61可以增大溫差發電片40與反射板30的接觸面積，有利于熱量的傳遞。

需要說明的是，為了便于說明，圖3中的冷卻裝置50、溫差發電片40、反射板30相互分離，在實際產品中，冷卻裝置50和反射板30分別與溫差發電片40的兩個表面相貼。

此外，溫差發電片40與冷卻裝置50的相互接觸的表面上也可以對應設置有相互配合的凹形結構61和凸形結構62。在溫差發電片40與冷卻裝置50相互接觸時，溫差發電片40與冷卻裝置50的表面相互貼合，凸形結構62的表面貼合在凹形結構61的內壁上，通過設置凹形結構61和凸形結構62可以增大溫差發電片40與冷卻裝置50的接觸面積，有利于熱量的傳遞。

雖然在本實施例中，凸形結構全部設置在溫差發電片上，凹形結構全部設置在反射板和冷卻裝置上，但是在其他實施例中，凹形結構和凸形結構既可以設置在溫差發電片上，也可以設置在反射板和冷卻裝置上，而且溫差發電片、反射板和冷卻裝置上可以同時設置凹形結構和凸形結構。

具體地，每個凸形結構62可以呈但不限于呈半球形、圓錐形、棱錐形、柱形。

各個凸形結構62的大小可以根據板厚確定，例如，設置在吸熱板41上的凸形結構62凸出于吸熱板41的表面的高度、凹形結構61凹陷于吸熱板41的表面的深度可以為吸熱板41厚度的0.2～0.3倍，若凸形結構62的高度和凹形結構61的深度過小，則增加的接觸面積較小，若凸形結構62的高度和凹形結構61的深度過大，則凸形結構62容易折斷。相應地，設置在導熱板42上的凸形結構62凸出于導熱板42的表面的高度、凹形結構61凹陷于導熱板42的表面的深度可以為導熱板42厚度的0.2～0.3倍。設置在反射板30和冷卻裝置50上的凸形結構62的高度、凹形結構61的深度則與溫差發電片40上對應的凹形結構61的深度、凸形結構62的高度相同。

容易想到的是，凸形結構62和凹形結構61分布的密度盡量大，這樣可以在凸形結構62的高度和凹形結構61的深度一定的情況下，進一步增大接觸面積，其中，凸形結構62和凹形結構61分布的密度指在吸熱板41或導熱板42上單位面積內分布的凸形結構62和凹形結構61的數量。

圖4是本發明實施例提供的一種蒸發源的分解結構示意圖。如圖4所示，當溫差發電片40上設置有凸形結構62或凹形結構61時，吸熱板41為多塊板材拼接的結構。相鄰的板材拼接的縫隙可以與坩堝10的高度方向平行，這樣可以便于吸熱板41的制作，且方便吸熱板41與反射板30的組裝，使凸形結構62插入到對應的凹形結構61中。相應地，水冷板50也可以采用類似吸熱板41的結構，以便于水冷板與導熱板42之間的配合組裝。

進一步地，導熱板42也可以為多塊板材拼接的結構，相比于一體成型結構的導熱板42，這樣可以在安裝發電結構43之后，逐塊安裝用于拼接導熱板42的多塊板材，便于在吸熱板41和導熱板42之間設置發電結構43。

以下結合圖4簡單說明蒸發源的組裝方法：

首先在坩堝10外設置加熱絲20(圖4未示出)，并將筒狀的反射板30套在設置有加熱絲20的坩堝10外。再將用于拼接吸熱板41的板材逐個設置在反射板30上，使吸熱板41和反射板30上的凸形結構62、凹形結構61相配合，以完成吸熱板41的拼接，吸熱板41拼接完成后成筒狀。在完成吸熱板41的組裝后，在吸熱板41上設置發電結構43，在發電結構43外設置用于拼接導熱板42的多塊板材，以拼接成筒狀的導熱板42。導熱板42拼接完成后，將用于拼接水冷板50的多塊板材逐個貼合在導熱板42上，以使導熱板42和水冷板50上的凸形結構62、凹形結構61相配合。完成水冷板50的拼接后，水冷板50呈筒狀。在完成會冷板50的安裝后還可以在水冷板50的外側設置卡箍，通過卡箍鎖緊水冷板50。

此外，當吸熱板41和導熱板42由相同數量的板材拼接時，也可以在安裝好反射板30后，將用于拼接吸熱板41的板材和用于拼接導熱板42的板材相對合攏，且在兩者之間設置發電結構43，從而組成多個可拼接在一起的小的溫差發電片，例如在本實施例中，吸熱板41和導熱板42都由4塊板材拼接而成，從而可以將一塊拼接吸熱板41的板材和一塊拼接導熱板42的板材相對合攏，并在兩者見設置發電結構43，構成一個較小的溫差發電片，從而可以組合呈4個小的溫差發電片，將4個小的溫差發電片逐一安裝到反射板30上后，就可以構成完整的溫差發電片40，完成溫差發電片40的安裝。這樣可以更便于蒸發源的組裝。

需要說明的是，圖4中，吸熱板41、導熱板42和水冷板50均為4塊板材拼接的結構，在其他實施例中，吸熱板41、導熱板42和水冷板50還可以是4塊以上或是4塊以下的拼接結構。容易理解的是，吸熱板41和水冷板50中，每一塊拼接的板材面積越小，則越便于組裝過程中，凸形結構62與凹形結構61之間的配合，可選地，吸熱板41可以包括相互拼接的4～8塊弧形板材，水冷板50可以包括相互拼接的4～8塊弧形板材，若板材數量太多，則組裝過于繁瑣，不便于使用。導熱板42可以包括相互拼接的2～4塊弧形板材，由于導熱板42與吸熱板41之間沒有凸形結構62和凹形結構61的配合，因此可以減少拼接導熱板42的板材的數量，以方便組裝。

進一步地，用于拼接吸熱板41的每塊板材形狀大小相同，這樣可以便于吸熱板41的制作，也利于吸熱板41的組裝。相應地，用于拼接導熱板42的每塊板材形狀大小也可以相同，用于拼接水冷板50的每塊板材形狀大小也可以相同。

優選地，凸形結構62可以陣列排布在溫差發電片40上，也可以陣列排布在反射板30、冷卻裝置50上，相應地，凹形結構61也可以陣列排布在溫差發電片40上、也可以陣列排布在反射板30、冷卻裝置50上，這樣可以使得熱量的傳遞更加均勻。

具體地，位于吸熱板41上的凸形結構62的材料可以與吸熱板41相同，位于導熱板42上的凸形結構62的材料可以與導熱板42相同。實現時，吸熱板41上的凸形結構62與吸熱板41可以是一體成型結構，導熱板42上的凸形結構62與導熱板42可以是一體成型結構。

此外，當凸形結構位于反射板30上時，位于反射板30上的凸形結構的材料可以與反射板30的材料相同，當凸形結構位于冷卻裝置50上時，位于冷卻裝置50上的凸形結構的材料可以與冷卻裝置50上該表面的材料相同，例如可以與水冷板的材料相同。

需要說明的是，在其他實施例中，反射板30、溫差發電片40、冷卻裝置50相互接觸的表面也可以是平整的表面，以簡化制作工藝。

可選地，蒸發源還可以包括溫度檢測器，溫度檢測器用于檢測坩堝10的外壁的溫度。通過檢測坩堝10的溫度可以便于對溫度進行調節，以利于調節蒸發源。

圖5是本發明實施例提供的一種蒸發源的局部分解結構示意圖，為了便于說明，圖5中省略了凸形結構62和凹形結構61。如圖5所示，反射板30上可以設置有通孔30a，溫度檢測器插裝在通孔中。通過將溫度檢測器插裝在通孔中，可以使溫度檢測器更加接近于坩堝10的外壁，從而使檢測到的溫度更加準確。

可選地，在本實施例中，溫度檢測器可以是熱電偶，熱電偶的熱端71為測量端，熱電偶的熱端71可以與坩堝10的外壁直接接觸，以使得測量結果更加準確。

熱電偶的工作原理是基于塞貝克效應，熱電偶的兩條熱電極72的一端相連，形成熱端71，其中兩條熱電極72的材質不同，兩條熱電極72的與熱端71相反的一端為冷端，冷端連接至檢測設備，檢測設備與兩條熱電極72構成回路，通過檢測設備檢測熱電極72中的電流大小，根據電流大小得到熱端71的溫度，在安裝熱電偶時，兩條熱電極72可以分別從設置在反射板30上的兩個通孔30a中穿過，熱端71位于反射板30與坩堝10之間，冷端則位于蒸發源的外部，實現時，溫差發電片40和水冷板50上也可以設置通孔，以便于兩條熱電極72穿過。

容易想到的是，為了便于熱端71與坩堝10接觸，在設置加熱絲20時，加熱絲20之間可以預留出供熱電偶穿過的間隙。

圖6是本發明實施例提供的另一種蒸發源的局部分解結構示意圖，如圖6所示，可以將通孔30a設置在反射板30的凸形結構62或凹形結構61上，以提高溫度檢測器安裝的穩定度，在其他實施例中，反射板30上用于設置通孔30a的位置也可以不設置凸形結構62或凹形結構61，以便于安裝溫度傳感器。

此外，當加熱絲20與坩堝10的外壁之間設有間隙時，也可以將熱電極72設置在間隙中，使熱端71與坩堝10接觸，熱電偶的冷端也從間隙中引出蒸發源，從而不需要在反射板30上設置通孔30a，可以確保反射板30結構完整。

進一步地，蒸發源可以包括多個溫度檢測器，多個溫度檢測器分別用以檢測坩堝10外壁上不同位置的溫度。通過設置多個溫度檢測器同時進行溫度檢測，可以有利于對蒸發源進行調整，使坩堝10受熱更加均勻。具體可以將多個溫度檢測器繞坩堝10的周向間隔布置，例如可以設置4個溫度檢測器，4個溫度檢測器繞坩堝10的周向間隔90°布置。

在其他實施例中，蒸發源在使用時，若需要檢測坩堝的溫度，也可以通過非接觸式的溫度檢測裝置檢測，例如紅外測溫儀。

本發明實施例還提供了一種蒸鍍裝置，該裝置包括前述的任一種蒸發源。

通過在反射板和冷卻裝置之間設置溫差發電片，由于反射板和冷卻裝置存在溫差，因此溫差發電片可以利用溫差產生一定的電能，從而可以回收一部分能量，減少能量的浪費，提高了能量的利用率，同時還能減少散發到蒸發源之外的熱量，降低蒸鍍裝置內的溫度。

以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。