一种用于在连续传送蓝宝石基片的同时对蓝宝石基片进行化学增韧的设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于增韧蓝宝石基片的设备。
【背景技术】
[0002]蓝宝石俗称刚玉，主要成分Al2O3,六方晶格结构，熔点高（2045°C )、硬度高（莫氏硬度为9，仅次于金刚石）、透光性好（在紫外、可见、红外波段范围内具有很高的透光率，在
O.3?5um透过率高达85% )、抗辐射能力强、热导率高等物理性能。蓝宝石克服了 18?2等传统红外材料机械强度较低的缺点，经过多年实践检验，已成为世界各国红外军事、高强度激光的窗口首选材料，半导体GaN/Al203发光二极管（LED)、大规模集成电路S0I/S0S、超导纳米结构薄膜等最为理想的衬底材料，以及抗划伤能力较强的手机屏幕。近年来，随着现代科学技术的发展，对蓝宝石晶体材料的尺寸、质量不断提出新的要求，尤其当蓝宝石应用于有机发光显示器（Organic Light Emitting Display, OLED)和手机屏幕时，要求大尺寸蓝宝石基片具有较强的抵抗外来冲击、坠地的能力，具有较高的冲击韧性。
[0003]表面涂层，亦称增韧膜，是指在蓝宝石基片的单面或双面涂覆有机或无机材料，对蓝宝石基片形成压应力以降低基片表面的缺陷尺寸、减少缺陷数量并增加可阻止裂纹扩散的应力分散点，从而阻止缺陷的扩展，提高材料强度。表面涂层的成分选择一方面应满足涂层的热膨胀系数低于蓝宝石基片，以保证蓝宝石的表面维持压应力状态；另一方面，为了满足蓝宝石基片具有合格的透过率、折射率以及力学性能，表面涂层的晶格必须与蓝宝石的晶格参数匹配，以实现良好的界面结合。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种蓝宝石基片增韧用设备，所述设备能够提高蓝宝石基片化学增韧的效率。
[0005]—种用于在连续传送蓝宝石基片的同时对蓝宝石基片进行化学增韧的设备，包括：反应装置、退火装置和电源装置，反应装置包含：外壳，水冷坩祸2，温度控制系统4设于水冷坩祸2下方，第一反射部件7设置于外壳上方，外壳底部设置有电子束蒸发源5，退火装置包括：高温退火炉6，高温退火炉6内含加热元件10，传送部件3贯穿于反应装置及退火装置，从蓝宝石基片入口 12进入，经过水冷坩祸2内，后经过高温退火炉6，并最终从退火装置的蓝宝石基片出口 13退出，电源装置中的电源控制柜11分别和退火装置及反应装置电连接。
[0006]优选的，在反应装置的外壳侧壁还设置有第二反射部件8。
[0007]优选的，在退火装置的出口处还设置有气冷风扇16。
[0008]本实用新型的有益效果包括：
[0009](I)传送部件的特殊设计，可实现蓝宝石基片从增韧到退火全过程处理。
[0010](2)电子束蒸发源的特殊设计，可有效增加蓝宝石基片的增韧效率；
[0011](3)双反射部件的设计：建立了均匀可控的电子束反射场；
[0012](4)低温控制系统设置于溶胶-凝胶增韧剂外围，提供溶胶-凝胶化反应的低温环境;
[0013](5)高温退火炉的设计可提供溶胶-凝胶增韧剂在蓝宝石基片表面完成退火的高温环境。
[0014](6)本实用新型的增韧方法不局限于某种蓝宝石基片的尺寸与类型，可广泛应用于目前市场亟需增韧的各种尺寸、不同晶向的蓝宝石基片。
【附图说明】
[0015]附图I蓝宝石基片增韧设备的示意图；
[0016]附图2电子束反射路径示意图；
[0017]附图3加热元件在退火炉内部产生的热场。
【具体实施方式】
[0018]参照图1-3，本实用新型提供了一种在连续传送蓝宝石基片的同时对蓝宝石基片进行化学增韧的设备，主要工作原理为：传送部件3经过蓝宝石基片入口 12，将蓝宝石基片9从水冷坩祸内2的溶胶-凝胶增韧剂I上游连续通过，匀速传至溶胶-凝胶增韧剂I的下游；与此同时，电子束蒸发源5发出的电子束通过第一反射部分7和第二反射部分8的反射，激发到蓝宝石基片9表面和溶胶-凝胶增韧剂1，使得溶胶-凝胶增韧剂I气化，电子束蒸发源5激发产生的电子束直接或间接轰击溶胶-凝胶增韧剂和/或蓝宝石基片，以促进蓝宝石基片与溶胶-凝胶增韧剂I之间发生离子交换反应，生成增韧膜。利用传送部件3将蓝宝石基片9从溶胶-凝胶增韧剂下游传送至高温退火炉6，炉内加热元件10对其内部加热，产生热场15，如图3所示，同时采用分段退火工艺对蓝宝石基片9进行退火处理，退火处理完成后，使用气冷风扇16对蓝宝石基片进行冷却。
[0019]当蓝宝石基片增韧设备包括一种电子束蒸发源5时，反射部件可以包括设置在正在进行化学增韧的蓝宝石基片上方的第一反射部分。第一反射部分7可抑制电子束蒸发源产生的部分电子束沿蓝宝石基片传送方向发生的扰动，同时可将部分电子束全反射到蓝宝石基片的表面，增加蓝宝石基片的表面活性，促进蓝宝石基片表面涂覆增韧膜。另外，当蓝宝石基片化学增韧设备包括一种电子束蒸发源5时，反射部件可以包括设置在电子束蒸发源一侧或多侧的第二反射部分8，第二反射部分8可约束电子束蒸发源激发产生的部分散射电子，增加电子束轰击溶胶-凝胶增韧剂的概率，提高溶胶-凝胶增韧剂的气化率，促进蓝宝石基片表面与溶胶-凝胶增韧剂发生离子交换反应。具体地讲，当第二反射部分8只设置于电子束蒸发源的一侧时，电子束蒸发源产生的电子束在第二反射部分的反射作用下将集中轰击蓝宝石基片的上表面或下表面，以及上表面或下表面正对的溶胶-凝胶增韧剂，从而实现蓝宝石基片的单面增韧；当第二反射部分8设置于电子束蒸发源的多侧时，电子束蒸发源产生的电子束在第二反射部分的反射作用下将分别轰击蓝宝石基片的上表面与下表面，以及上表面与下表面正对的全部溶胶-凝胶增韧剂，从而实现蓝宝石基片的双面增韧。优选的是，在电子束蒸发源的多侧设置第二反射部分8，以满足蓝宝石基片双面增韧的目的。此过程产生的电子束的反射方向参照图2中的电子反射路径14。
[0020]另外，温度控制系统4 一方面监控水冷坩祸2的低温冷却水系统，另一方面监控水冷坩祸2内部的溶胶-凝胶增韧剂的状态变化。优选的是，将温度控制系统4包覆整个水冷坩祸。电源控制柜11和温度控制系统4、电子束蒸发源5、高温退火炉6以及传送部件3电连接，为整套系统提供电力供应。
[0021]由以上实例说明，本实用新型的特点在于提供一种蓝宝石基片增韧设备，所述设备能够显著提高蓝宝石基片化学增韧的效率，提高蓝宝石基片抵抗材料变形和断裂的能力，解决蓝宝石应用中的瓶颈问题，扩大其应用领域。本实用新型已经针对附图给出了以上对本实用新型的特定示例性实施例的描述，并且显而易见地，依据以上教导，对于本领域的普通技术人员来说，许多修改形式和变形形式是可能的。因此，本实用新型的范围不局限于以上的实施例，而是由所附的权利要求书及其等同物限定。
【主权项】
1.一种用于在连续传送蓝宝石基片的同时对蓝宝石基片进行化学增韧的设备，其特征在于包括：反应装置、退火装置和电源装置，反应装置包含：外壳，水冷坩祸（2)，温度控制系统（4)设于水冷坩祸（2)下方，第一反射部件（7)设置于外壳上方，外壳底部设置有电子束蒸发源（5)，退火装置包括：高温退火炉（6)，高温退火炉（6)内含加热元件（10)，传送部件（3)贯穿于反应装置及退火装置，从蓝宝石基片入口（12)进入，经过水冷坩祸（2)内，后经过高温退火炉（6)，并最终从退火装置的蓝宝石基片出口（13)退出，电源装置中的电源控制柜（11)分别和退火装置、反应装置、温度控制系统（4)和传送部件（3)电连接。2.根据权利要求I所述的一种用于在连续传送蓝宝石基片的同时对蓝宝石基片进行化学增韧的设备，其特征在于，在反应装置的外壳侧壁还设置有第二反射部件（8)。3.根据权利要求I或者2所述的一种用于在连续传送蓝宝石基片的同时对蓝宝石基片进行化学增韧的设备，其特征在于，在退火装置的出口处还设置有气冷风扇（16)。
【专利摘要】本实用新型涉及一种用于在连续传送蓝宝石基片的同时对蓝宝石基片进行化学增韧的设备，其特征在于包括：反应装置、退火装置和电源装置，反应装置包含：外壳，水冷坩埚(2)，温度控制系统(4)设于水冷坩埚(2)下方，第一反射部件(7)设置于外壳上方，外壳底部设置有电子束蒸发源(5)，退火装置包括：高温退火炉(6)，高温退火炉(6)内含加热元件(10)，传送部件(3)贯穿于反应装置及退火装置，从蓝宝石基片入口(12)进入，经过水冷坩埚(2)内，后经过高温退火炉(6)，并最终从退火装置的蓝宝石基片出口(13)退出，电源装置中的电源控制柜(11)分别和退火装置、反应装置、温度控制系统(4)和传送部件(3)电连接。所述设备能够提高蓝宝石基片化学增韧的效率。
【IPC分类】H01L33/00
【公开号】CN205159350
【申请号】CN201520873945
【发明人】常慧, 滕斌, 康森, 徐金鑫, 唐彩丽, 张吉
【申请人】天通银厦新材料有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年11月4日