[发明专利]一种用于高温下卷绕沉积薄膜的通电加热装置

说明书

本发明涉及高温下薄膜沉积制备的领域，具体涉及一种用于高温下卷绕沉积薄膜的通电加热装置。本发明重新设计了电极轮盘组；金属基带置于电极轮盘的绝缘滚筒上穿过各对电极棒间，并与各对电极棒良好接触；绝缘滚筒对金属基带的支撑作用使得金属基带不会被电极棒夹持受力的情况下发生形变，保证了其产品的后期应用；轴承使金属基带与绝缘滚筒间没有相对摩擦，以免损伤金属基带表面；绝缘滚筒与金属基带直接贴合接触，随着金属基带的移动而滚动，完成连续卷绕的过程。本发明适用于各种金属衬底的加热，且升温速率高，且温度分布均匀，能效高，同时可实现多层薄膜的连续卷绕制备。

技术领域

本发明涉及高温下薄膜沉积制备的领域，特别是不同宽度金属基带或者双面制备有缓冲层的金属衬底上薄膜的卷绕制备，可用于蒸发、溅射、脉冲激光沉积、金属有机物化学气相沉积等多种薄膜制备工艺。具体涉及一种用于高温下卷绕沉积薄膜的通电加热装置。

背景技术

在薄膜制备领域，无论采用何种工艺技术，为了实现薄膜的可控生长，达到调控薄膜成分、结构及性能的目的，通常需要对薄膜沉积的衬底加热。为了简化设备的结构，相应的加热装置也应该进行必要的优化和改进。由于薄膜生长对衬底温度要求严格，因此研制出升降温速度快、加热均匀稳定、可靠性重复性好等特点的薄膜沉积加热装置就特别重要。

目前制备薄膜所采用的加热方式主要有电阻丝加热、电磁感应加热和光加热。

电阻丝加热是通过向电阻较大的电热丝中通入大电流，将产生的热量向需要加热的衬底传递，使其达到所要求的温度。衬底的温度可以通过调整通入加热丝电流的大小来控制，而且不同加热器的设计也会很大地影响需要通入电流的大小。采用电阻丝加热的方式，其优点在于原理简单，对基片衬底要求低。其缺点主要是能耗高，维修困难，设计繁琐，升降温速度慢。

电磁感应加热，或简称为感应加热，是加热导体材料的一种方法。它是利用电磁感应原理使被加热材料的内部产生电流，通过涡流产生的能量达到加热的目的。感应加热与传统加热方式相比具备许多优点：加热温度高，加热速度快，加热效率高，能耗相对较低等。而缺点在于其直接加热的衬底必须是导电材料，形状规则，电阻率分布均匀，会产生趋肤效应，而且所采用的高频交变电磁场会对周围的设备产生影响，同时不适用于较薄金属基带的加热。

光加热是利用灯管产生的光束透过耐高温的玻璃对衬底材料进行加热。其优势在于可以快速地将衬底加热到需要的温度，热效率较高。但是，随着薄膜的沉积，透光玻璃上会因为薄膜材料的附着，而造成加热温度的不稳定，影响了制备薄膜的质量。

对于长带状的金属衬底，采用电阻丝加热必须要对加热器的形状和加热丝的分布进行很好的设计才能保证沿金属带材长度和宽度方向的温度分布均匀，整个研制过程是比较复杂的。采用感应加热金属长带衬底，就需要频率很高才能降低能耗。而在高频下，真空腔体内很容易产生高频电场的耦合激发起等离子体，不利于温度的精确控制。

还有另外一种通电自加热的方式，将加热电流通过电流分配电路逐渐地被导入到金属带材内部，利用金属带材自身电阻产生的焦耳热来达到加热的目的，其结构简单且能效较高。目前，已有相关专利(CN201610881886.4)采用类似的方式来对金属衬底进行加热。但此类方法中的加热电极对宽度较大且厚度较薄的金属基带进行加热时由于加热电极弹片与基带之间压力的作用会造成基带发生形变或者扭曲，从而引起电极与基带接触不良而打火，从而无法后期使用，那么就影响了长带材的连续制备。

发明内容

针对上述存在问题或不足，为解决通电自加热金属基带制备薄膜时，宽度较大且厚度较薄的金属基带会发生形变或者扭曲，从而引起电极与基带接触不良而打火，从而无法后期使用的问题。本发明提供了一种用于高温下卷绕沉积薄膜的通电加热装置。