一種用于在連續(xù)傳送藍(lán)寶石基片的同時(shí)對(duì)藍(lán)寶石基片進(jìn)行化學(xué)增韌的設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于增韌藍(lán)寶石基片的設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]藍(lán)寶石俗稱剛玉，主要成分Al2O3,六方晶格結(jié)構(gòu)，熔點(diǎn)高（2045°C )、硬度高（莫氏硬度為9，僅次于金剛石）、透光性好（在紫外、可見(jiàn)、紅外波段范圍內(nèi)具有很高的透光率，在
O.3?5um透過(guò)率高達(dá)85% )、抗輻射能力強(qiáng)、熱導(dǎo)率高等物理性能。藍(lán)寶石克服了 18?2等傳統(tǒng)紅外材料機(jī)械強(qiáng)度較低的缺點(diǎn)，經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐檢驗(yàn)，已成為世界各國(guó)紅外軍事、高強(qiáng)度激光的窗口首選材料，半導(dǎo)體GaN/Al203發(fā)光二極管（LED)、大規(guī)模集成電路S0I/S0S、超導(dǎo)納米結(jié)構(gòu)薄膜等最為理想的襯底材料，以及抗劃傷能力較強(qiáng)的手機(jī)屏幕。近年來(lái)，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)藍(lán)寶石晶體材料的尺寸、質(zhì)量不斷提出新的要求，尤其當(dāng)藍(lán)寶石應(yīng)用于有機(jī)發(fā)光顯示器（Organic Light Emitting Display, OLED)和手機(jī)屏幕時(shí)，要求大尺寸藍(lán)寶石基片具有較強(qiáng)的抵抗外來(lái)沖擊、墜地的能力，具有較高的沖擊韌性。
[0003]表面涂層，亦稱增韌膜，是指在藍(lán)寶石基片的單面或雙面涂覆有機(jī)或無(wú)機(jī)材料，對(duì)藍(lán)寶石基片形成壓應(yīng)力以降低基片表面的缺陷尺寸、減少缺陷數(shù)量并增加可阻止裂紋擴(kuò)散的應(yīng)力分散點(diǎn)，從而阻止缺陷的擴(kuò)展，提高材料強(qiáng)度。表面涂層的成分選擇一方面應(yīng)滿足涂層的熱膨脹系數(shù)低于藍(lán)寶石基片，以保證藍(lán)寶石的表面維持壓應(yīng)力狀態(tài)；另一方面，為了滿足藍(lán)寶石基片具有合格的透過(guò)率、折射率以及力學(xué)性能，表面涂層的晶格必須與藍(lán)寶石的晶格參數(shù)匹配，以實(shí)現(xiàn)良好的界面結(jié)合。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種藍(lán)寶石基片增韌用設(shè)備，所述設(shè)備能夠提高藍(lán)寶石基片化學(xué)增韌的效率。
[0005]—種用于在連續(xù)傳送藍(lán)寶石基片的同時(shí)對(duì)藍(lán)寶石基片進(jìn)行化學(xué)增韌的設(shè)備，包括：反應(yīng)裝置、退火裝置和電源裝置，反應(yīng)裝置包含：外殼，水冷坩禍2，溫度控制系統(tǒng)4設(shè)于水冷坩禍2下方，第一反射部件7設(shè)置于外殼上方，外殼底部設(shè)置有電子束蒸發(fā)源5，退火裝置包括：高溫退火爐6，高溫退火爐6內(nèi)含加熱元件10，傳送部件3貫穿于反應(yīng)裝置及退火裝置，從藍(lán)寶石基片入口 12進(jìn)入，經(jīng)過(guò)水冷坩禍2內(nèi)，后經(jīng)過(guò)高溫退火爐6，并最終從退火裝置的藍(lán)寶石基片出口 13退出，電源裝置中的電源控制柜11分別和退火裝置及反應(yīng)裝置電連接。
[0006]優(yōu)選的，在反應(yīng)裝置的外殼側(cè)壁還設(shè)置有第二反射部件8。
[0007]優(yōu)選的，在退火裝置的出口處還設(shè)置有氣冷風(fēng)扇16。
[0008]本實(shí)用新型的有益效果包括：
[0009](I)傳送部件的特殊設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)藍(lán)寶石基片從增韌到退火全過(guò)程處理。
[0010](2)電子束蒸發(fā)源的特殊設(shè)計(jì)，可有效增加藍(lán)寶石基片的增韌效率；
[0011](3)雙反射部件的設(shè)計(jì)：建立了均勻可控的電子束反射場(chǎng)；
[0012](4)低溫控制系統(tǒng)設(shè)置于溶膠-凝膠增韌劑外圍，提供溶膠-凝膠化反應(yīng)的低溫環(huán)境;
[0013](5)高溫退火爐的設(shè)計(jì)可提供溶膠-凝膠增韌劑在藍(lán)寶石基片表面完成退火的高溫環(huán)境。
[0014](6)本實(shí)用新型的增韌方法不局限于某種藍(lán)寶石基片的尺寸與類型，可廣泛應(yīng)用于目前市場(chǎng)亟需增韌的各種尺寸、不同晶向的藍(lán)寶石基片。
【附圖說(shuō)明】
[0015]附圖I藍(lán)寶石基片增韌設(shè)備的示意圖；
[0016]附圖2電子束反射路徑示意圖；
[0017]附圖3加熱元件在退火爐內(nèi)部產(chǎn)生的熱場(chǎng)。
【具體實(shí)施方式】
[0018]參照?qǐng)D1-3，本實(shí)用新型提供了一種在連續(xù)傳送藍(lán)寶石基片的同時(shí)對(duì)藍(lán)寶石基片進(jìn)行化學(xué)增韌的設(shè)備，主要工作原理為：傳送部件3經(jīng)過(guò)藍(lán)寶石基片入口 12，將藍(lán)寶石基片9從水冷坩禍內(nèi)2的溶膠-凝膠增韌劑I上游連續(xù)通過(guò)，勻速傳至溶膠-凝膠增韌劑I的下游；與此同時(shí)，電子束蒸發(fā)源5發(fā)出的電子束通過(guò)第一反射部分7和第二反射部分8的反射，激發(fā)到藍(lán)寶石基片9表面和溶膠-凝膠增韌劑1，使得溶膠-凝膠增韌劑I氣化，電子束蒸發(fā)源5激發(fā)產(chǎn)生的電子束直接或間接轟擊溶膠-凝膠增韌劑和/或藍(lán)寶石基片，以促進(jìn)藍(lán)寶石基片與溶膠-凝膠增韌劑I之間發(fā)生離子交換反應(yīng)，生成增韌膜。利用傳送部件3將藍(lán)寶石基片9從溶膠-凝膠增韌劑下游傳送至高溫退火爐6，爐內(nèi)加熱元件10對(duì)其內(nèi)部加熱，產(chǎn)生熱場(chǎng)15，如圖3所示，同時(shí)采用分段退火工藝對(duì)藍(lán)寶石基片9進(jìn)行退火處理，退火處理完成后，使用氣冷風(fēng)扇16對(duì)藍(lán)寶石基片進(jìn)行冷卻。
[0019]當(dāng)藍(lán)寶石基片增韌設(shè)備包括一種電子束蒸發(fā)源5時(shí)，反射部件可以包括設(shè)置在正在進(jìn)行化學(xué)增韌的藍(lán)寶石基片上方的第一反射部分。第一反射部分7可抑制電子束蒸發(fā)源產(chǎn)生的部分電子束沿藍(lán)寶石基片傳送方向發(fā)生的擾動(dòng)，同時(shí)可將部分電子束全反射到藍(lán)寶石基片的表面，增加藍(lán)寶石基片的表面活性，促進(jìn)藍(lán)寶石基片表面涂覆增韌膜。另外，當(dāng)藍(lán)寶石基片化學(xué)增韌設(shè)備包括一種電子束蒸發(fā)源5時(shí)，反射部件可以包括設(shè)置在電子束蒸發(fā)源一側(cè)或多側(cè)的第二反射部分8，第二反射部分8可約束電子束蒸發(fā)源激發(fā)產(chǎn)生的部分散射電子，增加電子束轟擊溶膠-凝膠增韌劑的概率，提高溶膠-凝膠增韌劑的氣化率，促進(jìn)藍(lán)寶石基片表面與溶膠-凝膠增韌劑發(fā)生離子交換反應(yīng)。具體地講，當(dāng)?shù)诙瓷洳糠?只設(shè)置于電子束蒸發(fā)源的一側(cè)時(shí)，電子束蒸發(fā)源產(chǎn)生的電子束在第二反射部分的反射作用下將集中轟擊藍(lán)寶石基片的上表面或下表面，以及上表面或下表面正對(duì)的溶膠-凝膠增韌劑，從而實(shí)現(xiàn)藍(lán)寶石基片的單面增韌；當(dāng)?shù)诙瓷洳糠?設(shè)置于電子束蒸發(fā)源的多側(cè)時(shí)，電子束蒸發(fā)源產(chǎn)生的電子束在第二反射部分的反射作用下將分別轟擊藍(lán)寶石基片的上表面與下表面，以及上表面與下表面正對(duì)的全部溶膠-凝膠增韌劑，從而實(shí)現(xiàn)藍(lán)寶石基片的雙面增韌。優(yōu)選的是，在電子束蒸發(fā)源的多側(cè)設(shè)置第二反射部分8，以滿足藍(lán)寶石基片雙面增韌的目的。此過(guò)程產(chǎn)生的電子束的反射方向參照?qǐng)D2中的電子反射路徑14。
[0020]另外，溫度控制系統(tǒng)4 一方面監(jiān)控水冷坩禍2的低溫冷卻水系統(tǒng)，另一方面監(jiān)控水冷坩禍2內(nèi)部的溶膠-凝膠增韌劑的狀態(tài)變化。優(yōu)選的是，將溫度控制系統(tǒng)4包覆整個(gè)水冷坩禍。電源控制柜11和溫度控制系統(tǒng)4、電子束蒸發(fā)源5、高溫退火爐6以及傳送部件3電連接，為整套系統(tǒng)提供電力供應(yīng)。
[0021]由以上實(shí)例說(shuō)明，本實(shí)用新型的特點(diǎn)在于提供一種藍(lán)寶石基片增韌設(shè)備，所述設(shè)備能夠顯著提高藍(lán)寶石基片化學(xué)增韌的效率，提高藍(lán)寶石基片抵抗材料變形和斷裂的能力，解決藍(lán)寶石應(yīng)用中的瓶頸問(wèn)題，擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域。本實(shí)用新型已經(jīng)針對(duì)附圖給出了以上對(duì)本實(shí)用新型的特定示例性實(shí)施例的描述，并且顯而易見(jiàn)地，依據(jù)以上教導(dǎo)，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，許多修改形式和變形形式是可能的。因此，本實(shí)用新型的范圍不局限于以上的實(shí)施例，而是由所附的權(quán)利要求書及其等同物限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于在連續(xù)傳送藍(lán)寶石基片的同時(shí)對(duì)藍(lán)寶石基片進(jìn)行化學(xué)增韌的設(shè)備，其特征在于包括：反應(yīng)裝置、退火裝置和電源裝置，反應(yīng)裝置包含：外殼，水冷坩禍（2)，溫度控制系統(tǒng)（4)設(shè)于水冷坩禍（2)下方，第一反射部件（7)設(shè)置于外殼上方，外殼底部設(shè)置有電子束蒸發(fā)源（5)，退火裝置包括：高溫退火爐（6)，高溫退火爐（6)內(nèi)含加熱元件（10)，傳送部件（3)貫穿于反應(yīng)裝置及退火裝置，從藍(lán)寶石基片入口（12)進(jìn)入，經(jīng)過(guò)水冷坩禍（2)內(nèi)，后經(jīng)過(guò)高溫退火爐（6)，并最終從退火裝置的藍(lán)寶石基片出口（13)退出，電源裝置中的電源控制柜（11)分別和退火裝置、反應(yīng)裝置、溫度控制系統(tǒng)（4)和傳送部件（3)電連接。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于在連續(xù)傳送藍(lán)寶石基片的同時(shí)對(duì)藍(lán)寶石基片進(jìn)行化學(xué)增韌的設(shè)備，其特征在于，在反應(yīng)裝置的外殼側(cè)壁還設(shè)置有第二反射部件（8)。3.根據(jù)權(quán)利要求I或者2所述的一種用于在連續(xù)傳送藍(lán)寶石基片的同時(shí)對(duì)藍(lán)寶石基片進(jìn)行化學(xué)增韌的設(shè)備，其特征在于，在退火裝置的出口處還設(shè)置有氣冷風(fēng)扇（16)。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種用于在連續(xù)傳送藍(lán)寶石基片的同時(shí)對(duì)藍(lán)寶石基片進(jìn)行化學(xué)增韌的設(shè)備，其特征在于包括：反應(yīng)裝置、退火裝置和電源裝置，反應(yīng)裝置包含：外殼，水冷坩堝(2)，溫度控制系統(tǒng)(4)設(shè)于水冷坩堝(2)下方，第一反射部件(7)設(shè)置于外殼上方，外殼底部設(shè)置有電子束蒸發(fā)源(5)，退火裝置包括：高溫退火爐(6)，高溫退火爐(6)內(nèi)含加熱元件(10)，傳送部件(3)貫穿于反應(yīng)裝置及退火裝置，從藍(lán)寶石基片入口(12)進(jìn)入，經(jīng)過(guò)水冷坩堝(2)內(nèi)，后經(jīng)過(guò)高溫退火爐(6)，并最終從退火裝置的藍(lán)寶石基片出口(13)退出，電源裝置中的電源控制柜(11)分別和退火裝置、反應(yīng)裝置、溫度控制系統(tǒng)(4)和傳送部件(3)電連接。所述設(shè)備能夠提高藍(lán)寶石基片化學(xué)增韌的效率。
【IPC分類】H01L33/00
【公開(kāi)號(hào)】CN205159350
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520873945
【發(fā)明人】?；? 滕斌, 康森, 徐金鑫, 唐彩麗, 張吉
【申請(qǐng)人】天通銀廈新材料有限公司
【公開(kāi)日】2016年4月13日
【申請(qǐng)日】2015年11月4日