一種用于在連續傳送藍寶石基片的同時對藍寶石基片進行化學增韌的設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種用于增韌藍寶石基片的設備。
【背景技術】
[0002]藍寶石俗稱剛玉，主要成分Al2O3,六方晶格結構，熔點高（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、紅外波段范圍內具有很高的透光率，在
O.3?5um透過率高達85% )、抗輻射能力強、熱導率高等物理性能。藍寶石克服了 18?2等傳統紅外材料機械強度較低的缺點，經過多年實踐檢驗，已成為世界各國紅外軍事、高強度激光的窗口首選材料，半導體GaN/Al203發光二極管（LED)、大規模集成電路S0I/S0S、超導納米結構薄膜等最為理想的襯底材料，以及抗劃傷能力較強的手機屏幕。近年來，隨著現代科學技術的發展，對藍寶石晶體材料的尺寸、質量不斷提出新的要求，尤其當藍寶石應用于有機發光顯示器（Organic Light Emitting Display, OLED)和手機屏幕時，要求大尺寸藍寶石基片具有較強的抵抗外來沖擊、墜地的能力，具有較高的沖擊韌性。
[0003]表面涂層，亦稱增韌膜，是指在藍寶石基片的單面或雙面涂覆有機或無機材料，對藍寶石基片形成壓應力以降低基片表面的缺陷尺寸、減少缺陷數量并增加可阻止裂紋擴散的應力分散點，從而阻止缺陷的擴展，提高材料強度。表面涂層的成分選擇一方面應滿足涂層的熱膨脹系數低于藍寶石基片，以保證藍寶石的表面維持壓應力狀態；另一方面，為了滿足藍寶石基片具有合格的透過率、折射率以及力學性能，表面涂層的晶格必須與藍寶石的晶格參數匹配，以實現良好的界面結合。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的在于提供一種藍寶石基片增韌用設備，所述設備能夠提高藍寶石基片化學增韌的效率。
[0005]—種用于在連續傳送藍寶石基片的同時對藍寶石基片進行化學增韌的設備，包括：反應裝置、退火裝置和電源裝置，反應裝置包含：外殼，水冷坩禍2，溫度控制系統4設于水冷坩禍2下方，第一反射部件7設置于外殼上方，外殼底部設置有電子束蒸發源5，退火裝置包括：高溫退火爐6，高溫退火爐6內含加熱元件10，傳送部件3貫穿于反應裝置及退火裝置，從藍寶石基片入口 12進入，經過水冷坩禍2內，后經過高溫退火爐6，并最終從退火裝置的藍寶石基片出口 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裝置電連接。
[0006]優選的，在反應裝置的外殼側壁還設置有第二反射部件8。
[0007]優選的，在退火裝置的出口處還設置有氣冷風扇16。
[0008]本實用新型的有益效果包括：
[0009](I)傳送部件的特殊設計，可實現藍寶石基片從增韌到退火全過程處理。
[0010](2)電子束蒸發源的特殊設計，可有效增加藍寶石基片的增韌效率；
[0011](3)雙反射部件的設計：建立了均勻可控的電子束反射場；
[0012](4)低溫控制系統設置于溶膠-凝膠增韌劑外圍，提供溶膠-凝膠化反應的低溫環境;
[0013](5)高溫退火爐的設計可提供溶膠-凝膠增韌劑在藍寶石基片表面完成退火的高溫環境。
[0014](6)本實用新型的增韌方法不局限于某種藍寶石基片的尺寸與類型，可廣泛應用于目前市場亟需增韌的各種尺寸、不同晶向的藍寶石基片。
【附圖說明】
[0015]附圖I藍寶石基片增韌設備的示意圖；
[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部產生的熱場。
【具體實施方式】
[0018]參照圖1-3，本實用新型提供了一種在連續傳送藍寶石基片的同時對藍寶石基片進行化學增韌的設備，主要工作原理為：傳送部件3經過藍寶石基片入口 12，將藍寶石基片9從水冷坩禍內2的溶膠-凝膠增韌劑I上游連續通過，勻速傳至溶膠-凝膠增韌劑I的下游；與此同時，電子束蒸發源5發出的電子束通過第一反射部分7和第二反射部分8的反射，激發到藍寶石基片9表面和溶膠-凝膠增韌劑1，使得溶膠-凝膠增韌劑I氣化，電子束蒸發源5激發產生的電子束直接或間接轟擊溶膠-凝膠增韌劑和/或藍寶石基片，以促進藍寶石基片與溶膠-凝膠增韌劑I之間發生離子交換反應，生成增韌膜。利用傳送部件3將藍寶石基片9從溶膠-凝膠增韌劑下游傳送至高溫退火爐6，爐內加熱元件10對其內部加熱，產生熱場15，如圖3所示，同時采用分段退火工藝對藍寶石基片9進行退火處理，退火處理完成后，使用氣冷風扇16對藍寶石基片進行冷卻。
[0019]當藍寶石基片增韌設備包括一種電子束蒸發源5時，反射部件可以包括設置在正在進行化學增韌的藍寶石基片上方的第一反射部分。第一反射部分7可抑制電子束蒸發源產生的部分電子束沿藍寶石基片傳送方向發生的擾動，同時可將部分電子束全反射到藍寶石基片的表面，增加藍寶石基片的表面活性，促進藍寶石基片表面涂覆增韌膜。另外，當藍寶石基片化學增韌設備包括一種電子束蒸發源5時，反射部件可以包括設置在電子束蒸發源一側或多側的第二反射部分8，第二反射部分8可約束電子束蒸發源激發產生的部分散射電子，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，促進藍寶石基片表面與溶膠-凝膠增韌劑發生離子交換反應。具體地講，當第二反射部分8只設置于電子束蒸發源的一側時，電子束蒸發源產生的電子束在第二反射部分的反射作用下將集中轟擊藍寶石基片的上表面或下表面，以及上表面或下表面正對的溶膠-凝膠增韌劑，從而實現藍寶石基片的單面增韌；當第二反射部分8設置于電子束蒸發源的多側時，電子束蒸發源產生的電子束在第二反射部分的反射作用下將分別轟擊藍寶石基片的上表面與下表面，以及上表面與下表面正對的全部溶膠-凝膠增韌劑，從而實現藍寶石基片的雙面增韌。優選的是，在電子束蒸發源的多側設置第二反射部分8，以滿足藍寶石基片雙面增韌的目的。此過程產生的電子束的反射方向參照圖2中的電子反射路徑14。
[0020]另外，溫度控制系統4 一方面監控水冷坩禍2的低溫冷卻水系統，另一方面監控水冷坩禍2內部的溶膠-凝膠增韌劑的狀態變化。優選的是，將溫度控制系統4包覆整個水冷坩禍。電源控制柜11和溫度控制系統4、電子束蒸發源5、高溫退火爐6以及傳送部件3電連接，為整套系統提供電力供應。
[0021]由以上實例說明，本實用新型的特點在于提供一種藍寶石基片增韌設備，所述設備能夠顯著提高藍寶石基片化學增韌的效率，提高藍寶石基片抵抗材料變形和斷裂的能力，解決藍寶石應用中的瓶頸問題，擴大其應用領域。本實用新型已經針對附圖給出了以上對本實用新型的特定示例性實施例的描述，并且顯而易見地，依據以上教導，對于本領域的普通技術人員來說，許多修改形式和變形形式是可能的。因此，本實用新型的范圍不局限于以上的實施例，而是由所附的權利要求書及其等同物限定。
【主權項】
1.一種用于在連續傳送藍寶石基片的同時對藍寶石基片進行化學增韌的設備，其特征在于包括：反應裝置、退火裝置和電源裝置，反應裝置包含：外殼，水冷坩禍（2)，溫度控制系統（4)設于水冷坩禍（2)下方，第一反射部件（7)設置于外殼上方，外殼底部設置有電子束蒸發源（5)，退火裝置包括：高溫退火爐（6)，高溫退火爐（6)內含加熱元件（10)，傳送部件（3)貫穿于反應裝置及退火裝置，從藍寶石基片入口（12)進入，經過水冷坩禍（2)內，后經過高溫退火爐（6)，并最終從退火裝置的藍寶石基片出口（13)退出，電源裝置中的電源控制柜（11)分別和退火裝置、反應裝置、溫度控制系統（4)和傳送部件（3)電連接。2.根據權利要求I所述的一種用于在連續傳送藍寶石基片的同時對藍寶石基片進行化學增韌的設備，其特征在于，在反應裝置的外殼側壁還設置有第二反射部件（8)。3.根據權利要求I或者2所述的一種用于在連續傳送藍寶石基片的同時對藍寶石基片進行化學增韌的設備，其特征在于，在退火裝置的出口處還設置有氣冷風扇（16)。
【專利摘要】本實用新型涉及一種用于在連續傳送藍寶石基片的同時對藍寶石基片進行化學增韌的設備，其特征在于包括：反應裝置、退火裝置和電源裝置，反應裝置包含：外殼，水冷坩堝(2)，溫度控制系統(4)設于水冷坩堝(2)下方，第一反射部件(7)設置于外殼上方，外殼底部設置有電子束蒸發源(5)，退火裝置包括：高溫退火爐(6)，高溫退火爐(6)內含加熱元件(10)，傳送部件(3)貫穿于反應裝置及退火裝置，從藍寶石基片入口(12)進入，經過水冷坩堝(2)內，后經過高溫退火爐(6)，并最終從退火裝置的藍寶石基片出口(13)退出，電源裝置中的電源控制柜(11)分別和退火裝置、反應裝置、溫度控制系統(4)和傳送部件(3)電連接。所述設備能夠提高藍寶石基片化學增韌的效率。
【IPC分類】H01L33/00
【公開號】CN205159350
【申請號】CN201520873945
【發明人】常慧, 滕斌, 康森, 徐金鑫, 唐彩麗, 張吉
【申請人】天通銀廈新材料有限公司
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年11月4日