專利名稱：一種射頻功率信號(hào)源真空引入電極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種甚高頻功率信號(hào)源(13. 56ΜΗζ^100ΜΗζ)引入真空腔體的電極，廣泛應(yīng)用于太陽(yáng)能電池、液晶顯示器，屬于電學(xué)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，薄膜太陽(yáng)能電池采用低溫沉積等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積技術(shù)(PECVD)，平行電極板容性放電模式。將射頻電源(RF)功率信號(hào)傳輸至真空腔室中陰極靶板。采用陶瓷燒結(jié)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是將電極的陽(yáng)極導(dǎo)體與陰極導(dǎo)體燒結(jié)成為一個(gè)整體，達(dá)到陽(yáng)極導(dǎo)體與陰極導(dǎo)體的密封。同時(shí)，利用陶瓷自身絕緣性使陽(yáng)極導(dǎo)體與陰極導(dǎo)體絕緣隔離。不足之處，大截面射頻電極陰極導(dǎo)體燒結(jié)技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)大面積燒結(jié).目前，大面積薄膜沉積的速率可達(dá)到 4 5A/s，功率密度可達(dá)到0. 2 0. 4w/cm2, 一般沉積薄膜1. 5 5. 7m2需要3 20KW的功率，頻率直接影響薄膜沉積速率，現(xiàn)有陶瓷燒結(jié)技術(shù)難以制作大截面射頻電極。此外，陶瓷燒結(jié)陰極導(dǎo)體，啟動(dòng)工作時(shí)間不長(zhǎng)會(huì)迅速產(chǎn)生高溫，導(dǎo)致整個(gè)電極體出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，一停止工作，整個(gè)電極溫度下降至常溫。這樣電極導(dǎo)電體反復(fù)的升溫、降溫，使電極輸入口燒結(jié)處的陶瓷因熱脹冷縮而損壞，破壞密封性。當(dāng)然，還有甚高頻引發(fā)的駐波效應(yīng)和趨膚效應(yīng)， 也會(huì)對(duì)陰極體造成損壞。因此，需要有效的甚高頻饋入模式，使輸入電極與連接導(dǎo)體之間接口能夠很好的絕緣密封，隔離屏蔽。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的旨在解決由甚高頻功率電源傳輸至電極進(jìn)入真空腔體接口處產(chǎn)生以上所說因陶瓷燒結(jié)導(dǎo)致的電極截面積過小，易燒損，使真空腔體密封下降，嚴(yán)重影響沉積速率和穩(wěn)定性。為大面積薄膜沉積，提供一種甚高頻功率源輸入真空腔室內(nèi)的射頻電極接口技術(shù)，功率為2000 3000瓦以上，頻率范圍為13. 56MHz 100MHz，陰極電壓為2000伏左右，用一種分體式電極連接裝置進(jìn)入真空腔體內(nèi)，替代傳統(tǒng)的一體式射頻電極。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種傳輸甚高頻功率源接入真空腔體的射頻電極裝置，包括射頻功率電源，匹配器，由真空電極引入真空腔體的接口電極，其特征是電極由分離的兩個(gè)電極部件構(gòu)成簡(jiǎn)稱內(nèi)部件和外部件，外部件包括外部陽(yáng)極圍繞外部陰極，內(nèi)部件包括內(nèi)部陽(yáng)極圍繞外部陰極，分別構(gòu)成屏蔽、絕緣、密封的一體電極部件；陽(yáng)極部件安裝在真空腔體的外壁上，陽(yáng)極導(dǎo)電體與真空腔體外壁接口端均屏蔽、密封，外壁接地。外部陰極和內(nèi)部陰極之間有隔離絕緣片，外部陰極內(nèi)的導(dǎo)電螺桿貫通絕緣片至內(nèi)部陰極，并與內(nèi)部陰極連接，內(nèi)部陰極頭部接陰極靶板。
內(nèi)部陽(yáng)極是一個(gè)帶孔的階梯形軸法蘭，該法蘭前端軸伸入真空腔體內(nèi)，與真空腔體密封并緊密結(jié)合；在內(nèi)部陽(yáng)極軸法蘭大端面有沉孔和中間通孔，該中間通孔由內(nèi)部陰極穿越入真空腔體，該通孔對(duì)內(nèi)部陰極形成屏蔽。
外部陽(yáng)極同樣是一個(gè)帶通孔的階梯軸法蘭，在法蘭大端面有沉孔，中間有通孔容納外部陰極，通孔的內(nèi)表面與射頻電源輸入端的正極緊密電接觸，由導(dǎo)電螺栓連接內(nèi)部陽(yáng)極和外部陽(yáng)極，固定在真空腔體陽(yáng)極接地。
內(nèi)部陰極是一個(gè)導(dǎo)電軸體，前端帶外螺紋、后端有內(nèi)螺紋孔，軸的前端外螺紋和真空腔體內(nèi)部的陰極靶板的電纜接頭相連，后端內(nèi)螺紋與陰極螺桿連接。
外部陰極是一個(gè)帶階梯孔的導(dǎo)電軸體，在其軸體的孔壁上開有彈性切口，該軸體與射頻電源輸入端口的陰極插入孔壁內(nèi)表面緊密接觸，階梯孔的另一端面的有小孔內(nèi)有密封槽，其內(nèi)裝密封圈壓緊在絕緣片上，導(dǎo)電螺桿為中間大兩頭小的階梯軸，一頭有外螺紋， 外螺紋旋入內(nèi)部陰極的內(nèi)螺紋，螺桿的中間端面開有密封槽，裝入密封圈壓緊在外部陰極的階梯孔的大孔內(nèi)端面，外部陰極通過螺桿與內(nèi)部陰極連接導(dǎo)通。絕緣片是放置在外部陰極和內(nèi)部陽(yáng)極中間。外部陰極其內(nèi)徑小于射頻電源的阻抗匹配器輸出端陰極導(dǎo)體的外徑， 保證在匹配器輸出端陰極導(dǎo)體插入具有彈性切口的外部陰極時(shí)接觸良好，降低接觸電阻， 減少功率損耗，減少發(fā)熱。內(nèi)、外部陰極和陽(yáng)極以及螺桿均為導(dǎo)體，內(nèi)、外部陰極優(yōu)選為表面鍍金的黃銅，內(nèi)外部陽(yáng)極優(yōu)選為表面氧化處理的鋁合金。所述的絕緣片為絕緣材料，優(yōu)選為陶瓷。
本發(fā)明的有益效果，實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明目的，有效的解決了甚高頻饋入模式，由于電極采用分離部件，使輸入電極與連接導(dǎo)體之間接口能夠很好的密封、絕緣、隔離屏蔽。提高了射頻功率穩(wěn)定性和大面積薄膜沉積速率和均勻性。使用該裝置減少了零部件損耗，使電極體的陰極使用壽命延長(zhǎng)。


圖1、是本發(fā)明射頻電源引入真空腔體示意圖。
圖2、是本發(fā)明實(shí)施例1電極平面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3、是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4、是本發(fā)明匹配器與引入電極連接的示意圖。
見圖1所示，射頻功率電源9由匹配器8將功率信號(hào)通過引入電極7傳入至真空腔室301，可調(diào)電容Cl、C2，電感L。圖2中，內(nèi)部陰極101，外部陰極102，銅螺桿103，內(nèi)部陽(yáng)極201，外部陽(yáng)極202，緊固螺栓203，絕緣片3，密封圈4，真空腔體外壁5，見圖4，射頻電源匹配器8輸出端801。傳輸至引入電極7為安裝在真空腔體內(nèi)部的射頻電極的陰極導(dǎo)體， 安裝在真空腔體內(nèi)部的射頻電極的陽(yáng)極導(dǎo)體，5為真空腔體的外壁，4為“0”型密封圈，203 為螺栓固定陽(yáng)極部件，102為外部陰極導(dǎo)體安裝在外部陽(yáng)極202內(nèi)，螺桿103貫通絕緣片3 內(nèi)外部陰極101、102。絕緣片3將陽(yáng)極部件和陰極部件密封絕緣，陰極導(dǎo)體可采用黃銅，為防止表面氧化影響導(dǎo)電性，表面可采用鍍金處理；絕緣片3可采用陶瓷或聚四氟乙烯材料； 為減輕部件的重量同時(shí)保證良好的導(dǎo)電性，陽(yáng)極導(dǎo)體可采用表面經(jīng)過防氧化處理的鋁合金材料。通過“0”型密封圈4和陰極導(dǎo)體緊固螺栓203將真空腔體內(nèi)部電極的陰極101導(dǎo)體與真空腔體外部電極的陰極102導(dǎo)體密封。通過“0”型密封圈4和緊固螺栓203及絕緣片 3將真空腔體內(nèi)部電極的陽(yáng)極導(dǎo)體201與真空腔體外部電極的陽(yáng)極導(dǎo)體密封。
見3-4圖，真空腔體外壁5安裝外部陰極102，103螺桿通過外部陰極102腔體內(nèi)壁和內(nèi)部陰極101連接，外部陽(yáng)極202陽(yáng)通過螺栓203與真空腔體外壁5緊固，為保證外部陰極102導(dǎo)體與射頻電源輸入端6有良好電接觸，將外部陰極102導(dǎo)體的四周均勻切割，導(dǎo)體的內(nèi)徑略小于射頻電源輸出端的陰極導(dǎo)體的外徑。
具體實(shí)施方式
例1、見圖2，本實(shí)施例由內(nèi)部陰極101、外部陰極102、銅螺桿103、內(nèi)部陽(yáng)極201、 外部陽(yáng)極202、緊固螺栓203、絕緣片3、密封圈4組成，內(nèi)部陽(yáng)極201為帶緊固孔階梯軸法蘭，法蘭前端軸伸入真空腔體外壁5內(nèi)，法蘭前端面開有密封槽，裝入密封圈4與真空腔體外壁5壓緊，法蘭大端面有沉孔，用來放置絕緣片3，沉孔內(nèi)端面有密封槽，裝入密封圈4壓緊在絕緣片3上，中間通孔用來使內(nèi)部陰極101穿過進(jìn)入真空腔室內(nèi)，外部陽(yáng)極202也為帶孔的階梯軸法蘭，法蘭大端面有沉孔，和內(nèi)部陽(yáng)極201法蘭大端面的沉孔一起將絕緣片3 夾住壓緊，中間通孔用來容納外部陰極102，通孔的內(nèi)表面與射頻電源9匹配器8的輸出端 801的陽(yáng)極接觸，通過螺栓203將內(nèi)部陽(yáng)極201和外部陽(yáng)極202 —起固定在真空腔體外壁5 上，實(shí)現(xiàn)陽(yáng)極連接。內(nèi)部陰極101為一前端帶外螺紋、后端帶內(nèi)螺紋孔的軸，前端外螺紋用來和真空腔體內(nèi)部的陰極電極板相連，后端內(nèi)螺紋用來與銅螺桿103連接，外部陰極102為帶階梯孔的軸，孔壁開有切口，使其具有彈性，射頻電源匹配器輸出端801的陰極插入內(nèi)表面可以緊密接觸，外部陰極102端面開有密封槽，裝入密封圈4壓緊在絕緣片3上，螺桿103 為中間大兩頭小的階梯軸，一頭有外螺紋，外螺紋旋入內(nèi)部陰極101的內(nèi)螺紋，螺桿103的中間端面開有密封槽，裝入密封圈4壓緊在外部陰極102的階梯孔端面，外部陰極102通過螺桿103與內(nèi)部陰極101實(shí)現(xiàn)陰極連接。
采用本實(shí)施例可生產(chǎn)加工規(guī)格為IlOOmmX 1400mm及以上大面積的薄膜太陽(yáng)能電池，采用射頻電源的頻率為40. 68MHZ，功率在3 4. 5kW，外部陰極102導(dǎo)體的截面為 Φ20πιπι或以上，可以正常使用，不會(huì)出現(xiàn)電極溫度高的現(xiàn)象，對(duì)比以前使用陶瓷燒結(jié)的電極因陰極導(dǎo)體的截面小，導(dǎo)致功率在2KW左右，就出現(xiàn)整個(gè)電極溫度過高，導(dǎo)致電極燒壞。
實(shí)施例2電極條件同實(shí)施例1中，使用本發(fā)明的電極引入，沉積速率4一5A/s，功率密度0.2 0. #/cm2，沉積薄膜1. 5 5. 7m2需要3 20KW的功率，可以正常使用，不會(huì)出現(xiàn)電極溫度過高的現(xiàn)象。
權(quán)利要求
1.一種射頻功率信號(hào)源真空引入電極，包括射頻功率電源，匹配器，電極引入真空腔體，其特征在于接入真空腔體的電極是真空電極，該電極由分離的內(nèi)外兩個(gè)屏蔽、密封部件構(gòu)成，外電極部件和內(nèi)電極部件分別由外部陽(yáng)極和外部陰極、內(nèi)部陽(yáng)極和內(nèi)部陰極構(gòu)成；陽(yáng)極部件安裝在真空腔體壁上接地；陰極部件由外陰極和內(nèi)陰極構(gòu)成，內(nèi)部陰極頭部接陰極靶板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種射頻功率信號(hào)源真空引入電極，其特征在于所說的陽(yáng)極部件與真空腔體外壁接口端均屏蔽、密封，并與真空腔體的外壁接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種射頻功率信號(hào)源真空引入電極，其特征在于所說的陰極部件，包括外部陰極和內(nèi)部陰極之間隔離絕緣片，外部陰極內(nèi)的導(dǎo)電螺桿貫通絕緣片至內(nèi)部陰極，并與真空腔體內(nèi)陰極靶板連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種射頻功率信號(hào)源真空引入電極，其特征在于所說的陽(yáng)極部件是一個(gè)帶孔的階梯形軸法蘭，該法蘭前端軸伸入真空腔體內(nèi)，且與真空腔體密封、緊滋妙入" ι 纟口口。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種射頻功率信號(hào)源真空引入電極，其特征在于所說的陽(yáng)極部件的內(nèi)部陽(yáng)極是一個(gè)帶孔的階梯形軸法蘭，在該軸法蘭大端面中間有沉孔和通孔，內(nèi)部陰極穿越該內(nèi)部陽(yáng)極中間通孔進(jìn)入真空腔體，所說內(nèi)部陽(yáng)極通孔對(duì)內(nèi)部陰極形成絕緣屏蔽。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種射頻功率信號(hào)源真空引入電極，其特征在于所說的外部陽(yáng)極是一個(gè)帶通孔的階梯軸法蘭，在法蘭大端面有沉孔，該沉孔中間有通孔容納外部陰極，通孔的內(nèi)表面與射頻電源輸入端的正極緊密接觸；由導(dǎo)電螺栓連接內(nèi)部陽(yáng)極和外部陽(yáng)極，固定在真空腔體陽(yáng)極接地。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種射頻功率信號(hào)源真空引入電極，其特征在于所說的內(nèi)部陰極是一個(gè)軸導(dǎo)電體，該導(dǎo)電體前端帶外螺紋、后端有內(nèi)螺紋孔，軸的前端外螺紋和真空腔體內(nèi)部的陰極靶板的電纜接頭相連，后端內(nèi)螺紋與陰極螺桿連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種射頻功率信號(hào)源真空引入電極，其特征在于所說的外部陰極是一個(gè)帶階梯孔的導(dǎo)電軸，在其軸體的孔壁上開有彈性切口，該軸體與射頻電源輸入端口的陰極插入孔壁內(nèi)表面緊密接觸，階梯孔的另一端面的有小孔內(nèi)有密封槽，其內(nèi)裝密封圈壓緊在絕緣片上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種射頻功率信號(hào)源真空引入電極，其特征在于所說的外部陰極內(nèi)的螺桿是一個(gè)導(dǎo)電體，螺桿是一中間大兩頭小的階梯軸，一頭有外螺紋，外螺紋旋入內(nèi)部陰極，螺桿的中間端面有密封槽，裝入密封圈壓緊在外部陰極的階梯孔的大孔內(nèi)端面，外部陰極通過螺桿與內(nèi)部陰極連接導(dǎo)通。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種射頻功率信號(hào)源真空引入電極，其特征在于所說的絕緣片是放置在外部陰極和內(nèi)部陽(yáng)極中間。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種射頻功率信號(hào)源真空引入電極，其特征在于所說的外部陰極，其外部陰極其內(nèi)徑小于射頻電源的匹配器輸出端陰極導(dǎo)體的外徑。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的一種射頻功率信號(hào)源真空引入電極，其特征在于所說的外部陰極包括具有彈性切口的輸入端。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種甚高頻功率源信號(hào)引入真空腔體的電極，廣泛應(yīng)用于太陽(yáng)能電池、液晶顯示器，屬于電學(xué)領(lǐng)域。目的為大面積薄膜沉積，提供一種用分體式電極連接裝置進(jìn)入真空腔體內(nèi)，替代傳統(tǒng)的一體式射頻電極。技術(shù)特征是電極由兩個(gè)分離的內(nèi)部電極和外部電極構(gòu)成，陽(yáng)極與真空腔體密封接地。外部陰極內(nèi)的導(dǎo)電螺桿貫通絕緣片至內(nèi)部陰極，并與內(nèi)部陰極連接，內(nèi)部陰極頭部接陰極靶板。本發(fā)明的有益效果，提高了功率穩(wěn)定性和大面積薄膜沉積速率。減少了零部件損耗，使電極體的陰極使用壽命延長(zhǎng)。
文檔編號(hào)H01J37/04GK102496554SQ20111039154
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月1日
發(fā)明者李毅 申請(qǐng)人:深圳市創(chuàng)益科技發(fā)展有限公司