一種電容式等離子體電極的上電極的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種等離子體電極，特別涉及一種帶有內(nèi)部加熱器的電容式等離子體電極的上電極。
【背景技術】
[0002]等離子體實驗研宄的起步時期可追溯到19世紀30年代，英國的M.法拉第以及其后的J.J湯姆孫、J.s.E湯森德等人相繼研宄氣體放電現(xiàn)象，1879年英國的W.克魯克斯使用“物質(zhì)第四態(tài)”這個名詞描述氣體放電管中的電力氣體，到了 1928年美國的1.朗繆爾首先引入等離子體這個詞。
[0003]目前，等離子體的應用已經(jīng)擴展到許多領域，如機械加工、化工、冶金、表面處理、氣動熱模擬等等。在新能源領域的太陽能電池制造過程中，等離子體被充分使用，如減反膜、導電膜、各類鈍化膜的制備，都需通過等離子體的參與來實現(xiàn)。等離子體的產(chǎn)生主要是通過電荷積累到一定量級后擊穿介質(zhì)產(chǎn)生，用于電荷積累的電極結構基本可分為電感式及電容式兩種，在太陽能電池應用方面，大多數(shù)采用電容式，其原因是電容式具有較均勻的平行的等離子區(qū)域，能制備均勻性更好的薄膜，也就是說電容結構對獲得更理想的光學及電學性能具有優(yōu)先選擇性，尤其在解決更大的面積、更均勻的等離子區(qū)域、更快的介質(zhì)(氣體)分解速率等問題上，具有突出優(yōu)勢，對其結構設計的改進也一直未停止過。
[0004]所述的電容式等離子電極是在真空環(huán)境中使用的，其結構為:兩具有相近幾何形狀的相互平行的保持一定間距的金屬板/盒；與電源物理連接金屬板/盒通常稱為上電極，需分解的氣體一般由上電極中噴出，以提高沉積薄膜的性能；另一與大地物理連接的通常稱為下電極，需沉積薄膜的基片放置于此位置；為獲得更好薄膜，會在下電極設置一加熱器來提高襯底溫度；當氣體通入上、下電極之間并施加電源功率后，氣體被電離，并在襯底上沉積上薄膜；薄膜的質(zhì)量與氣體電離程度有著直接的關系。
[0005]為使氣體能夠充分被電離，大多數(shù)用戶采用給氣體加熱的方法，基本劃分成兩類。一類是在等離子設備內(nèi)部的上電極及下電極周邊加裝加熱器，雖會使氣體電離得到改善，但也會有不能完全解決及新出現(xiàn)的問題，其一是等離子腔內(nèi)部會有大量薄膜沉積，造成對地的絕緣發(fā)生變化，其二是氣體通入后下電極溫度會下降，溫度回升過程會有大量氣體浪費；另一類是在等離子設備外部進氣管路上加裝加熱器，以改善氣源溫度問題，但也存在問題，進氣管路直徑較小，在其外部加裝加熱器后若控溫不好，一些易分解氣體會在進氣管內(nèi)壁沉積，進而引起阻塞，存在安全隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有電容式等離子體電極中的具有氣體噴淋功能的上電極的缺點，提出一種新的具有氣體加熱及離子選擇功能的噴淋式上電極。
[0007]本發(fā)明電容式等離子體電極的上電極為軸對稱結構，由上蓋及直筒兩部分組成，上蓋及直筒焊接為一體。
[0008]所述的上蓋包括兩個直徑不同金屬直筒、兩個內(nèi)外徑不同的金屬圓環(huán)及第一絕緣環(huán)。小直徑金屬直筒的外徑與小內(nèi)徑金屬圓環(huán)的內(nèi)徑相等，小內(nèi)徑金屬圓環(huán)的外徑與大直徑金屬直筒的內(nèi)徑相等，大直徑金屬直筒的外徑與大內(nèi)徑金屬圓環(huán)的內(nèi)徑相等。第一絕緣環(huán)的外徑小于大內(nèi)徑金屬圓環(huán)的外徑，第一絕緣環(huán)的內(nèi)徑大于大內(nèi)徑金屬圓環(huán)的內(nèi)徑。
[0009]小直徑金屬直筒、小內(nèi)徑金屬圓環(huán)、大直徑金屬圓筒、大內(nèi)徑金屬圓環(huán)、第一絕緣環(huán)依次上下同軸布置。大直徑金屬直筒的下端與大內(nèi)徑金屬圓環(huán)的內(nèi)圈對應焊接，大直徑金屬直筒的上端與小內(nèi)徑金屬圓環(huán)外圈對應焊接。小內(nèi)徑金屬圓環(huán)的內(nèi)圈與小直徑金屬直筒的下端對應焊接，小直徑金屬直筒的上端開口，用于氣體進口。
[0010]第一絕緣環(huán)用螺釘固定在大內(nèi)徑金屬圓環(huán)的底面。
[0011]在大內(nèi)徑金屬圓環(huán)與大直徑金屬直筒焊接的一面布置有一對管式加熱器電源接入端。該管式加熱器電源接入端位于大內(nèi)徑金屬圓環(huán)上的一個同心圓周上，此圓周的直徑大于大直徑金屬直筒的外徑，小于大內(nèi)徑金屬圓環(huán)外徑。兩個管式加熱器電源接入端的連線穿過大直徑金屬直筒的圓心和大內(nèi)徑金屬圓環(huán)的圓心。管式加熱器電源接入端采用卡套結構。大直徑金屬直筒內(nèi)腔為小容積空間，第一絕緣環(huán)內(nèi)腔為大容積空間。大容積空間和小容積空間連通，用于氣體緩沖。氣體由小直徑金屬直筒一端的氣體進口進入小直徑金屬直筒，然后進入大直徑金屬直筒內(nèi)腔，充滿由大直徑金屬直筒內(nèi)腔形成的小容積空間后，流入第一絕緣環(huán)內(nèi)腔形成的大容積空間，并充滿此大容積空間，實現(xiàn)氣體流入緩沖。
[0012]所述的直筒為金屬制作。直筒的外徑與上蓋的大內(nèi)徑金屬圓環(huán)的外徑相等，直筒的內(nèi)徑大于上蓋的第一絕緣環(huán)的外徑。直筒的筒壁為雙層。雙層直筒壁的內(nèi)腔為中空區(qū)域，該中空區(qū)域為通入冷卻液用的冷卻液槽，直筒外壁的下部布置有與冷卻液槽連通的冷卻液進口，直筒外壁的上部布置有與冷卻液槽連通的冷卻液出口。冷卻液通過與該冷卻液槽連通的冷卻液進口及冷卻液出口與外部循環(huán)裝置連接。
[0013]上蓋布置有第一絕緣環(huán)的一端插入直筒中，與直筒焊接為一整體。
[0014]直筒內(nèi)從上至下依次布置有第一多孔板、管式加熱器、第二多孔板和第三多孔板。在第一多孔板、管式加熱器、第二多孔板和第三多孔板之間布置有金屬環(huán)或絕緣環(huán)，布置于直筒內(nèi)所有金屬環(huán)及絕緣環(huán)的內(nèi)徑相等，布置于直筒內(nèi)所有金屬環(huán)及絕緣環(huán)的外徑相等。布置于上蓋的第一絕緣環(huán)的內(nèi)徑與直筒內(nèi)所有金屬環(huán)及絕緣環(huán)內(nèi)徑相等，第一絕緣環(huán)外徑小于直筒內(nèi)所有金屬環(huán)及絕緣環(huán)外徑。直筒內(nèi)所有金屬環(huán)及絕緣環(huán)用于將第一多孔板、管式加熱器、第二多孔板和第三多孔板相互隔離，直筒內(nèi)部件用螺釘依次固定在直筒內(nèi)。第一多孔板、第二多孔板和第三多孔板為金屬材料制作。第一多孔板外徑小于第一絕緣環(huán)外徑，第一多孔板與直筒壁之間有間隙，該間隙用于管式加熱器電源接入端。
[0015]第一多孔板布置于第一絕緣環(huán)下，用螺釘與第一絕緣環(huán)固定。第二絕緣環(huán)包裹在第一多孔板的外周。第二絕緣環(huán)圓周上開有兩個通孔，兩個通孔分別與上蓋的兩個管式加熱器電源接入端對應。管式加熱器的電源引出端穿過第二絕緣環(huán)上的通孔，再穿出上蓋的管式加熱器的電源接入端，通過電源接入端的卡套固定。
[0016]管式加熱器布置于第一多孔板下面，管式加熱器的兩端安裝有絕緣材料端子，管式加熱器兩端的絕緣材料端子分別緊貼第一多孔板和第二多孔板，使管式加熱器與第一多孔板及第二多孔板相互絕緣。
[0017]第二多孔板布置于管式加熱器的下面，第二多孔板的一面緊貼管式加熱器的絕緣材料端子，另一面布置有一金屬環(huán)，金屬環(huán)下面布置有第三絕緣環(huán)。第二多孔板、第三絕緣環(huán)及金屬環(huán)通過螺釘與直筒壁固定。
[0018]第三多孔板布置在第三絕緣環(huán)的下面，第三多孔板下面布置有第四絕緣環(huán)。第三多孔板、第四絕緣環(huán)通過螺釘與直筒壁固定。
[0019]第五絕緣環(huán)布置于第四絕緣環(huán)的下面，第六絕緣環(huán)布置于第五絕緣環(huán)的下面，第五絕緣環(huán)、第六絕緣環(huán)通過螺釘與直筒壁固定。
【附圖說明】
[0020]圖1電容式等離子電極結構示意圖，圖中:1上電極，2下電極，3電源；
[0021]圖2a本發(fā)明上電極方形多孔板結構示意圖；
[0022]圖2b本發(fā)明上電極圓形多孔板結構示意圖；
[0023]圖3a本發(fā)明上電極圓形管式電加熱器示意圖
[0024]圖3b本發(fā)明上電極方形管式電加熱器示意圖；
[0025]圖4a本發(fā)明上電極上蓋外形示意圖，圖中:7第一絕緣環(huán)，24管式加熱器電源接入端，41小直徑金屬直筒，42小內(nèi)徑金屬圓環(huán)，51大直徑金屬圓筒，52大內(nèi)徑金屬圓環(huán)；
[0026]圖4b本發(fā)明上電極上蓋結構剖視圖，圖中:4氣體進口，5小容積空間，6大容積空間，7第一絕緣環(huán)，24管式加熱器電源接入端，41小直徑金屬直筒，42小內(nèi)徑金屬圓環(huán)，51大直徑金屬圓筒，52大內(nèi)徑金屬圓環(huán)；
[0027]圖5a本發(fā)明上電極直筒外形示意圖，圖中:22冷卻液出口，23冷卻液進口，25直筒;
[0028]圖5b本發(fā)明上電極直筒結構剖視圖，圖中:8第一多孔板，9第二絕緣環(huán)，10第