通过反应沉积形成涂覆的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及使用强烈光束进行光反应沉积，形成直接涂覆在基材表面上的颗粒。部分具体例中，涂覆装置包括非圆形的反应物输入口、形成光路径的光元件、第一种基材、及与装置连接的马达。反应物输入口界定反应物流的路径。光路径贯穿反应区处的反应物流路径与反应区连续的产物流路径。基材贯穿产物流路径。而且，马达操作使第一基材相对于产物流移动。本发明专利技术叙述使用光驱动化学反应，有效的产生高度均匀涂覆的各种广泛的方法。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在例如最后形成光装置或电器装置的基材表面上形成涂覆。其中，本专利技术涉及基材上高度均匀的颗粒涂覆，及可进一步加工，在基材表面上形成玻璃及其他高度均匀涂覆的高度均匀颗粒涂覆的有效方法。
技术介绍
机械、电器及光学组件固着或整合于整体的装置中对于材料加工的要求相当的高。再者，整合于装置中的独立组件的尺寸会收缩。因此，相当的期盼能形成涂布在基材上的特殊组合物。为了由此材料形成具高品质光学涂覆的光学装置，该涂覆需高度的均匀。形成这些涂覆的高度均匀材料受到瞩目。现今使用的光学通讯光波长为1.3至1.6微米。光学导波器的尺寸通常为波长的数倍。因此，光学构造的尺寸可自数微米至约100微米。依所需的光学模式及其他因子而定。包含以网络为主的系统通讯及信息技术的爆炸使全球均致力于发展光纤通讯网络技术，以得到最大频宽的优点。光纤技术的容量可通过执行密集波长多路传输技术进一步扩充。对于增加多管道的需求需执行系统功能。可使用整合组件取代不连续的光组件，供给所需容量。光学组件可如电子集成电路整合于平面晶片形基底上。通过将光学组件置于整合的晶片如硅晶圆上，许多光学组件可压缩成极小组件。对于这些整合光学组件的大量制造，现有的半导体技术如微影蚀刻及干蚀刻均可在制造工艺的适当步骤中有利的应用。集成光学组件的制造需将高品质光学材料沉积在基材表面上。再者，光学材料需视于特定的装置。尤其，光学组件整合有远景的技术是集中在平面导波器的制造上。曾使用半导体方法，形成导波器，接着沉积光学材料。光学薄膜涂覆的基本特征包含表面品质、薄膜均匀度及光学品质。光学品质是指足够小的吸收及散射损耗，以达到所需的传输水准。光学品质亦包含光学性质的均匀度，如折射系数及双折射性质。另外，光学品质包含干涉品质，如芯层与包覆层间的干涉。现行的指标是通过例如玻纤、平面导波玻璃、铌酸锂及InP建立。氧化硅(SiO2)适当的态包含玻璃，但对于其他材料单晶态具有最高品质的光学传输。针对光学材料的沉积曾使用及/或建议许多方法。这些方法包含例如火焰水解沉积、化学蒸气沉积、物理蒸气沉积、溶胶化学沉积、及离子植入。平面导波器的商业上使用较主要者为火焰水解沉积。火焰水解及形成化学蒸气沉积已成功的用于制造织维光学元件中所用的玻纤。火焰水解沉积包含使用氢-氧火焰，使气态前驱物反应，形成涂覆在基材表面上的光学材料颗粒。涂覆的后续热处理会形成一般为玻璃材料的均匀光学材料。在制造下一代需严格的具有均匀度及纯度的整合光学组件的主要竞争者并未建立一套明显的途径。火焰水解沉积有效，但无法轻易的得到更均匀的涂覆。化学蒸气沉积包含将游离基、分子及/或原子沉积在基材表面上，而非颗粒。化学蒸气沉积可形成极均匀的物质，但该工艺极缓慢。若尝试增加其速率，则需对薄膜品质妥协，其会降低化学蒸气沉积法的任一优点。同时，已发展出通过激光热解制造高度均匀次微米及纳米颗粒的方法。高度均匀的颗粒为制造各种装置所需，包含例如电池、抛光组合物、触媒及光学显示器的磷光体。激光热解包含一强烈的光束，该光束可驱动反应物流的化学反应，形成高度均匀的颗粒，且在该流离开激光束后快速的终止反应。
技术实现思路
本专利技术的第一方面是包括非圆形反应物输入、形成光路径的光学元件、第一种基材、及与装置相连的马达的涂覆装置。光路径在反应区处以来自反应区的持续产物流路径贯穿反应物流路径。基材贯穿产物流路径。而且，马达操作使第一面积材相对于产物流移动。本专利技术另一方面是关于涂覆基材的方法，该方法包括使反应物流反应，将产物流引导到基材上，且相对于产物流移动基材，涂覆基材。反应物流的反应是通过在反应物流处导入对焦的辐射束进行，制造包括来自辐射树脂的颗粒下流动的产物流。这些具体例中，反应是以辐射束的能量驱动。涂覆法可加入形成玻璃涂覆的方法。玻璃涂覆是通过在足以使颗粒熔化成玻璃的温度及时间下加热颗粒涂覆形成。形成玻璃涂覆的方法可用于在基材表面上形成光学组件的方法中。形成光学组件的方法尚包含移除一部份玻璃涂覆，形成光学组件。本专利技术的另一方面是关于涂覆基材的方法，包含产生反应物流，使反应物流反应形成颗粒的产物流，且将颗粒流引导到基材上，其中产物流的流动并非以泵在基材上维持。部分具体例中，反应物流具有与以主轴及次要轴特性化的长掌方向垂直的剖面，该主轴至少比次要轴大二倍。另外，本专利技术是关于涂覆直径超过5公分的基材的方法，该方法包括使反应物流反应，形成包括产物颗粒的产物流，且使颗粒流沉积。颗粒同时沉积在基材的全部表面上。部分具体例中，每小时至少约5克的颗粒沉积在基材表面上。再者，本专利技术关于涂覆基材的方法，包括通过以光束驱动的化学反应同时产生多重产物流。接着，将多重产物流于基材上的下一位置处同时沉积在移动的基材上。而且，本专利技术关于涂覆基材的方法，包括在高温下使反应物流反应，形成颗粒的产物流，且将颗粒的产物流沉积在基材上。本专利技术尚关于制造涂覆基材的高速法，包括使反应物流反应形成颗粒的产物流，且将该颗粒的产物流沉积在基材上，其中，基材及颗粒流彼此相对高速移动(亦即每分钟的速率超过约1基材)。本专利技术另一方面是关于涂覆基材的方法，包括使流动的反应物反应，形成产物颗粒流，且将至少一部份产物颗粒沉积在基材上。颗粒的沉积是在至少约5克/小时的沉积速率下进行。本专利技术另一方面是关于涂覆基材的方法，包括使流动的反应物流反应，形成产物颗粒流，且将至少一部分产物颗粒流沉积在基材上。产物颗粒的沉积包括在至少约0.1公分/秒的速率下，使基材相对于产物颗粒流移动。本专利技术的其他系统、方法、特性及优点在本领域技术人员参考下列附图及详细叙述后将变得显而易见。且本说明中包含的所有此种额外的系统、方法、特性及优点均在本专利技术的范围中，且均以随附的权利要求保护。附图说明图1A为说明以1微米直径的颗粒形成的颗粒涂覆的图。图1B为说明通过使图1A的颗粒涂覆加热反应形成的连续涂覆的图。图1C为说明以20纳米直径的颗粒形成的颗粒涂覆的图。图1D为说明通过使图1C的颗粒涂覆加热反应形成的连续涂覆的图。图2为在周围气体的条件下进行涂覆沉积的光反应沉积装置简图。图3为已经导管与分离的涂覆室相连的颗粒制造装置形成的光反应沉积装置的简图。图4为光反应沉积装置简图，其中，颗粒涂覆是涂布在颗粒制造室中的基材上。图5为颗粒制造装置具体粒的简要剖面图，其中，剖面是取自光辐射路径的中段。上插图为离开喷嘴的底部图，且下插图为注入喷嘴的上视图。图6为将蒸气反应物输送到图5的颗粒制造装置中的反应物输送装置的简要侧面图。图7为将气溶胶反应物输送到图5的颗粒制造装置中的反应物输送装置的简要侧面图。插图为外喷嘴的上视图。图8为颗粒制造装置另一具体例的透视图。图9为图8另一颗粒制造装置注入喷嘴的剖面图，该剖面是取自喷嘴中心的长度。插图为喷嘴的上视图。图10为图8另一颗粒制造装置的注入喷嘴剖面图，剖面是取自喷嘴中心的宽度。图11为进行高反应性沉积的延长反应室具体例的透视图。图12为涂覆室的透视图，其中该室的壁为透明，可观看内部组件。图13为反应室及涂覆室具体例的剖面侧面图，其中涂覆室的压力与反应室的差异极大。图14为在基材上引导的颗粒喷嘴透视图，其中是移动颗粒喷嘴，以涂覆基材的不同部分。图15为在架设在旋转段上的基材上引导的颗粒喷嘴的透视图。图16为在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涂覆装置，包括： 形成反应物流路径的非圆形反应物输入； 形成在具有来自反应区的产物流路的反应区处贯穿反应物流路径的光路径的光学组件。 贯穿产物流路径的第一种基材；及 马达，马达操作使第一基材相对于产物流移动。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：毕向欣，罗纳德J莫索，夏夫库马奇鲁沃鲁，苏吉特库马，詹姆斯T加德纳，欣M林，威廉E麦戈维恩，
申请(专利权)人：尼奥弗托尼克斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]