CN104818469A - 具有载盘冷却功能的镀膜*** - Google Patents
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Abstract
一种具有载盘冷却功能的镀膜***，包含一包括一盘本体与一填置于盘本体中的相变化物质的载盘、一镀膜站、一回流装置及一冷却装置。镀膜站包括一入口端与一出口端，载盘能自入口端进入镀膜站中以进行一镀膜制程。回流装置包括一设置在镀膜站外的传送单元。相变化物质能自盘本体吸收一在镀膜制程中所累积的热能，以作为至少部分的相变化物质自一固态熔融成一液态时所需的潜热，且相变化物质的熔点为介于18℃至95℃间。冷却装置能自相变化物质吸收热能，以令至少部分的相变化物质自液态凝固成固态。借由载盘的改良及相变化物质本身所需的熔解潜热以提升镀膜质量，另外利用冷却装置解决镀膜***中的散热问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种镀膜***，特别是涉及一种具有载盘冷却功能的镀膜***。
背景技术
目前真空镀膜技术的应用日渐广泛，举凡在可携式3C电子产品外壳上镀覆防电磁波干扰(Electro-magnetic interference,EMI)镀膜的3C产业，甚或是在透明镜片上镀覆有光学镀膜(optical film)的光学镜片产业等，皆需使用到真空溅镀设备；其中，又以连续式多腔体(multi-chamber)的镀膜***因为拥有速度快、产量高、镀覆质量优良，及能大幅地降低生产成本等优点，因此已广泛地应用于大量镀膜的制程中。一般连续式多腔体的镀膜***依序包含至少三个区域：一进料腔体区、一镀膜腔体区，及一出料腔体区；其中，一待镀物是被置于一传送单元上的一承载盘上，以于上述腔体区内或跨腔体区间传输，并由该出料腔体区输出一在该待镀物的一表面镀覆有一镀膜的成品。
参阅图1，中国台湾第M258101核准公告号实用新型专利案公开一种自动化潜入式内部回流装置1，是应用于一连续式多腔体镀膜***14，其包含一前升降装置11、一后升降装置12，及一设置于该连续式多腔体镀膜***14下的回传机构模块13。该前升降装置11与该后升降装置12分别设于该连续式多腔体镀膜***14的一输入端141与一输出端142；其中，该前升降装置11、该连续式多腔体镀膜***14、该后升降装置12，与该回传机构模块13共同定义出一封闭回路。
当一承载有一待镀物(图未示)的承载盘10于该连续式多腔体镀膜***14内执行完一镀膜制程后，是自该连续式多腔体镀膜***14的输出端142移至该后升降装置12上，并在该待镀物被移除后由该后升降装置12通过一压缸来带动该承载盘10向下位移，经由该回传机构模块13带动该承载盘10朝该前升降装置11移动，被定位于该前升降装置11上的该承载盘10上重新放置有一新的待镀物后，该前升降装置11则通过一压缸来使该承载盘10向上位移，使该承载盘10 重新导入该连续式多腔体镀膜***14的输入端141。
然而，放置有该待镀物的承载盘10于该连续式多腔体镀膜***14内执行该镀膜制程中，将因其内部的一电浆环境而累积大量的高温热能。因此，一旦该承载盘10反复地行经此封闭回路，并于该高温电浆环境中重复地累积大量的高温热能，则容易导致该承载盘10及其待镀物的温度过高，因而损坏镀膜质量。
经上述说明可知，改良镀膜***的结构以解决镀膜***中的散热问题，是此技术领域的相关技术人员所待突破的难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有载盘冷却功能的镀膜***。
本发明的具有载盘冷却功能的镀膜***，该具有载盘冷却功能的镀膜***包含：一载盘、一镀膜站、一回流装置，及一冷却装置。该载盘包括一盘本体与一相变化物质，该盘本体内部形成有一填置该相变化物质的密闭空间。该镀膜站包括一入口端与一出口端，该载盘能自该入口端进入该镀膜站中以进行一镀膜制程，并由该出口端移出该镀膜站。该回流装置包括一设置在该镀膜站外的传送单元，该传送单元使该载盘沿一自该镀膜站的出口端朝该镀膜站的该入口端的传送路径移动。该冷却装置设置于该传送单元的该传送路径上。在本发明中，该相变化物质能自该盘本体吸收一在该镀膜制程中所累积的热能，以作为至少部分的该相变化物质自一固态熔融成一液态时所需的潜热(latent heat)，且该相变化物质的熔点为介于18℃至95℃间；该冷却装置能自该相变化物质吸收该热能，以令至少部分的该相变化物质自该液态凝固成该固态。
本发明的具有载盘冷却功能的镀膜***，该相变化物质是选自一有机类材料与一无机类材料其中一者，该有机类材料是一烃类，且该烃类是选自C16至C50的一烷类。
本发明的具有载盘冷却功能的镀膜***，该盘本体的密闭空间需大于或等于该相变化物质于该液态时所占有的体积。
本发明的具有载盘冷却功能的镀膜***，该传送单元具有一支架及一安装于该支架的传送组件，该传送组件具有一对间隔设置的输送模块及一驱动所述输送模块的伺服马达，该传送单元利用该对输送模 块承托并移动该载盘，该冷却装置位于该对输送模块间。
本发明的具有载盘冷却功能的镀膜***，该对输送模块为循环式输送带。
本发明的具有载盘冷却功能的镀膜***，该回流装置还包括一感测单元，该感测单元设置于该传送单元的支架，当该载盘被传送至位于该冷却装置上方并邻近该感测单元时，该感测单元能产生一信号控制该伺服马达停止转动，并借该冷却装置对该载盘内的相变化物质进行冷却。
本发明的具有载盘冷却功能的镀膜***，该冷却装置安装于该支架，并具有一散热板及一驱动该散热板上下位移的驱动件，该散热板具有一入口、一出口，及一自该入口向该出口延伸并用以供一冷却流体流动的冷却通道，当该载盘被传送至位于该散热板上方时，该驱动件驱动该散热板朝上位移以接触该载盘。
本发明的具有载盘冷却功能的镀膜***，该冷却装置安装于该支架，并具有至少一风扇。
本发明的具有载盘冷却功能的镀膜***，该冷却装置设置于该镀膜站下方。
本发明的具有载盘冷却功能的镀膜***，该回流装置还包括分别邻设于该传送单元的一前端与一后端的一前升降单元与一后升降单元，该前升降单元邻设于该镀膜站的入口端，并将自该传送单元移出的该载盘导入该镀膜站的入口端，该后升降单元邻设于该镀膜站的出口端，并将自该镀膜站的出口端移出的该载盘导入该传送单元。
本发明的有益效果在于，借由该载盘的改良，利用该相变化物质本身所需的熔解潜热，以自该盘本体吸收该热能，能带走于该镀膜过程中累积在载盘上的高温热能以提升镀膜质量，另外利用该冷却装置自该相变化物质吸收该热能，以将解决镀膜***中的散热问题。
附图说明
本发明的其他的特征及功效，将于参照图式的实施方式中清楚地呈现，其中：
图1是一正视示意图，说明中国台湾第M258101核准公告号所公开的一种自动化潜入式内部回流装置；
图2是一俯视示意图，说明本发明具有载盘冷却功能的镀膜***的一第一实施例；
图3是一沿图2的一折线III-III所取得的正视剖视图，说明该第一实施例的一镀膜站、一回流装置、一冷却装置、一前升降单元，及一后升降单元；
图4是一剖视示意图，说明该第一实施例的一载盘；
图5是一俯视示意图，说明该第一实施例的一回流装置与一冷却装置；
图6是一正视示意图，说明该第一实施例的该载盘与该冷却装置接触时的一使用状态；
图7是一温度对时间的关系图，说明该第一实施例的该载盘于该冷却装置进行一冷却过程的温度变化；
图8是一凝固比率对时间的关系图，说明该第一实施例的该载盘于该冷却装置进行该冷却过程的凝固比率变化；
图9是一立体组合图，说明本发明具有载盘冷却功能的镀膜***的一第二实施例的一回流装置与一冷却装置；
图10是一温度对时间的关系图，说明该第二实施例的该载盘于该冷却装置进行一冷却过程的温度变化；
图11是一凝固比率对时间的关系图，说明该第二实施例的该载盘于该冷却装置进行该冷却过程的凝固比率变化。
具体实施方式
在本发明被详细描述之前，应当注意在以下的说明内容中，类似的组件是以相同的编号来表示。
参阅图2、图3及图4，本发明具有载盘冷却功能的镀膜***的一第一实施例，包含一载盘2、一镀膜站3、一回流装置4，及一冷却装置5。
该载盘2包括一盘本体21与一相变化物质22，该盘本体21内部形成有一填置该相变化物质22的密闭空间20。在本发明该第一实施例中，该盘本体21是由铝合金(Al alloy)所构成；该相变化物质22能自该盘本体21吸收一在该镀膜站3内进行一镀膜制程中所累积的热能，以作为至少部分的该相变化物质22自一固态熔融成一液态时所 需的潜热，且该相变化物质22的熔点为介于18℃至95℃间；此外，该冷却装置5能自该相变化物质22吸收该热能，以令至少部分的该相变化物质22自该液态凝固成该固态。
值得说明的是，为了避免该相变化物质22于熔化时体积膨胀造成该盘本体21变形。因此，该盘本体21的密闭空间20需大于或等于该相变化物质22于该液态时所占有的体积。此处需补充说明的是，该相变化物质22于一吸热过程中的一储热能力(heat storage capacity)，是介于134kJ/kg至250kJ/kg间，且该吸热过程包括一自该固态熔化为该液态的相变(phase transition)。该相变化物质22是选自一有机类材料(organic material)与一无机类材料(inorganic material)其中之一者。
更具体地说，该有机类材料是一烃类(hydrocarbon)，且该烃类是选自C16至C50的一烷类(alkane)，例如C30至C50等烷类的石蜡(wax)。一般而言，该相变化物质(即，前述C16至C50的烷类)22于该固态时是占有该密闭空间20的80％至90％。
此外，该无机类材料是选自一含有一结晶水合盐(salt hydrates，MnH2O)及一添加剂的组成物，或一熔解盐。具体地来说，该结晶水合盐可为十水合硫酸钠(Na2SO4·10H2O)、三水合醋酸钠(C2H3NaO2·3H2O)，或十二水合硫酸铝铵(NH4Al(SO4)2·12H2O)；该熔解盐可为硝酸纳(NaNO3)或硝酸钾(KNO3)。此处需补充说明的是，该组成物内的添加剂是用以缩减该结晶水合盐于熔解过程中所产生的体积变化量。
该镀膜站3包括一入口端301与一出口端302，该载盘2承载一待镀物(图未示)，且能自该入口端301进入该镀膜站3中以进行该镀膜制程，并由该出口端302移出该镀膜站3。更具体地来说，该镀膜站3沿一排列方向X依序具有一包括该入口端301的加载腔体31、一执行该镀膜制程的溅镀腔体32及一包括该出口端302的卸除腔体33。
此处需详细说明的是，该载盘2于该溅镀腔体32内进行该镀膜制程中所形成的高温电浆，会在该待镀物及该载盘2上累积大量的高温热能。此高温热能是经由该盘本体21传递给该相变化物质22直接 被该相变化物质22所吸收，以作为该相变化物质22于该吸热过程所需的热量。由于该吸热过程包括该相变化物质22自该固态熔化为该液态的相变，且该相变化物质22需额外吸取大量的潜热以进行相变，导致该吸热过程所吸收的热量将远大于该盘本体21所吸去的热量。因此，本发明该第一实施例的载盘2自身已具有冷却的功能；也就是说，该载盘2的盘本体21本身的高温热能，已先行由该相变化物质22所吸收，从而使该盘本体21本身及该待镀物达到冷却的效果。不过，该相变化物质22需要被冷却，该载盘2才能循环再进入该镀膜站3内进行下一次镀膜制程，如下详述。
再参阅图3并配合参阅图5与图6，该回流装置4包括一传送单元41、一感测单元42、一前升降单元43与一后升降单元44。该传送单元41设置在该镀膜站3外，使该载盘2沿一自该镀膜站3的出口端302朝该镀膜站3的该入口端301的传送路径移动。该传送单元41具有一支架411及一安装于该支架411的传送组件412。该传送组件412具有一对间隔设置的输送模块413，及一驱动所述输送模块413的伺服马达414。该传送单元41利用该对输送模块413承托并移动该载盘2，该冷却装置5位于该对输送模块413间。该感测单元42设置于该传送单元41的支架411。在本发明该第一实施例中，该对输送模块413分别为一循环式输送带；该感测单元42为一能侦测并定位的接近开关。
在本发明该第一实施例中，该回流装置4与该冷却装置5皆设置于该镀膜站3下方(如图3所示)。该回流装置4的该前升降单元43与该后升降单元44，分别邻设于该传送单元41的一前端与一后端。该前升降单元43邻设于该镀膜站3的该加载腔体31的入口端301，并将自该传送单元41的前端移出的该载盘2导入该镀膜站3的入口端301。该后升降单元44邻设于该镀膜站3的卸除腔体33的出口端302，并将自该镀膜站3的出口端302移出的该载盘2导入该传送单元41的后端。此处需说明的是，本发明该第一实施例是以该回流装置4与该冷却装置5皆设置于该镀膜站3下方为例做说明；然而，熟悉此技术领域的相关技术人员应知，该回流装置4与该冷却装置5皆设置于该镀膜站3外即可，并不限于装置在该镀膜站3下方。
再参阅图5与图6，该冷却装置5设置于该传送单元41的该传送路径上，且安装于该支架411，并具有一散热板51及一驱动该散热板51上下位移的驱动件52。该散热板51具有一入口511、一出口512，及一自该入口511向该出口512延伸并用以供一冷却流体54流动的冷却通道513。该冷却流体54可由纯水、氨水、甲醇、丙酮、庚烷，或其组合所构成。
再参阅图3、图5与图6，具体地说，承载有该待镀物(图未示)的载盘2在该镀膜站3的溅镀腔体32进行该镀膜制程时累积于该盘本体21与待镀物上的高温热能，是直接先由该相变化物质22所吸收并使该相变化物质22熔融成该液体。在完成该镀膜制程后，该载盘2是通过该镀膜站3内部的一传送机构34依序传送至该卸除腔体33的出口端302与该后升降单元44上，以使该载盘2上的待镀物被移除。表面经净空后的该载盘2，后续是通过该后升降单元44自该回流装置4的传送单元41的后端被导入该传送单元41的传送路径，以接续经由该回流装置4的该传送组件412传送至该冷却装置5上方。当该载盘2被传送至位于该冷却装置5的散热板51上方并邻近该感测单元42时，该感测单元42能产生一信号控制该伺服马达414停止转动，且该冷却装置5的驱动件52驱动该散热板51朝上位移以接触该载盘2，并借该冷却装置5对该载盘2内的相变化物质22进行一冷却过程，以令至少部分的该相变化物质22自该液态凝固成该固态。于该冷却过程完毕后，该驱动件52驱动该散热板51朝下位移以远离该载盘2，且该伺服马达414重新转动以驱动该对输送模块413来带动该载盘2远离该冷却装置5，并使该载盘2沿该传送路径依序被传送至该传送单元41的前端与该前升降单元43上，以在该经净空后的载盘2上放置一新的待镀物(图未示)后，被导入该镀膜站3的该加载腔体31的该入口端301，通过该镀膜站3的传送机构34重新传送至该溅镀腔体32内进行该镀膜制程。如图2所示，该传送机构34可采用伺服马达341驱动多个滚轮342，因该传送机构34为已知技艺且非本案改良重点，所以在此不加赘述。
为了进一步证实本发明该第一实施例所采用的该冷却装置5的散热板51能使至少部分的该相变化物质22自该液态凝固成该固态，此 处以数值模拟出该载盘2的盘本体21与相变化物质22于该冷却过程的温度变化图(见图7)与凝固比率变化图(见图8)。本发明该第一实施例于模拟图7与图8时，该相变化物质22是以正18烷(C18H38)的条件来仿真，且初始温度条件设定为该盘本体21自该出口端302移出时开始计算。由图7的模拟结果可知，证实该散热板51也确实自该盘本体21与该相变化物质22继续吸收该热能，使该盘本体21与该相变化物质22温度逐渐下降。由图8所显示的仿真结果可知，该相变化物质22逐渐自该液态凝固成该固态，并于约莫13分钟后完全凝固成该固态，所以该散热板51的确对该载盘2产生散热效果。
参阅图9，本发明具有载盘冷却功能的镀膜***的一第二实施例大致上是相同于该第一实施例，其不同处是在于，该冷却装置5具有至少一设置于该支架411的风扇53，以取代该第一实施例的该散热板51与该驱动件52。在本发明该第二实施例中，是以六个风扇53为例做说明。
为了进一步证实本发明该第二实施例所采用的该冷却装置5的风扇53，能使至少部分的该相变化物质22自该液态凝固成该固态，此处也以数值模拟出该载盘2的盘本体21与相变化物质22于该冷却过程的温度变化图(见图10)与凝固比率变化图(见图11)。由图10的模拟结果可知，证实该风扇53确实能自该盘本体21与该相变化物质22继续吸收该热能，使该盘本体21与该相变化物质22温度逐渐下降。由图11所显示的仿真结果可知，除了前3～4分钟由于较高温(约31℃)的该盘本体21持续将热能传递给该相变化物质22以使该相变化物质22持续熔融导致凝固比率下降外，本发明该第二实施例的相变化物质22于冷却4分钟后是逐渐自该液态凝固成该固态，并于约莫22分钟后完全凝固成该固态，所以该风扇53的确对该载盘2产生散热效果。
值得一提的是，本发明具有载盘冷却功能的镀膜***能为批次式(batch)、连续式(inline,index)、枚叶式(cluster)，或卷镀式(roll)。在各镀膜***中，该入口端301与该出口端302能为间隔设置或位于同一位置。在图2与图3中是以连续式镀膜***且该入口端301与该出口端302间隔设置为例作说明，但不以此为限。
综上所述，本发明具有载盘冷却功能的镀膜***一方面借由各实 施例的载盘2的改良，利用该相变化物质22本身所需的熔解潜热，以自该盘本体21吸收该热能，能带走于该镀膜过程中累积在待镀物与盘本体21上的高温热能以提升镀膜质量；另一方面借由所述实施例的冷却装置5对各实施例的该盘本体21及其盘本体21内的相变化物质22进行该冷却过程，以解决镀膜***中的散热问题，所以确实能达成本发明的目的。
以上所述者，仅为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明的范围。
Claims (10)
1.一种具有载盘冷却功能的镀膜***，其特征在于：该具有载盘冷却功能的镀膜***包含：
一载盘，包括一盘本体与一相变化物质，该盘本体内部形成有一填置该相变化物质的密闭空间；
一镀膜站，包括一入口端与一出口端，该载盘能自该入口端进入该镀膜站中以进行一镀膜制程，并由该出口端移出该镀膜站；
一回流装置，包括一设置在该镀膜站外的传送单元，该传送单元使该载盘沿一自该镀膜站的出口端朝该镀膜站的该入口端的传送路径移动；及
一冷却装置，设置于该传送单元的该传送路径上；
其中，该相变化物质能自该盘本体吸收一在该镀膜制程中所累积的热能，以作为至少部分的该相变化物质自一固态熔融成一液态时所需的潜热，且该相变化物质的熔点为介于18℃至95℃间；及
其中，该冷却装置能自该相变化物质吸收该热能，以令至少部分的该相变化物质自该液态凝固成该固态。
2.如权利要求1所述的具有载盘冷却功能的镀膜***，其特征在于：该相变化物质是选自一有机类材料与一无机类材料其中一者，该有机类材料是一烃类，且该烃类是选自C16至C50的一烷类。
3.如权利要求1所述的具有载盘冷却功能的镀膜***，其特征在于：该盘本体的密闭空间需大于或等于该相变化物质于该液态时所占有的体积。
4.如权利要求1所述的具有载盘冷却功能的镀膜***，其特征在于：该传送单元具有一支架及一安装于该支架的传送组件，该传送组件具有一对间隔设置的输送模块及一驱动所述输送模块的伺服马达，该传送单元利用该对输送模块承托并移动该载盘，该冷却装置位于该对输送模块间。
5.如权利要求4所述的具有载盘冷却功能的镀膜***，其特征在于：该对输送模块为循环式输送带。
6.如权利要求4所述的具有载盘冷却功能的镀膜***，其特征在于：该回流装置还包括一感测单元，该感测单元设置于该传送单元的支架，当该载盘被传送至位于该冷却装置上方并邻近该感测单元时，该感测单元能产生一信号控制该伺服马达停止转动，并借该冷却装置对该载盘内的相变化物质进行冷却。
7.如权利要求6所述的具有载盘冷却功能的镀膜***，其特征在于：该冷却装置安装于该支架，并具有一散热板及一驱动该散热板上下位移的驱动件，该散热板具有一入口、一出口，及一自该入口向该出口延伸并用以供一冷却流体流动的冷却通道，当该载盘被传送至位于该散热板上方时，该驱动件驱动该散热板朝上位移以接触该载盘。
8.如权利要求6所述的具有载盘冷却功能的镀膜***，其特征在于：该冷却装置安装于该支架，并具有至少一风扇。
9.如权利要求1至8中任一权利要求所述的具有载盘冷却功能的镀膜***，其特征在于：该冷却装置设置于该镀膜站下方。
10.如权利要求9所述的具有载盘冷却功能的镀膜***，其特征在于：该回流装置还包括分别邻设于该传送单元的一前端与一后端的一前升降单元与一后升降单元，该前升降单元邻设于该镀膜站的入口端，并将自该传送单元移出的该载盘导入该镀膜站的入口端，该后升降单元邻设于该镀膜站的出口端，并将自该镀膜站的出口端移出的该载盘导入该传送单元。
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