[發明專利]一種化學氣相沉積爐

有效

• 申請號: 201210014461.5
• 申請日: 2012-01-18
• 公開（公告）號: CN102560425A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 蔣建純;鄭湘林;肖志英;康志衛;姚勇剛
• 申請（專利權）人: 湖南南方搏云新材料有限責任公司
• 主分類號: C23C16/44
• 分類號: C23C16/44;C23C16/455;C23C16/26
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所 43205
• 代理人: 寧星耀;舒欣

技術領域

本發明涉及一種化學氣相沉積爐，特別是涉及一種制備用于人工晶體生長爐的炭/炭復合材料熱場產品的化學氣相沉積爐。

背景技術

炭/炭復合材料是碳纖維增強碳基體的一種高性能復合材料，具有強度高、耐腐蝕、惰性或保護氣氛下使用溫度達3000℃、可設計性強等特點，在晶體生長爐和多晶硅氫化爐熱場材料方面已得到廣泛應用。尤其是，隨著爐型尺寸日益趨于大型化，炭/炭復合材料相比石墨材料更具有優勢。

采用化學氣相沉積/滲透（CVD/CVI）技術制備的炭/炭復合材料具有結構致密、微裂紋少、熱解碳結構可控等特點。但是，由于采用該技術制備中高密度（1.0～1.8?g/cc）炭/炭熱場產品周期長，生產成本高，因而在實際生產中，為了降低制造成本，一般采取提高批次裝爐量的措施來彌補。傳統立式CVD爐采用的是底部進氣，碳氫氣體以一定的流量、流速通入到沉積室底部，并在短時間內發生熱解形成基體碳沉積于坯體內部或表面，其存在的缺陷是沿爐膛高度方向的碳氫氣體濃度和反應程度由下至上逐步降低，顯然，裝爐量越大，CVD爐內碳氫氣體在高度方向的濃度差異也越大，導致不同位置上產品的密度偏差嚴重，同時也給工藝設計帶來困難。CN101759183?A公開了一種多晶硅還原爐，其多點多層面供氣結構是將進氣管從爐底部中心伸進爐腔，在伸進爐腔的管子的不同高度上布置多個噴氣口，以有效改善原料混合氣在爐內的均勻性，保證沉積硅棒的直徑均勻，但該供氣結構在布局設計上還存在不足，使得工藝流程較復雜，從而對生產效率造成不利影響；同時，同爐中炭/炭復合材料表觀密度也還存在一定的差異，進而降低產品品質。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種能更好地降低同爐中炭/炭復合材料表觀密度的差異，縮短工藝流程，提高生產效率和產品品質的化學氣相沉積爐。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種化學氣相沉積爐，包括爐體，所述爐體內設有加熱器，所述爐體底部設有進氣管，所述爐體的內壁上設有與穿過爐壁的送氣管相連的配氣環，所述配氣環上均勻配置有噴嘴。

進一步，所述配氣環的截面形狀為長方形，所述配氣環的內腔截面積大小為單個噴嘴內腔截面積大小的10~15倍。

進一步，所述爐體為雙層水冷爐體。

進一步，所述配氣環布置數量取決于爐體高度，每隔400～800mm布置一層。

進一步，所述噴嘴的數量與爐體內徑有關，每100～400mm弧長布置一支噴嘴，噴嘴的伸出端與待加工產品的距離為10～100mm，噴嘴的內徑為4～12mm。

進一步，所述爐體內部設有保溫層，所述保溫層緊貼于配氣環。

進一步，所述噴嘴前端設有U形槽。

進一步，還設有稀釋氣體罐、碳氫氣體罐、及與稀釋氣體罐和碳氫氣體罐相連的混氣罐，所述混氣罐通過設有針型閥及氣體流量計的管路分別與配氣環和進氣管相連。

進一步，所述噴嘴用高強石墨或炭/炭復合材料制成。

本發明結構布局合理，加工制造難度低，使用可靠性高；利用本發明制備用于人工晶體生長爐的炭/炭復合材料熱場產品，通過多點及多層次送氣，可加強真空化學氣相沉積爐內每個微區碳氫氣體的濃度和沉積反應的均勻性，有效降低爐內產品沿徑向方向和爐體軸向方向的密度偏差，大大提高產品增密過程的可操控性，進而提高產品質量；此外，利用本發明制備炭/炭復合材料熱場產品可縮短工藝流程，提高生產效率。

附圖說明

?圖1?為本發明實施例的結構示意圖；

圖2?為圖1所示實施例的A-A剖視放大圖；

圖3?為圖1所示實施例的上層配氣環放大示意圖；

圖4?為圖1所示實施例的噴嘴放大示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例對本發明作進一步說明。

參照圖1，本實施例包括雙層水冷爐體1，所述雙層水冷爐體1內設有加熱器10，所述雙層水冷爐體1底部設有進氣管11，所述雙層水冷爐體1內壁上設有與穿過雙層水冷爐壁的送氣管相連的上層配氣環4-1和下層配氣環4-2，所述上層配氣環4-1與下層配氣環4-2相隔600mm；所述上層配氣環4-1和下層配氣環4-2上都均勻配置有12個噴嘴3，如圖2所示，所述噴嘴3的伸出端與待加工產品的距離為100mm，所述噴嘴3的內徑為8mm。

所述雙層水冷爐體1內部設有保溫層2，所述保溫層2緊貼于上層配氣環4-1和下層配氣環4-2。