[發明專利]一種改進的氣相沉積爐

有效

• 申請號: 201810004026.1
• 申請日: 2018-01-03
• 公開（公告）號: CN107829078B
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 歷建政
• 申請（專利權）人: 煙臺銀河新材料有限公司
• 主分類號: C23C16/455
• 分類號: C23C16/455;C23C16/46;C23C16/44
• 代理公司: 煙臺雙聯專利事務所(普通合伙) 37225
• 代理人: 申國棟

本發明是一種改進的氣相沉積爐，包括帶有爐底的爐體，爐體內安裝有專用內筒，專用內筒連接有進氣裝置，還包括底部加熱裝置、循環冷卻裝置和尾氣除焦裝置。本發明通過改進筒壁結構形狀，增加底部加熱裝置以及改進進氣方式，達到均勻快速加熱和節省材料的目的；本發明實現爐內強制冷卻，大幅度縮短了爐體冷卻時間；本發明能夠及時清除排氣管道內壁和過濾網上附著的焦油。

技術領域

本發明涉及氣相沉積爐技術領域，具體是一種改進的氣相沉積爐。

背景技術

化學氣相沉積法是制備碳/碳復合材料的常用方法，它是將烴類氣體通入沉積爐內，在1000℃左右條件下，熱解碳在碳纖維表面不斷生長，最終使纖維編織體致密化形成碳纖維增強熱解碳基體復合材料，具有工藝簡單、產品性能穩定、產品不受幾何形狀限制、適應工業化規模生產等特點。

現有的氣相沉積爐的爐膽內筒采用碳/碳復合材料制成，一般壁厚均勻一致，多為單邊壁厚50mm。當電阻加熱時，加熱器通電發熱輻射至內筒上，因內筒的壁厚較厚，首先需要等待內筒達到一定溫度后才會繼續輻射爐膽內的受熱材料，此種情形下加熱時間較長，導致生產周期過長的問題。另一方面，碳/碳復合材料昂貴，采用厚度如此之大的材料造成浪費，導致氣相沉積爐制造成本過高。

現有的氣相沉積爐普遍采用的是側向加熱方式，即在爐壁安裝電阻加熱器對爐腔實施加熱，在通電后通過電阻發熱達到爐腔內溫度上升的目的。該加熱方式使用在大型爐腔里時，由于爐腔空間較大，加熱時爐內外壁的溫度會先上升，隨后會越來越高并向內輻射，導致爐內溫度靠近爐壁的高，中心位置低，使爐內產品受熱不均勻，從而影響氣相沉積效果。另一方面，由于采用側向加熱方式使爐內溫度達到均勻一致需要較長時間，而在這段時間內無法通入反應氣體開始化學反應，所以影響了生產效率。

現有的氣相沉積爐一般采用底部進氣或者頂部進氣方式。隨著單晶硅越來越大，氣相沉積爐也隨之變大，這就出現一個技術難題，即：爐體變大后由于供氣不均勻導致氣體在爐內的化學反應不均勻、不充分，不管是底部進氣還是上部進氣，氣體在進入爐內后，進氣點附近區域的化學反應相對充分，隨著氣體的繼續上升/下降，參與化學反應的氣體越來越少，往往會出現底部/頂部的產品沉積效果極差的缺陷。解決這一缺陷問題的方法是停爐進行倒爐操作，如此又會影響生產的正常進行，不僅費時費力，而且生產效率低下。

氣相沉積爐爐內溫度上升至設定高溫時開始保溫并通氣進行化學反應，一段時間（比如四小時）后需要降至某一特定較低溫度再次保溫一段時間（比如四小時），隨后開始繼續降溫。由于現有的氣相沉積爐缺少爐內強制冷卻裝置，降溫方法通常是自然冷卻，一般需要四天左右時間才能達到拆爐條件，導致生產周期過長。

對于真空爐形式的氣相沉積爐，為保證爐內真空狀態真空發生泵會一直工作。進氣后與產品發生化學反應會產生焦油，此焦油呈奶油狀。為防止焦油進入真空發生泵中損壞真空泵，就需要在排氣管道中加裝過濾網，在抽排過程中焦油會粘黏在過濾網及管道壁上，雖然定期更換過濾網能夠去除部分焦油，但粘黏在管路上的焦油卻難于清除。日積月累，管路孔徑會越來越小從而影響抽排效果，一旦堵塞管路則會發生爆炸危險。拆卸管道清理費時費力，增加了維護成本。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種改進的氣相沉積爐，第一、通過改進筒壁結構形狀，增加底部加熱裝置以及改進進氣方式，達到均勻快速加熱、均勻反應和節省材料的目的；第二、實現爐內強制冷卻，進一步縮短爐體冷卻時間；第三、能夠及時清除排氣管道內壁和過濾網上附著的焦油。

為解決上述技術問題，本發明采用了以下技術方案：