[發(fā)明專利]一種氮化硼板材的高產(chǎn)量生產(chǎn)裝置及方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202011021206.4
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN112226741A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發(fā)明（設計）人: 劉汝強;吳思華;李曉明;王殿春;周清波
• 申請（專利權）人: 山東國晶新材料有限公司
• 主分類號: C23C16/34
• 分類號: C23C16/34;C23C16/455;C23C16/458
• 代理公司: 濟南金迪知識產(chǎn)權代理有限公司 37219
• 代理人: 楊磊

1.一種氮化硼板材的高產(chǎn)量生產(chǎn)裝置，其特征在于，該生產(chǎn)裝置包括氣相沉積爐，所述的氣相沉積爐包含上爐蓋和下爐蓋，所述的上爐蓋設置有上進氣管，所述的下爐蓋設置有下進氣管，所述的氣相沉積爐側(cè)壁的上部和下部分別設置有上出氣口和下出氣口，所述的氣相沉積爐的上下兩端分別通過旋轉(zhuǎn)軸設置有模具單元，所述的旋轉(zhuǎn)軸連接電機；

所述的模具單元包括六面體結構的板材模具，板材模具的一個面通過石墨螺釘與石墨板連接，所述的石墨板連接有吊桿，所述的吊桿設置有螺栓孔，并且通過螺栓孔與旋轉(zhuǎn)軸連接。

2.根據(jù)權利要求1所述的氮化硼板材的高產(chǎn)量生產(chǎn)裝置，其特征在于，所述的模具單元的數(shù)量為4～10個，均勻設置在氣相沉積爐的上下兩端。

3.根據(jù)權利要求1所述的氮化硼板材的高產(chǎn)量生產(chǎn)裝置，其特征在于，所述的氣相沉積爐分為包含上反應腔室和下反應腔室的雙反應室氣相沉積爐；

優(yōu)選的，上反應腔室和下反應腔室大小相同，反應腔室直徑在反應腔室高度在1000-3000mm；

更優(yōu)選的，反應腔室直徑在高度在1500～2000mm。

4.根據(jù)權利要求1所述的氮化硼板材的高產(chǎn)量生產(chǎn)裝置，其特征在于，所述的板材模具為長方體結構或正方體結構；

優(yōu)選的，當板材模具為長方體結構時板材模具每個面的長度在300～350mm，寬度在200～250mm，厚度在10～20mm；

當板材模具為正方體結構時板材模具每個面的長度在200～250mm，厚度在10～20mm。

5.根據(jù)權利要求1所述的氮化硼板材的高產(chǎn)量生產(chǎn)裝置，其特征在于，板材模具的一個面通過兩個石墨螺釘與石墨板連接；

優(yōu)選的，所述的吊桿設置在石墨板的中心位置。

6.根據(jù)權利要求1所述的氮化硼板材的高產(chǎn)量生產(chǎn)裝置，其特征在于，所述的板材模具表面粗糙度Ra在0.5～2μm之間。

7.一種氮化硼板材的高產(chǎn)量生產(chǎn)方法，包括使用權利要求1-6任一項所述的生產(chǎn)裝置，包括步驟如下：

(1)將模具單元裝入氣相沉積爐內(nèi)，放置數(shù)量為4～10個，豎直放置；將模具單元在旋轉(zhuǎn)軸的帶動下旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速在1～10轉(zhuǎn)/分鐘，旋轉(zhuǎn)過程中模具單元之間不接觸，在溫度1650～2100℃，壓力50～1000Pa條件下，以氮氣作為載氣，將NH₃：BCl₃按流量比為1～10：1的比例通入到氣相沉積爐內(nèi)進行熱解氮化硼板材的沉積，每個板材模具的六個面上均沉積，每個模具單元可以得到六張板材；

(2)沉積完成后進行控溫降溫，將模具單元出爐，脫模后得到氮化硼板材。

8.根據(jù)權利要求7所述的氮化硼板材的高產(chǎn)量生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟(1)中模具單元的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速在2～5轉(zhuǎn)/分鐘；

優(yōu)選的，BCl₃的流量大于0.8L/min；

優(yōu)選的，將NH₃：BCl₃按流量通入到氣相沉積爐內(nèi)后，BCl₃的流量每隔5～30分鐘就增加一次，變化量為0.6～1.5L/min，變化持續(xù)時間3～10秒，隨后恢復正常，此過程中，NH₃的流量不發(fā)生變化。

9.根據(jù)權利要求7所述的氮化硼板材的高產(chǎn)量生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟(2)中，控溫降溫時降溫梯度小于5℃/min，直至降溫至100℃以下。

10.一種氮化硼板材的高產(chǎn)量模具單元，其特征在于，該模具單元包括六面體結構的板材模具，板材模具的一個面通過石墨螺釘與石墨板連接，所述的石墨板連接有吊桿，所述的吊桿設置有螺栓孔。