CN102400110B - 一种气相沉积用导流防尘控气盘及气相沉积炉内洁净生产的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种气相沉积用导流防尘控气盘，包括顶盖和侧壁，所述的侧壁的上端与顶盖外边缘固定连接，围成喇叭状结构；所述侧壁的底端敞口为控气盘气体进入端，在所述侧壁上设有水平出气通孔，在侧壁的下端外边缘水平设置有唇边。本发明的导流防尘控气盘整体呈喇叭状，反应气体通过控气盘气体进入端进入控气盘，并沿所述的水平出气通孔喷出，而炉口落下的杂质颗粒却被本控气盘阻挡，沉积于唇边与炉壁之间的空隙中，保证了SiC涂层产品的性能和质量。出气孔水平设置也有效地避免了由于杂质颗粒的沉落而产生的堵塞。

Description

一种气相沉积用导流防尘控气盘及气相沉积炉内洁净生产的方法
技术领域
本发明涉及一种在气相沉积炉内用的导流防尘控气盘及气相沉积炉内洁净生产的方法，属于气相沉积生产技术领域。
背景技术
碳化硅(SiC)涂层具有优异的抗氧化性、耐高温性、良好的加工性、高致密性，因而SiC涂层是高温条件下抗氧化涂层的最佳选择。其中化学气相沉积(CVD)法是制备SiC涂层最有前景的方法：该方法特别适合向外形复杂的部件外表面沉积SiC涂层，或者向部件的内表面沉积SiC涂层；该方法能在相对较低温度下进行SiC涂层制备。此外，CVD法生产的SiC涂层具有很高的致密度和纯度，性能优异。但是利用CVD法在气相沉积室内进行生产时，难免会有杂质物质落在涂层表面，不但影响涂层的外观，对涂层的性能也有较大的影响。如沉积炉呈下进气、上出气的方式进行生产时，产品上部的控气盘和炉口上保温盖在放置及生产过程中会有大量的颗粒和杂质脱落到产品表面，导致产品有肉眼可见的密麻的颗粒杂质，触摸时有挡手、刺手感觉，对SiC涂层的纯度、结构及性能造成严重影响，降低了产品质量。因此，保持生产环境洁净是提高SiC涂层产品质量的重要条件之一。
现有提高气相沉积炉内洁净度的方法是：1、用大功率吸尘器对沉积炉内每个部位进行彻底抽吸除尘；2、用洁净布对需涂层的基体进行擦拭；3、用≥0.05兆帕的氮气对进气管道和夹具等进行吹扫，在进气管道上安装气体精细过滤器；4、对炉体所采用的保温材料进行密封包裹和防护。但是以上措施只能在一定程度上控制封炉前的洁净度，而在高温、真空反应进行中产生的杂质、颗粒无法进行有效去除。
控气盘或布气盘是CVD法生产的常用装置，通常是一种开有通气孔的圆形平板。例如CN201389450(CN200920117879.2)提供的气体分布板，该板体布满有通孔，所述的通孔为呈锥状的锥形孔。平板带孔控气盘存在原料利用率和反应速率低的缺点。
发明内容
针对以上技术不足，本发明提供了一种气相沉积用导流防尘控气盘，它能避免灰尘、杂质污染SiC涂层产品，保证产品质量。
本发明还提供一种气相沉积炉内洁净生产的方法。
本发明的技术方案如下：
一种气相沉积用导流防尘控气盘，包括顶盖和侧壁，所述的侧壁的上端与顶盖外边缘固定连接，侧壁整体成喇叭状；在所述侧壁上设有水平出气通孔，在侧壁的底端外边缘水平设置有唇边。所述侧壁的底端敞口为控气盘气体进入端，反应气体通过该控气盘气体进入端进入控气盘，并沿所述侧壁上的水平出气通孔喷出。
根据本发明优选的，所述的侧壁为多层圆环形阶梯结构；所述圆环形阶梯包括垂直连接壁，所述的水平出气通孔设在垂直连接壁上；两相邻的垂直连接壁之间是水平或倾斜环面。所述的侧壁由上往下直径逐渐增大。
根据本发明进一步优选的，所述的垂直连接壁之间的水平或倾斜环面上设置有凹槽。用于接纳沉落的颗粒杂质。优选所述凹槽为环形凹槽。
根据本发明进一步优选的，垂直连接壁之间的倾斜环面与水平方向的夹角为20-40°。根据本发明进一步优选的，所述的圆环形阶梯的层数为3～5层；特别优选为3层。优选的圆环形阶梯的垂直连接壁高度相等。
根据本发明进一步优选的，所述顶盖直径与控气盘气体进入端口的直径比为1∶(2.5～3)。特别优选的，所述顶盖直径与控气盘气体进入端的直径比为1∶2.5。
以上优选的技术特点的作用在于：沉落的颗粒杂质落在所述的环形阶梯上的水平或倾斜环面的凹槽中，防止过多的杂质颗粒聚积在唇边与炉口之间的缝隙中，有效降低了对控气盘的清洁频率；所述的圆环形阶梯呈倾斜状可避免脱落的杂质、颗粒通过水平出气通孔进入控气盘内，进一步确保产品放置空间的洁净度。
一种气相沉积炉内洁净生产的方法，包括使用本发明上述的导流防尘控气盘，将所述的导流防尘控气盘架设在气相沉积炉沉积室内待涂层产品和炉口之间，罩在待涂层产品上方，其中所述控气盘底端外缘唇边的外径与气相沉积室内壁的内径相适应，反应气体通过控气盘气体进入端进入控气盘，沿垂直连接壁上的水平出气通孔喷出，炉口散落的杂质颗粒被阻挡在导流防尘控气盘外表面，沉积于唇边与气相沉积室内壁之间的空隙中。保证了导流防尘控气盘下方的涂层产品的性能和质量。
本发明的导流防尘控气盘在气相沉积炉内洁净生产中应用时，一个优选的方案为：
在气相沉积室的进气口上方放置一个下布气盘，将待涂层产品放置在下布气盘上；在下布气盘上设置有支架，将石墨薄板通过支架架设在所述待涂产品的上方；将本发明所述的导流防尘控气盘架设在待涂层产品和炉口之间，在导流防尘控气盘的上方再放置一个上盘型控气板；气体从气相沉积炉下部经进气口、下布气盘后均匀的分散到待涂产品表面，然后经石墨薄板与气相沉积室内壁的空隙扩散到导流防尘控气盘内，经由控气盘气体进入端和水平出气通孔实现气体流通；炉口掉落的杂质则掉落在导流防尘控气盘的外表面，并最终聚集在唇边和气相沉积炉内壁之间的空隙或环形凹槽内。本发明所述导流防尘控气盘相当于在气相沉积炉内又开辟了一个小空间，既保证了小空间内的洁净度又提高了原料利用率。
本发明的导流防尘控气盘及洁净生产方法特别适用于气相沉积法生产碳化硅涂层的产品。例如在石墨基片或其他形状器件气相沉积碳化硅涂层。
本发明的优良效果还在于：
1.本发明可有效避免灰尘和杂质对待涂层产品的污染，保证产品质量。
2.本发明在保持气流导通的情况下，有效地阻挡了杂质颗粒：在生产中，原料气和生成的气态副产物改变气流方向可通过水平出气通孔离开产品所放置的反应区域而炉口脱落的杂质颗粒垂直落到控气盘上的唇边和环形凹槽内，不至于落到产品表面或各处浮动。
3.本发明配合上盘型控气板和下布气盘使用，明显降低了杂质颗粒、灰尘和细小纤维等杂质对SiC涂层产品的生产影响，产品上看不到杂质点，触摸时光洁无刺手感。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2是图1中侧壁(环形凹槽)的局部放大图；
其中，1、气体进入端；2、顶盖；3、唇边；4、环形凹槽的局部放大图；5、水平出气通孔；6、垂直连接壁；7、倾斜环面；8、环形凹槽；9、侧壁的中心纵轴；10、倾斜环面与水平方向的夹角；11、气相沉积室内壁；12、支撑台；13、上盘型控气板；14、下布气盘；15、石墨薄板；16、待涂层产品；17、支架；18、进气口；19、炉口。
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例对本发明做详细的说明，但不限于此。
实施例1、
一种气相沉积用导流防尘控气盘，包括顶盖2和侧壁，所述的侧壁的上端(最小直径端)与顶盖2外边缘固定连接，围成喇叭状结构；所述侧壁的底端敞口(最大直径端)为控气盘气体进入端1，在所述侧壁上贯通设置有水平方向的出气通孔5，在侧壁的底端外边缘水平设置有唇边3。所述顶盖2直径与控气盘气体进入端1的直径比为1∶3。
本实施例所述气相沉积用导流防尘控气盘与现有技术中使用的平板带孔布气盘相比，具有原料利用率和反应速率高的优点。
实施例2、
参见图1、2。如实施例1所述的一种气相沉积用导流防尘控气盘，其区别在于，
所述的侧壁包括三层圆环形阶梯；圆环形阶梯包括垂直连接壁6和倾斜环面7；所述的倾斜环面7以侧壁中心纵轴9为中心线，沿顶盖2至唇边3的方向，直径逐渐变大；所述的垂直连接壁6上设有水平出气通孔5。所述的倾斜环面7上设置有环形凹槽8，环形凹槽8的圆心位于侧壁中心纵轴9上；所述的倾斜环面7与水平方向的夹角10为25°；所述顶盖2直径与控气盘气体进入端1的直径比为：1∶2.5。
本实施例中的气相沉积用导流防尘控气盘的内部空间由控气盘气体进入端至顶盖是逐渐缩小的，因此减小了产品所在的反应空间；此外，气体从分布于垂直连接壁上的水平出气通孔排出，气流需要改变方向，减缓了原料的流动速度，使气体在控气盘内停留的时间延长，从而提高了原料的利用率和沉积的速度。
实施例3、
如实施例2所述的一种气相沉积用导流防尘控气盘，区别在于：所述的倾斜环面7与水方向的夹角为30°。
实施例4、一种气相沉积炉内洁净生产的方法
以碳化硅涂层石墨板的气相沉积生产为例，待涂层产品为石墨基板，原料气体SiCl4与H2的体积比为1∶5～50，反应室温度为1300～1600℃，真空为200～5000帕条件。
一种气相沉积炉内洁净生产的方法，步骤如下：在气相沉积炉内架设实施例2的导流防尘控气盘，在气相沉积炉的进气口18上方放置下布气盘14，将待涂层产品16放置在下布气盘14上；在下布气盘14上设置有支架17，将石墨薄板15通过支架17架设在所述待涂产品16的上方。将本发明所述的导流防尘控气盘架设在待涂层产品16和炉口19之间，在导流防尘控气盘的上方再放置上盘型控气板；原料气体从气相沉积炉下部经进气口18、下布气盘14后均匀的分散到待涂产品16表面，然后经石墨薄板15与气相沉积炉内壁11的空隙扩散到导流防尘控气盘内，经由控气盘气体进入端1和水平出气通孔5实现气体流通；而炉口掉落的杂质则掉落在导流防尘控气盘的外表面，并最终聚集在唇边3和气相沉积炉内壁11之间的空隙或环形凹槽8内。确保产品放置空间的洁净度，同时又提高了原料利用率。

Claims (2)

1.一种气相沉积用导流防尘控气盘，其特征在于，包括顶盖和侧壁，所述的侧壁的上端与顶盖外边缘固定连接，侧壁整体成喇叭状；在所述侧壁上设有水平出气通孔，在侧壁的底端外边缘水平设置有唇边；所述侧壁的底端敞口为控气盘气体进入端，反应气体通过该控气盘气体进入端进入控气盘，并沿所述侧壁上的水平出气通孔喷出；
所述的侧壁为多层圆环形阶梯结构；所述圆环形阶梯包括垂直连接壁，所述的水平出气通孔设在垂直连接壁上；两相邻的垂直连接壁之间是水平的或倾斜的环面。
2.根据权利要求1所述的导流防尘控气盘，其特征在于，所述垂直连接壁之间的水平或倾斜环面上设置有凹槽。
3. 根据权利要求2所述的导流防尘控气盘，其特征在于，所述凹槽为环形凹槽。
4. 根据权利要求1所述的导流防尘控气盘，其特征在于，所述垂直连接壁之间的倾斜环面与水平方向的夹角为20-40°。
5. 根据权利要求1所述的导流防尘控气盘，其特征在于，所述的圆环形阶梯的层数为3～5层。
6. 根据权利要求5所述的导流防尘控气盘，其特征在于，所述的圆环形阶梯的层数为3层。
7. 根据权利要求1所述的导流防尘控气盘，其特征在于，所述的圆环形阶梯的垂直连接壁高度相等。
8. 根据权利要求1-7任意一项所述的导流防尘控气盘，其特征在于，所述顶盖直径与控气盘气体进入端的直径比为1：（2.5～3）。
9. 根据权利要求8所述的导流防尘控气盘，其特征在于，所述顶盖直径与控气盘气体进入端的直径比为1：2.5。
10. 一种气相沉积炉内洁净生产的方法，包括利用权利要求1－9任意一项所述的导流防尘控气盘，将所述的导流防尘控气盘架设在气相沉积炉沉积室内待涂层产品和炉口之间，罩在待涂层产品上方，其中所述控气盘底端外缘唇边的外径与气相沉积室内壁的内径相适应，反应气体通过该控气盘气体进入端进入控气盘，反应气体沿水平出气通孔喷出，炉口散落的杂质颗粒被阻挡在导流防尘控气盘外表面，沉积于唇边与气相沉积炉内壁之间的空隙中。
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