CN102443778A

CN102443778A - 一种空心石墨模具及其应用

Info

Publication number: CN102443778A
Application number: CN2011104010282A
Authority: CN
Inventors: 刘汝强
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-12-06
Filing date: 2011-12-06
Publication date: 2012-05-09

Abstract

本发明涉及一种空心石墨模具，包括模具杯体和模具盘盖，所述的模具杯体的杯口内壁上设有螺纹，所述模具盖盘的外壁上设有螺纹，所述杯口内壁上的螺纹与所述模具盖盘外壁上的螺纹相匹配，所述模具杯体与模具盘盖通过螺纹连接。本发明采用了中空杯体状设计，使大尺寸石墨模具的重量大大降低，有效避免了因石墨螺丝断裂而造成的生产事故，提高了产品的合格率。本发明通过螺纹结构逐级将石墨模具固定在石墨螺丝上，降低所述石墨模具与石墨螺丝的扭矩，有效降低了石墨模具和石墨螺丝的损耗。

Description

一种空心石墨模具及其应用

技术领域

本发明涉及一种空心石墨模具及其应用，属于化学气相沉积法生产大尺寸热解氮化硼坩埚的技术领域。

背景技术

热解氮化硼坩埚在半导体材料的VGF法(垂直梯度凝固法)、LEC法(液封直拉法)、MBE法(分子束外延)生长中得到广泛的认可和应用，特别是用于拉制砷化镓单晶材料的使用。热解氮化硼坩埚的制造过程是将与坩埚外形相同的石墨模具置于化学气相沉积炉内，在加热高温条件下，以氮气为保护气体，将含有氮氢化合物的气体，卤素化合物气体通入炉内，一边进气，一边抽出，使炉内保持低压真空状态，氨气、卤素化合物都在分解，脱氢的氮与元素硼形成化合物，并沉积在预先处理过的石墨模具上，形成热解氮化硼，然后经过降温冷却后，取出脱模即得到氮化硼坩埚。

在生产过程中，石墨模具通过石墨螺丝固定悬挂在旋转盘(架)上，然后在旋转盘的带动下模具进行转动。在生产一些大尺寸的热解氮化硼坩埚时，就需要用到与之匹配的大尺寸、大体积的模具，由于模具为石墨材质，自身的密度和重量很大，在长时间的生产过程中，很容易发生石墨螺丝因承受不了石墨模具过大的重量而发生断裂的情况，一旦有断裂情况发生，整炉的产品会全部报废掉，模具也有可能被损坏报废，同时炉内的其他器件也会因此损坏，结果造成了极大的损失，带来人力、物力以及资源上的极大浪费。

发明内容

针对以上技术不足，本发明提供一种用于生产大尺寸热解氮化硼坩埚的空心石墨模具。本发明还提供一种上述空心石墨模具的应用。

本发明的技术方案如下：

一种空心石墨模具，其特征是该石墨模具为空心结构，包括模具杯体和模具盘盖，所述的模具杯体的杯口内壁上设有螺纹，所述模具盖盘的外壁上设有螺纹，所述杯口内壁上的螺纹与所述模具盖盘外壁上的螺纹相匹配，所述模具杯体与模具盘盖通过螺纹连接。

所述的模具盘盖上固定有石墨螺丝，用于将该空心石墨模具固定悬挂在化学气相沉积炉内的旋转盘上。

所述的模具盘盖上轴向设置有通孔，所述通孔的内壁上设置有螺纹，所述石墨螺丝通过通孔内壁上的螺纹与模具盘盖固定连接。

所述模具杯体的外形轮廓为底面是圆弧形的圆柱体。

所述模具杯体的底面的外形与所生产制品相适配。例如，制备LEC坩埚的空心石墨模具底面为圆弧形面，而制备VGF氮化硼坩埚的空心石墨模具则在所述圆弧底面中心有垂直的柱形尾部。

本发明的空心石墨模具的应用，作为生产氮化硼坩埚的模具：将该空心石墨模具安装在气相沉积炉内的旋转盘上，利用化学气相沉积法制备氮化硼坩埚。

本发明的优点在于：

1.本发明所述的石墨模具采用了中空杯体状设计，使大尺寸石墨模具的重量大大降低，有效避免了因石墨螺丝断裂而造成的生产事故，提高了产品的合格率，节约了能源，操作简单且实用性强。

2.本发明通过螺纹结构逐级将石墨模具固定在石墨螺丝上，大大降低了所述石墨模具与石墨螺丝的扭矩，有效降低了石墨模具和石墨螺丝的损耗，延长各个生产器件的使用寿命。

3.本发明尝试将石墨模具分成了两部分，从而降低了生产加工空心石墨模具的难度，减少模具生产次品的生成，大大节省了石墨模具生产材料及成本。

4.本发明的空心石墨模具体积大但质量轻，在气相沉积炉内旋转生产时，不再会因为石墨模具自身过重的因素而使石墨螺丝断裂，造成不必要的生产事故。

附图说明

图1为本发明所述空心石墨模具的结构示意图，为制备LEC坩埚的空心石墨模具；

图2为本发明所述空心石墨模具的结构示意图，为制备VGF氮化硼坩埚的空心石墨模具；

其中1、模具盘盖；2、模具杯体；3、杯体腔；4、模具杯体的杯口内壁；5、模具盖盘的外壁；6、通孔；7、模具杯体的圆弧形底面边缘；8、模具杯体的尾部。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图对本发明做详细的说明，但不限于此。

术语解释：

LEC坩埚：液封直拉法使用的坩埚；

VGF坩埚：垂直梯度凝固法使用的坩埚。

实施例1、

如图1，利用本发明生产8英寸LEC坩埚：

一种空心石墨模具，其特征是该石墨模具为空心结构，包括模具杯体2和模具盘盖1，所述模具杯体2的外形轮廓为底面边缘7为圆弧形的圆柱体，所述的模具杯体2的杯口内壁4上设有螺纹，所述模具盖盘的外壁5上设有螺纹，所述杯口内壁4上的螺纹与所述模具盖盘外壁上5的螺纹相匹配，所述模具杯体2与模具盘盖1通过螺纹连接。所述的模具盘盖1上固定有石墨螺丝，用于将该空心石墨模具固定悬挂在化学气相沉积炉内的旋转盘上。所述的模具盘盖1上轴向设置有通孔6，所述通孔6的内壁上设置有螺纹，所述石墨螺丝通过通孔6内壁上的螺纹与模具盘盖1固定连接。

所述模具杯体2的外径为20cm，高为17cm，壁厚为4cm。

实施例2、

如图1，利用本发明生产12英寸LEC坩埚：如实施例1所述的空心石墨模具，所不同之处在于，所述模具杯体的外径为30cm，高为13cm，壁厚为4.5cm。

实施例3、

如图2，利用本发明生产6英寸VGF坩埚：如实施例1所述的空心石墨模具，所不同之处在于，所述模具杯体2的尾部直径为0.6cm，尾部长为6cm，所述模具杯体2的外径为15mm，高为12cm，壁厚为4cm。

实施例4、

如图2，利用本发明生产8英寸VGF坩埚：如实施例3所述的空心石墨模具，所不同之处在于，所述模具杯体2的尾部直径为0.8cm，尾部长为6cm，所述模具杯体2的外径为20cm，高为14cm，壁厚为4cm。

实施例5、

如实施例1-4所述空心石墨模具的应用，作为生产氮化硼坩埚的模具：将该空心石墨模具安装在气相沉积炉内的旋转盘上，在炉内高温和真空的条件下，通入具有一定比例的反应气体，气体反应后沉积在模具的表面，反应进行一定时间后，停止降温，然后取出将产品从模具上脱落后即得热解氮化硼的坩埚制品。

对比例、

1.采用实心模具生产6英寸、8英寸的VGF坩埚，按照正常的工艺参数进行生产，统计数据显示：每10炉中6英寸的VGF坩埚会有1～2炉发生掉落，8英寸的VGF坩埚会有2～3炉发生掉落。次品率为20％～30％。

2.采用空心石墨模具生产6英寸、8英寸的VGF坩埚，按照正常的工艺参数进行生产，统计数据显示：几乎没有发生过模具因螺丝断裂而掉落的现象，此因素造成的次品率为0％。

通过对比例发现：在坩埚生产过程中，通过使用本发明所述空心石墨模具，可有效避免或减少模具掉落情况的发生，提高了产品的合格率和生产效率，降低了生产的成本。

Claims

1.一种空心石墨模具，其特征在于，该石墨模具为空心结构，包括模具杯体和模具盘盖，所述的模具杯体的杯口内壁上设有螺纹，所述模具盖盘的外壁上设有螺纹，所述杯口内壁上的螺纹与所述模具盖盘外壁上的螺纹相匹配，所述模具杯体与模具盘盖通过螺纹连接。

2.根据权利要求1所述的一种空心石墨模具，其特征在于，所述的模具盘盖上固定有石墨螺丝。

3.根据权利要求2所述的一种空心石墨模具，其特征在于，所述的模具盘盖上轴向设置有通孔，所述通孔的内壁上设置有螺纹，所述石墨螺丝通过通孔内壁上的螺纹与模具盘盖固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种空心石墨模具，其特征在于，所述模具杯体的外形轮廓为底面边缘为圆弧形的圆柱体。

5.一种如权利要求1-4任意一项所述空心石墨模具的应用，其特征在于，所述空心石墨模具作为生产氮化硼坩埚的模具：将该空心石墨模具安装在气相沉积炉内的旋转盘上，利用化学气相沉积法制备氮化硼坩埚。