CN103316545B - 一种用于mocvd设备的多级颗粒过滤器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于MOCVD设备的多级颗粒过滤器，所述多级颗粒过滤器,包括罐体、进气口与出气口，所述罐体包括底盖、串联的多级罐体以及上盖；所述多级罐体中的前级罐体上端法兰上安装有前级法兰，所述多级罐体中的每一级罐体内均设有滤芯；所述前级法兰的法兰板底端面设有筒形罩；所述前级罐体内的滤芯为金属滤芯，该金属滤芯位于前级法兰筒形罩的上部，该筒形罩的下部设有液冷系统；所述进气口、前级法兰筒形罩外壁与罐体内壁之间的通道、前级法兰筒形罩内腔、余下各级罐体内腔、出气口连通形成气体通道。本发明拆卸方便且可以降温、过滤效果好、清洗安全，可防止MOCVD反应腔中的粉尘、杂质进入下游阀门以及真空泵的过滤装置。

Description

一种用于MOCVD设备的多级颗粒过滤器

技术领域

本发明涉及过滤装置领域，特别涉及一种MOCVD设备中真空系统使用的多级颗粒过滤器。

背景技术

MOCVD是Ⅲ族的金属有机化合物和V族元素的氢化物等作为晶体生长源材料，以热分解反应方式在衬底上进行气相外延，生长各种Ⅲ-V族化合物半导体以及它们的多元固溶体的薄层单晶材料的设备。

薄层材料的外延生长需要在高温真空状态下进行，反应腔内产生的反应副产物以及未反应完全的物质都会进入真空系统，出于净化气体以及保护真空干泵的需要，在真空干泵的进气阀的前端都设有过滤器，普通过滤器都采用单级的一个或者多个滤芯组合的结构进行过滤，但是由于MOCVD工艺的特殊性，反应时温度最高可达1200℃，真空干泵的抽速为85L/S，高温气体会快速通过过滤器而来不及沉积，过滤效果不理想，这样将对真空系统中的球阀、节流蝶阀以及真空泵造成阻塞乃至不可估量的损害。另外由于MOCVD工艺所产生的粉尘中含有易燃物质，因此在过滤器进行日常维护、清洗时如何保证安全拆装也非常重要。

发明内容

为了克服现有技术存在的上述不足，本发明旨在提供一种用于MOCVD设备的多级颗粒过滤器，该多级颗粒过滤器拆卸方便且可以降温、过滤效果好、清洗安全，可防止MOCVD反应腔中的粉尘、杂质进入下游阀门以及真空泵的过滤装置。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种用于MOCVD设备的多级颗粒过滤器,包括罐体以及设于罐体侧壁上的进气口与罐体顶部的出气口；其结构特点是, 所述罐体包括底盖、串联的多级罐体、以及上盖；所述多级罐体中的前级罐体上端法兰上安装有前级法兰，该前级法兰将前级罐体与余下各级罐体隔开形成前级过滤区与后级过滤区，所述多级罐体中的每一级罐体内均设有滤芯；所述前级法兰的法兰板上开有连通前级过滤区与后级过滤区的通道，该前级法兰的法兰板底端面设有筒形罩；所述前级罐体内的滤芯为金属滤芯，该金属滤芯位于前级法兰筒形罩的上部，该筒形罩的下部设有液冷系统；所述前级法兰筒形罩底端位于进气口之下；所述进气口、前级法兰筒形罩外壁与罐体内壁之间的通道、前级法兰筒形罩内腔、余下各级罐体内腔、出气口连通形成气体通道。

以下为本发明的进一步改进的技术方案：

根据本发明的实施例，所述多级罐体包括前级罐体和后级罐体两级；所述后级罐体内设有PE滤芯，该后级罐体的顶部设有后级法兰；所述进气口、前级法兰筒形罩外壁与罐体内壁之间的通道、前级法兰筒形罩内腔、后级罐体内腔、出气口形成气体通道。

进一步地，所述后级法兰由法兰盘与筒形罩连接而成，所述PE滤芯设置在后级法兰筒形罩内；所述前级法兰筒形罩的最下端与液体系统最下端等高；所述前级法兰筒形罩将前级罐体内分隔成两个区域，筒形罩内为降温气体过滤区，筒形罩外为高温气体区。

作为一种具体的冷却系统，所述液冷系统为水冷板系统，其包括多块具有内腔的水冷板，各水冷板之间通过水管连通，所述水冷板上连通有进水管和回水管，由此，水从进水管进入，然后从回水管出水，形成循环冷却系统，对反应后的高温气体进行降温。

作为一种具体的安装形式，所述前级法兰的法兰盘上装有一根螺杆，且法兰盘上开有多个圆周分布的圆形通孔，各通孔大小与不锈钢滤芯的中间通孔一致，经不锈钢滤芯过滤后的气体将从所述法兰盘的通孔排出。

所述前级法兰的法兰盘下表面对应安装有8个均匀分布的不锈钢滤芯，各不锈钢滤芯均位于前级法兰筒形罩内；所述不锈钢滤芯的下端用压环封住，该压环为内外圈带折边的环形件，压环外圈的直径小于所述前级法兰筒形罩的内径，这样气体就可从压环外圈与筒形罩之间进入滤芯。

所述螺杆底端装有压盖，该压盖将所述不锈钢滤芯固定在所述前级法兰的法兰盘上。

在所述底盖设上有通向罐体外的排气管，该排气管上设有一个排气球阀。

所述进气口位于罐体侧壁高度方向1/3-1/2处，且位于前级法兰的法兰板之下。

所述滤芯为不锈钢滤芯，每一级罐体内设有8个滤芯。

藉由上述结构，为了对高温气流进行充分冷却，同时将进气气流中的有害成分冷凝出来，所述水冷板系统利用三块圆盘式水冷板焊接而成，中间通过水管联通。所述三块水冷板呈平行布置，并且每个板上开有若干小孔，中间板上的开孔与旁边两块板上的开孔相互错开。

为了方便使用以及日常维护清洗，所述水冷板系统的进出水口都设有阀门。

所述压盖为薄圆板上焊有4根圆杆的焊件，这样在压紧压环以及滤芯的同时，又可以使气体从压环内圈的圆孔进入滤芯分布区。

为了在保证两级过滤的效果时又能控制成本，所述后级过滤区采用8个圆周分布的PE滤芯进行过滤，其过滤区的结构与前级过滤区基本一致。

所述底盖中央设有一根排气管通向罐体外，排气管上设有一个排气球阀。在拆盖清洗时可缓慢打开球阀，让空气缓慢进入罐体内，防止罐体内的物质接触大量空气后突然燃烧。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的过滤装置拆卸方便且可以降温、过滤效果好、清洗安全，可防止MOCVD反应腔中的粉尘、杂质进入下游阀门以及真空泵的过滤装置。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。

附图说明

图1是本发明一个实施例的结构原理图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是本发明所述冷水板系统的结构示意图。

在图中：地脚1；进水阀2；底盖3；前级罐体4；水冷板系统5；压盖6；压环7；压紧螺母8；垫环9；金属滤芯10；前级法兰11；后级罐体12；PE滤芯13；后级法兰14；上盖15；排气球阀16；排水阀17。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的及功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

如图1所示，本发明的双级颗粒过滤器的罐体由底盖3、前级罐体4、后级罐体12以及上盖15四部分组成。进气口设于前级罐体4侧面，出气口设于上盖15顶部。罐体的四个部件之间通过带密封槽的法兰进行联接并且密封，保证罐体内的气体不泄露。底盖3上焊有三个支撑架，在支撑架上装有三个地脚1，起支撑整个罐体的作用。

在底盖3的圆弧面上设置了水冷板系统5，如图3所示，水冷板系统5中水冷板51、水冷板52和水冷板53内采用中空设计，三块板平行放置，板与板之间通过水管54、进水管55相连。冷却水从进水管55进来充满水冷板53，然后进入水冷板52，待充满水冷板52后再进入水冷板51，最后水冷板51中水充满则从回水管56排出。

在前级罐体4的法兰上安装了前级法兰11，前级法兰11的结构为一个圆盘法兰上焊有一个筒形罩，圆盘法兰上开有8个圆周分布的通孔，每个通孔对应安装一个不锈钢滤芯10，如图2所示。另在圆盘法兰中心焊有一根长螺杆，不锈钢滤芯10的底端盖有压环7，压环7上再用带有四个支撑杆的压盖6盖上，压盖6穿过长螺杆，在长螺杆上套上垫环9，并拧紧压紧螺母8就可固定不锈钢滤芯10。

从图1可以看出，前级法兰11的筒形罩与水冷板系统5中的水冷板53的最下表面平齐，并且筒形罩的内径略大于水冷板53的外径。这样从进气口进来的高温气体充满前级罐体4的内部后，会穿过水冷板系统5进入前级过滤区，经过水冷板系统5的气体会明显降温以及有物质冷凝出来。进入前级过滤区的气体一部分会从压盖6的四个支撑杆之间进入不锈钢滤芯10的分布区，另一部分从压环7与筒形罩之间进入。这样滤芯10的四周都会被气体包围，这样将大大增加过滤面积。第一级过滤后的气体将经前级法兰11的圆盘法兰进入后级过滤区。

后级法兰14安装在后级罐体12的上法兰上，同样它的圆盘法兰上也开有8个圆周分布的圆形通孔，每个通孔对于安装一个PE滤芯13。其他结构与前级过滤区相同。进入后级过滤区的气体分成两部分进入PE滤芯13的分布区，气体经滤芯13的滤网过滤分离出粉尘颗粒，然后经后级法兰14的圆盘法兰进入上盖15，并从顶部的出气口排出。

另如图1所示，为了方便拆卸，在水冷板系统5的进水管55上设有进水阀2，在回水管56上设有排水阀。在底盖3中央设有一根排气管通向罐体外，排气管上设有一个排气球阀16。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (8)

1.一种用于MOCVD设备的多级颗粒过滤器,包括罐体以及设于罐体侧壁上的进气口与罐体顶部的出气口；其特征在于, 所述罐体包括底盖（3）、串联的多级罐体、以及上盖（15）；所述多级罐体中的前级罐体（4）上端法兰上安装有前级法兰（11），该前级法兰（11）将前级罐体（4）与余下各级罐体（12）隔开形成前级过滤区与后级过滤区，所述多级罐体中的每一级罐体内均设有滤芯；所述前级法兰（11）的法兰板上开有连通前级过滤区与后级过滤区的通道，该前级法兰（11）的法兰板底端面设有筒形罩；所述前级罐体（4）内的滤芯为金属滤芯（10），该金属滤芯（10）位于前级法兰（11）筒形罩的上部，该筒形罩的下部设有液冷系统；所述前级法兰（11）筒形罩底端位于进气口之下；所述进气口、前级法兰（11）筒形罩外壁与罐体内壁之间的通道、前级法兰（11）筒形罩内腔、余下各级罐体（12）内腔、出气口连通形成气体通道；

所述多级罐体包括前级罐体（4）和后级罐体（12）两级；所述后级罐体（12）内设有PE滤芯（13），该后级罐体（12）的顶部设有后级法兰；所述进气口、前级法兰（11）筒形罩外壁与罐体内壁之间的通道、前级法兰（11）筒形罩内腔、后级罐体（12）内腔、出气口形成气体通道；

所述后级法兰（14）由法兰盘与筒形罩连接而成，所述PE滤芯（13）设置在后级法兰筒形罩内；所述前级法兰（11）筒形罩的最下端与液冷系统最下端等高；所述前级法兰（11）筒形罩将前级罐体（4）内分隔成两个区域，筒形罩内为降温气体过滤区，筒形罩外为高温气体区。

2.根据权利要求1所述的用于MOCVD设备的多级颗粒过滤器，其特征在于，所述液冷系统为水冷板系统（5），其包括多块具有内腔的水冷板（51,52,53），各水冷板（51,52,53）之间通过水管（54）连通，所述水冷板（51,52,53）上连通有进水管（55）和回水管（56）。

3.根据权利要求1所述的用于MOCVD设备的多级颗粒过滤器，其特征在于，所述前级法兰（11）的法兰盘上装有一根螺杆，且法兰盘上开有多个圆周分布的圆形通孔，各通孔大小与不锈钢滤芯（10）的中间通孔一致，经不锈钢滤芯（10）过滤后的气体将从所述法兰盘的通孔排出。

4.根据权利要求1所述的用于MOCVD设备的多级颗粒过滤器，其特征在于，所述前级法兰（11）的法兰盘下表面对应安装有8个均匀分布的不锈钢滤芯（10），各不锈钢滤芯（10）均位于前级法兰筒形罩内；所述不锈钢滤芯（10）的下端用压环（7）封住，该压环（7）为内外圈带折边的环形件，压环（7）外圈的直径小于所述前级法兰（11）筒形罩的内径。

5.根据权利要求3所述的用于MOCVD设备的多级颗粒过滤器，其特征在于，所述螺杆底端装有压盖（6），该压盖（6）将所述不锈钢滤芯（10）固定在所述前级法兰（11）的法兰盘上。

6.根据权利要求1所述的用于MOCVD设备的多级颗粒过滤器，其特征在于，所述底盖（3）设上有通向罐体外的排气管，该排气管上设有一个排气球阀（16）。

7.根据权利要求1所述的用于MOCVD设备的多级颗粒过滤器，其特征在于，所述进气口位于罐体侧壁高度方向1/3-1/2处，且位于前级法兰（11）的法兰板之下。

8.根据权利要求1所述的用于MOCVD设备的多级颗粒过滤器，其特征在于，所述前级罐体（4）内的滤芯为不锈钢滤芯，每一级罐体内设有8个滤芯。