CN104342631A - 化学气相沉积炉 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种化学气相沉积炉，其包括：炉体；上炉盖，设置在炉体上部，与炉体密封且可拆装式固定连接；下炉盖，设置在炉体下部，与炉体密封可拆装式固定连接；以及下炉盖升降机构，与下炉盖固定连接，以使下炉盖在脱开固定的炉体后带动下炉盖降落以进行下出料、以及带动出料后的下炉盖上升以与炉体结合。所述化学气相沉积炉还可包括：前后推送机构，设置于下炉盖的正下方，前后推送机构使下炉盖升降机构带动下降的下炉盖落在其上并前后移动到至外围，以进行出装料。炉体、上炉盖、下炉盖均可采用水冷夹层、保温层。由此，能够避免在反复拆装的过程中炉体的相互错位；出装料安全、可靠，操作方便；炉内的热场稳定并提高了高温工作安全性。

Description

化学气相沉积炉

技术领域

本发明涉及一种热处理设备，尤其涉及一种化学气相沉积炉。

背景技术

目前应用到化学气相沉积的设备主要采用中部出炉或者上部出炉。例如，于2011年12月7日授权公告的中国专利CN202063992U公开了一种化学气相沉积炉，其中炉本体中的上炉体外一侧与炉体提升机构连接而炉盖的上端与设置在上炉体侧面的炉盖提升机构连接，由于炉本体采用炉盖、上炉体、下炉体、炉底结构，故这种化学气相沉积炉为中部开炉方式，该种中部开炉方式的炉体结构对于出装料均不方便，操作难度大，且安全危险性高。此外，上炉体以及炉盖在反复拆装的过程中容易导致炉体相互错位。

此外，化学气相沉积炉一般的使用的温度都比较高，且使用过程中一般会存在两个不同的热场，一个为熔料热场也就是所说的坩埚区域，一个为沉积热场，即沉积区。化学气相沉积的工艺决定了化学气相沉积炉有两个不同的热场，且温度比较高，这对确保炉内的稳定的热场并同时保证其高温工作安全性提出了挑战。因此，某些群体会赏识在化学气相沉积炉上的进一步改进。

发明内容

鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种化学气相沉积炉，其便于出装料、操作容易、操作安全。

本发明的另一目的在于提供一种化学气相沉积炉，其能够避免在反复拆装的过程中炉体的相互错位。

本发明的再一目的在于提供一种化学气相沉积炉，其能够确保炉内的稳定的热场并同时提高了高温工作安全性。

为了实现上述目的，本发明提供了一种化学气相沉积炉，其包括：炉体；上炉盖，设置在炉体上部，与炉体密封且可拆装式固定连接；下炉盖，设置在炉体下部，与炉体密封可拆装式固定连接；以及下炉盖升降机构，与下炉盖固定连接，以使下炉盖在脱开固定的炉体后带动下炉盖降落以进行下出料、以及带动出料后的下炉盖上升以与炉体结合。

优选地，所述化学气相沉积炉还可包括：前后推送机构，设置于下炉盖的正下方，前后推送机构使下炉盖升降机构带动下降的下炉盖落在其上并前后移动到至外围，以进行出装料。

优选地，炉体包括炉体壳、水冷夹层、保温层、保温层固定壳；上炉盖包括上炉盖壳、水冷夹层、保温层、保温层固定壳；以及下炉盖包括下炉盖壳、水冷夹层、保温层、保温层固定壳。

本发明的有益效果如下：

采用底部出炉的方式，能够避免在反复拆装的过程中炉体的相互错位；

地面设有前后推送机构，将下炉盖采用前后推送机构移至外围，进行出装料，安全、可靠，操作方便。

炉体、上炉盖、下炉盖均可采用水冷夹层、保温层，能够确保炉内的稳定的热场并同时提高了高温工作安全性。

附图说明

图1为根据本发明的化学气相沉积炉的立体图；

图2为炉体的炉体壳、水冷夹层、保温层、保温层固定壳的示意图；

图3为上炉盖的上炉盖壳、水冷夹层、保温层、保温层固定壳的示意图；

图4为下炉盖的下炉盖壳、水冷夹层、保温层、保温层固定壳的示意图；

图5为各加热区的三个加热器的分布示意图。

其中，附图标记说明如下：

1炉体                             5下炉盖升降机构

11炉体壳                          51驱动器

12水冷夹层                        52滚珠丝杆

13保温层                          53导块

14保温层固定壳                    54十字换向器

15加热器                          55固定架

16水冷电极                        551位置调整块

2上炉盖                           56连杆

21吊耳                            57减速机

22上炉盖壳                        58导向机构

23水冷夹层                        581导轨

24保温层                          582滑块

25保温层固定壳                    583止挡块

26尾气出口                        59换向器

3下炉盖                           6前后推送机构

31下炉盖壳                        61底座

32水冷夹层                        62导轨

33保温层                          63驱动器

34保温层固定壳                    64滚珠丝杆

35轮对                            65丝杆螺母

36卡扣部                          66减速机

4支撑架                           67限位块

41侧支架                          68联轴器

411横梁                           7液压夹具

412立柱                           8连接件

42连接梁                          9连接件

具体实施方式

下面参照附图来详细说明根据本发明的化学气相沉积炉。

参照图1，根据本发明的化学气相沉积炉包括：炉体1；上炉盖2，设置在炉体1上部，与炉体1密封且可拆装式固定连接；下炉盖3，设置在炉体1下部，与炉体1密封可拆装式固定连接；以及下炉盖升降机构5，与下炉盖3固定连接，以使下炉盖3在脱开固定的炉体1后带动下炉盖3降落以进行下出料、以及带动出料后的下炉盖3上升以与炉体1结合。本炉体1采用底部出料的方式，安全、可靠，操作方便，且能够避免在反复拆装的过程中炉体的相互错位。

在炉体1的一实施例中，参照图2，炉体1包括炉体壳11、水冷夹层12、保温层13、保温层固定壳14。化学气相沉积炉一般的使用的温度都比较高，且使用过程中一般会存在两个不同的热场，一个为熔料热场也就是所说的坩埚区域，一个为沉积热场，即沉积区。化学气相沉积的工艺决定了有两个不同的热场，且温度比较高，炉体1采用水冷夹层12、保温层13的结构，可以使得化学气相沉积炉既能保证高温又能保证炉体1不被融化，保证了化学气相沉积炉的高温安全性。

在炉体1的一实施例中，优选地，炉体1设有进出水管的接口（未示出），进出水管接口连通于水冷夹层12，进出水管接口采用低进高出的方式连接水管。优选地，在炉体1上设有预留口。

在炉体1的一实施例中，优选地，炉体1分为上加热区和下加热区，以便于控制不同部位的温度。更优选地，参照图5，各加热区设有三个加热器15。进一步优选地，各加热区的三个加热器15以等分360度圆布置。

在加热器15的一实施例中，优选地，加热器15为石墨加热器。更优选地，各加热器15分别通信连接于感温器（未示出）。各加热器的独立控制可使加热更均匀。更优选地，感温器为热电偶。

在根据本发明的化学气相沉积炉中，参照图1，各加热器15连接两个水冷电极16。更优选地，水冷电极16为水冷铜电极。

在根据本发明的化学气相沉积炉中，对应的两个水冷电极16连接于变压器（未示出），变压器安装在后面所述的上支架上。将变压器安装在所述上支架上，可减小变压器所占面积。

在根据本发明的化学气相沉积炉中，上炉盖2与炉体1之间的可拆装式固定连接为螺栓连接。

在根据本发明的化学气相沉积炉中，上炉盖2上设有尾气出气口26。此外，在炉体1的上炉盖2可设有温度测量接口、气体进气口、压力测量接口、测量反应物质的蒸发量接口以及预留口，其中各个口的数量与化学气相沉积炉内所设置的沉积室的数量配套，一般是一个沉积室对应着两个温度测量接口，一个反应物质的蒸发量测量接口，其中进气口的数量根据工艺要求决定，预留口一般一到两个即可。

在根据本发明的化学气相沉积炉中，参照图1，上炉盖2上设有吊耳21，用于吊装。

在根据本发明的化学气相沉积炉中，参照图3，上炉盖2包括上炉盖壳22、水冷夹层23、保温层24、保温层固定壳25。

在上炉盖2的一实施例中，优选地，上炉盖2设有进出水管的接口（未示出），进出水管接口连通于水冷夹层23，进出水管接口采用低进高出的方式连接水管。

在上炉盖2的一实施例中，优选地，上炉盖2与炉体1密封连接采用密封圈（未示出）进行密封连接。

在根据本发明的化学气相沉积炉中，参照图1，下炉盖3与炉体1之间的可拆装式固定连接采用液压夹具7实现。液压夹具7可以沿周向等间隔布置，从而在将下炉盖3的法兰与炉体1的法兰夹紧时，夹具力分布均匀。此外液压夹具7可以统一通信连接于同一控制装置（未示出），从而使得施加液压夹紧力时统一控制，从而提高了夹紧力的均匀性以及开启关闭时的同步性，从而有利于下炉盖3打开时的平衡。

在下炉盖3的一实施例中，参照图4，下炉盖3包括下炉盖壳31、水冷夹层32、保温层33、保温层固定壳34。

在下炉盖3的一实施例中，优选地，下炉盖3设有进出水管的接口（未示出），进出水管接口连通于水冷夹层32，进出水管接口采用低进高出的方式连接水管。在炉体1的下炉盖3可设有温度测量接口、气体进气口，预留口。其中各个口的数量与化学气相沉积炉内所设置的坩埚与沉积室的数量配套，一般是一个坩埚对应着三个温度测量接口，一个沉积室对应2个温度测量接口，其中进气口的数量根据工艺要求决定，预留口一般一到两个即可。

在下炉盖3的一实施例中，优选地，下炉盖3与炉体1之间密封的密封采用密封圈（未示出）来实现。

在根据本发明所述的化学气相沉积炉的一实施例中，参照图1，所述化学气相沉积炉还可包括支撑架4。支撑架4可包括两个侧支架41和两个连接梁42。两个侧支架41设置于炉体1相反两侧，各侧支架41包括：一横梁411；以及至少两个立柱412，固定连接于该横梁411。两个连接梁42连接在两个侧支架41的横梁411之间；其中，两个侧支架41的横梁411和两个连接梁42形成上支架，炉体1与所述上支架固定连接（例如通过连接件8）。相应地，下炉盖升降机构5可包括：驱动器51，设置于所述上支架；至少两个滚珠丝杆52；至少两个导块53，各导块53使相应的滚珠丝杆52穿设且与相应的丝杆螺母（未示出，丝杆螺母设置于相应的滚珠丝杆52穿设该导块53的位置处）固定连接以与滚珠丝杆52形成传动连接，各导块53固定连接于下炉盖3（例如通过连接件9）；至少两个十字换向器54，设置在所述上支架上，连接驱动器51和相应滚珠丝杆52的一端；至少两个固定架55，固定连接于相应滚珠丝杆52的另一端；以及至少两个连杆56，设置在所述上支架的上方且连接驱动器51、相应的十字换向器54，以及相应的滚珠丝杆52。优选地，驱动器51为伺服电机。

在下炉盖升降机构5的一实施例中，参照图1，下炉盖升降机构5还可包括：减速机57，以调整驱动器51的输出；以及换向器59，设置于所述上支架上且与减速机57连接，并与对应的连杆56连接。参照图1，换向器59可设置于所述上支架中的一个连接梁42上。

在根据本发明的化学气相沉积炉的一实施例中，参照图1，立柱412为四个，每两个立柱412分别位于相应侧支架41的两端处；滚珠丝杆52为四个，炉体1相反两侧各为两个滚珠丝杆52；导块53为两个，位于炉体1同一侧的两个滚珠丝杆52穿设对应一个导块53；十字换向器54为六个，各滚珠丝杆52的一端对应连接于一个十字换向器54；连杆56为六个，六个连杆56与对应的十字换向器54，且其中两个连杆56还与换向器59连接。

在下炉盖升降机构5的一实施例中，参照图1，下炉盖升降机构5还可包括导向机构58，导向机构58可包括：导轨581，设置在对应的立柱42上；以及滑块582，设置在对应的导轨581上并与该对应的导轨581滑动连接、且与对应的导块53固定连接。

在导向机构58的一实施例中，参照图1，导向机构58还可包括：止挡块583，设置在对应导轨581的末端。

在固定架55的一实施例中，参照图1，固定架55设置有位置调整块551，位置调整块551固定连接于相应滚珠丝杆52的所述另一端，以在安装时调节滚珠丝杆52的位置，以确保滚珠丝杆52竖直。

在立柱42的一实施例中，各立柱42上安装有行程开关（未示出），通信连接于驱动器51（即与驱动器51内的控制器（未示出）通信连接），用来控制下炉盖3的升降行程。

在根据本发明的化学气相沉积炉中，参照图1，化学气相沉积炉还可包括：前后推送机构6，设置于下炉盖3的正下方，前后推送机构6使下炉盖升降机构5带动下降的下炉盖3落在其上并前后移动到至外围，以进行出装料。

在根据本发明的化学气相沉积炉中，参照图1，其中下炉盖3下方安装有多个滚轮35以及卡扣部36。在前后推送机构6的一实施例中，前后推送机构6可包括：底座61；导轨62，设置于底座61上，在下炉盖3下方的相应滚轮35下落到导轨62上时，滚轮35跨在导轨62上并沿导轨62滚动运动；驱动器63，设置于底座61上；滚珠丝杆64，一端连接于驱动器63而另一端可转动地连接于底座61；以及丝杆螺母65，与滚珠丝杆64形成传动连接，在下炉盖3下方的滚轮35跨在相应导轨62上时，下炉盖3下方的卡扣部36与丝杆螺母65卡扣结合。优选地，驱动器63为伺服电机。优选地，对应同一导轨62的滚轮35为排列成一直线的多个。

在前后推送机构6的一实施例中，参照图1，前后推送机构6还可包括：减速机66，一侧与驱动器63连接而另一侧与滚珠丝杆64连接。前后推送机构6还可进一步包括：限位块67，设置于导轨62的两端。其中，减速机66与滚珠丝杆64可通过联轴器68连接。

在前后推送机构6的一实施例中，底座61可安装有光电传感器（未示出），所述光电传感器通信连接于运动控制器（未示出），运动控制器根据采集到的光电传感器信号来控制驱动器63（运动控制器与驱动器63内（未示出）通信连接），用来控制下炉盖3的前后驱动。

Claims (10)

1.一种化学气相沉积炉，包括：

炉体（1）；

上炉盖（2），设置在炉体（1）上部，与炉体（1）密封且可拆装式固定连接；以及

下炉盖（3），设置在炉体（1）下部，与炉体（1）密封可拆装式固定连接；

其特征在于，所述化学气相沉积炉还包括：

下炉盖升降机构（5），与下炉盖（3）固定连接，以使下炉盖（3）在脱开固定的炉体（1）后带动下炉盖（3）降落以进行下出料、以及带动出料后的下炉盖（3）上升以与炉体（1）结合。

2.根据权利要求1所述的化学气相沉积炉，其特征在于，

炉体（1）包括炉体壳（11）、水冷夹层（12）、保温层（13）、保温层固定壳（14）；

上炉盖（2）包括上炉盖壳（22）、水冷夹层（23）、保温层（24）、保温层固定壳（25）；以及

下炉盖（3）包括下炉盖壳（31）、水冷夹层（32）、保温层（33）、保温层固定壳（34）。

3.根据权利要求1所述的化学气相沉积炉，其特征在于，下炉盖（3）与炉体（1）之间的可拆装式固定连接采用液压夹具（7）实现。

4.根据权利要求1所述的化学气相沉积炉，其特征在于，

所述化学气相沉积炉还包括支撑架（4），支撑架（4）包括：

两个侧支架（41），设置于炉体（1）相反两侧，各侧支架（41）包括：一横梁（411）：以及至少两个立柱（412），固定连接于该横梁（411）；以及

两个连接梁（42），连接在两个侧支架（41）的横梁（411）之间；其中，两个侧支架（41）的横梁（411）和两个连接梁（42）形成上支架；下炉盖升降机构（5）包括：

驱动器（51），设置于所述上支架；

至少两个滚珠丝杆（52）；

至少两个导块（53），各导块（53）使相应的滚珠丝杆（52）穿设且与相应的丝杆螺母固定连接以与滚珠丝杆（52）形成传动连接，各导块（53）固定连接于下炉盖（3）；

至少两个十字换向器（54），设置在所述上支架上，连接驱动器（51）和相应滚珠丝杆（52）的一端；

至少两个固定架（55），固定连接于相应滚珠丝杆（52）的另一端；以及

至少两个连杆（56），设置在所述上支架上且连接驱动器（51）、相应的十字换向器（54），以及相应的滚珠丝杆（52）。

5.根据权利要求4所述的化学气相沉积炉，其特征在于，下炉盖升降机构（5）还包括：

减速机（57），与驱动器（51）连接，以调整驱动器（51）的输出；以及

换向器（59），设置于所述上支架上且与减速机（57）连接，并与对应的连杆（56）连接。

6.根据权利要求4所述的化学气相沉积炉，其特征在于，下炉盖升降机构（5）还包括导向机构（58），导向机构（58）包括：

导轨（581），设置在对应的立柱（42）上；以及

滑块（582），设置在对应的导轨（581）上并与该对应的导轨（581）滑动连接、且与对应的导块（53）固定连接。

7.根据权利要求4所述的化学气相沉积炉，其特征在于，炉体（1）分为上加热区和下加热区，以便于控制不同部位的温度，各加热区设有三个加热器（15），各加热区的三个加热器（15）以等分360度圆布置。

8.根据权利要求7所述的化学气相沉积炉，其特征在于，各加热器（15）连接两个水冷电极（16），水冷电极（16）为水冷铜电极，对应的两个水冷电极（16）连接于变压器，变压器安装在所述上支架上。

9.根据权利要求1所述的化学气相沉积炉，其特征在于，化学气相沉积炉还包括：

前后推送机构（6），设置于下炉盖（3）的正下方，前后推送机构（6）使下炉盖升降机构（5）带动下降的下炉盖（3）落在其上并前后移动到至外围，以进行出装料。

10.根据权利要求9所述的化学气相沉积炉，其特征在于，

下炉盖（3）下方安装有多个滚轮（35）以及卡扣部（36）；

前后推送机构（6）包括：

底座（61）；

导轨（62），设置于底座（61）上，在下炉盖（3）下方的相应滚轮（35）落到导轨（62）上时，滚轮（35）跨在导轨（62）上并沿导轨（62）滚动运动；

驱动器（63），设置于底座（61）上；

滚珠丝杆（64），一端连接于驱动器（63）而另一端可转动地连接于底座（61）；以及

丝杆螺母（65），与滚珠丝杆（64）形成传动连接，当下炉盖（3）下方的滚轮（35）跨在相应导轨（62）上时，下炉盖（3）下方的卡扣部（36）与丝杆螺母（65）卡扣结合。