CN112760616A - 一种气相沉积装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种气相沉积装置，包括，壳体、料盘、传动轴组件以及驱动装置，其中，所述料盘设置在所述壳体的内腔，所述料盘用于承载工件；传动轴组件设置在所述料盘下方，与所述料盘连接；驱动装置设置在所述壳体外部，与所述传动轴组件远离所述料盘的一端连接，所述驱动装置被配置为：带动所述传动轴组件转动的同时使得所述传动轴组件沿轴向方向移动。本申请提供的气相沉积装置，相较于现有技术而言，可以提高工件表面沉积厚度的均匀性，提高工件表面质量。

Description

一种气相沉积装置

技术领域

本申请涉及化学气相沉积技术领域，更具体地说，尤其涉及一种气相沉积装置。

背景技术

气相沉积技术是利用气相中发生的物理、化学过程，在工件表面形成功能性的金属、非金属或化合物涂层。化学气相沉积是一种制备材料的气相生长方法，它是把一种或者集中含有构成薄膜元素的化合物、单质气体通入放置有基体的反应室，借助空间气相化学反应在基体表面上沉积固态薄膜的技术。目前，化学气相沉积技术已被广泛应用于生产碳-碳、碳-碳化硅、碳化硅-碳化硅等复合材料，而这些复合材料在航天、航空、交通等领域正发挥着重要作用。

目前，化学气相沉积一般采用气相沉积装置对工件进行加工，其中，气相沉积装置中的温度和沉积气体的流场对工件表面的沉积效果有很大的影响，但是现有的气相沉积装置中，往往由于气体流场的均匀性和热场均匀性无法得到保证，导致工件表面沉积厚度不均匀，极大地影响了工件的处理质量。

因此，在现有技术的基础上，一种能够的化学气相沉积装置是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请提供一种气相沉积装置，其可以提高工件表面沉积厚度的均匀性，提高工件表面质量。

本申请提供的技术方案如下：

一种气相沉积装置，其特征在于，包括，壳体；

设置在所述壳体的内腔的料盘；所述料盘用于承载工件；

传动轴组件；设置在所述料盘下方，与所述料盘连接的；

驱动装置；设置在所述壳体外部，与所述传动轴组件远离所述料盘的一端连接，所述驱动装置被配置为：带动所述传动轴组件转动的同时使得所述传动轴组件沿轴向方向移动。

优选地，所述驱动装置，包括，

与所述传动轴组件连接，带动所述传动轴组件转动的驱动件；

与所述驱动件连接，带动所述驱动件沿所述传动轴组件的轴向方向运动的移动装置。

优选地，所述移动装置，包括，

滑台，与所述驱动件连接；

推杆；使得所述滑台沿所述传动轴组件的轴向方向运动。

优选地，

所述传动轴组件，包括，

与所述料盘连接的第一传动轴，所述第一传动轴的材料是耐高温的材料；以及，

与所述驱动装置连接的第二传动轴；所述第二传动轴远离所述驱动装置的一端与所述第一传动轴连接，所述第二传动轴的材料为金属材料。

优选地，所述壳体上设置有与进气口，所述进气口设置在所述壳体与所述传动轴组件的连接处。

优选地，还包括，

还包括，设置在所述壳体与所述传动轴组件连接处的动密封结构。

优选地，所述动密封结构设置在所述壳体外；

所述动密封结构，包括，密封件；以及，调节所述密封件与所述壳体之间的压缩量的轴向调整结构。

优选地，所述驱动件为变频电机，控制所述料盘以1r/min-2r/min的速度均匀转动。

优选地，所述内腔的底部形状为喇叭口结构，所述内腔的底部靠近所述驱动装置的一端为所述喇叭口结构的小口径端，所述内腔的底部远离所述驱动装置的一端为所述喇叭口结构的大口径端。

优选地，所述料盘上设置有供气体通过的过气孔。

本发明提供的气相沉积装置，首先，由于设置有壳体、料盘、传动轴组件以及驱动装置，其中，料盘设置在壳体的内腔，用于承载工件，传动轴组件设置在料盘下方且与料盘连接，驱动装置设置在壳体的外部且与传动轴组件连接。在驱动装置的作用下，使得传动轴组件以及与传动轴组件连接的料盘在壳体内腔中转动的同时能够沿传动轴组件的轴向方向移动，料盘和工件以一定的速度均匀转动，使得料盘上的工件能够在内腔与工艺气体均匀接触，工件表面的沉积厚度整体一致。同时，在驱动装置的作用下，料盘能够上下往返运动，一方面，料盘带动了内腔中沉积气体的流动，使得内腔各处的温度一致，工件在加工的过程中各处温度一致，使工件各处沉积厚度一致，另一方面，通过料盘带动工件在壳体内腔中进行上下往返运动，缓冲了沉积气体气流的速度，使气流可以充分与工件进行沉积反应，进而整体提高了工件的沉积效果。因此，能够保证工件沉积质量。由上可知，本发明提供的气相沉积装置，可以提高工件表面沉积厚度的均匀性，提高工件表面质量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的气相沉积装置的一种结构示意图。

其中：1、壳体；2、料盘；3、工件；4、内腔；5、传动轴组件；6、驱动装置；7、进气口；8、动密封结构；9、过气孔；10、排气口；51、第一传动轴；52、第二传动轴；61、驱动件；62、滑台；63、推杆；81、密封件； 82、轴向调整结构。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上，它可以直接在另一个元件上或者间接设置在另一个元件上；当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

本发明实施例采用递进的方式撰写。

请如图1所示，本发明实施例提供一种气相沉积装置，主要用于工件的气相沉积加工中，其包括，壳体1、料盘2、传动轴组件5以及驱动装置6。其中，料盘2设置在壳体1的内腔4，用于承载工件3；传动轴组件5与料盘 2连接，设置在料盘2下方；驱动装置6设置在壳体1外部，与传动轴组件5 远离料盘2的一端连接，且驱动装置6被配置为：带动传动轴组件5转动的同时使得传动轴组件5沿轴向方向移动。

气相沉积装置中的温度和沉积气体的流场对工件3表面的沉积效果有很大的影响，但是现有的气相沉积装置中，往往由于气体流场的均匀性和热场均匀性无法得到保证，导致工件3表面沉积厚度不均匀，极大地影响了工件3 的处理质量。现有技术中的气相沉积装置，针对工件3的沉积效果不好，工件3表面沉积厚度不均匀。

本发明提供的气相沉积装置，首先，由于设置有壳体1、料盘2、传动轴组件5以及驱动装置6，其中，料盘2设置在壳体1的内腔4，用于承载工件 3，传动轴组件5设置在料盘2下方且与料盘2连接，驱动装置6设置在壳体 1的外部且与传动轴组件5连接。在驱动装置6的作用下，使得传动轴组件5 以及与传动轴组件5连接的料盘2在壳体1的内腔4中转动的同时能够沿传动轴组件5的轴向方向移动，料盘2和工件3以一定的速度均匀转动，使得料盘2上的工件3能够在内腔4与沉积气体均匀接触，工件3表面的沉积厚度整体一致。同时，在驱动装置6的作用下，料盘2能够上下往返运动，一方面，料盘2带动了内腔4中沉积气体的流动，使得内腔4各处的温度一致，工件3在加工的过程中各处温度一致，使工件3各处沉积厚度一致，另一方面，通过料盘2带动工件3在内腔4中进行上下往返运动，缓冲了沉积气体气流的速度，使气流可以充分与工件3进行沉积反应，进而整体提高了工件3 的沉积效果。因此，能够保证工件3沉积质量。

由上可知，本发明提供的气相沉积装置，可以提高工件3表面沉积厚度的均匀性，提高工件3表面质量。

作为一种优选的实施方式，本发明实施例中的驱动装置6，包括，驱动装置6，包括，与传动轴组件5连接，带动传动轴组件5转动的驱动件61；与驱动件61连接，带动驱动件61沿传动轴组件5的轴向方向运动的移动装置。驱动件61带动传动轴组件5转动，传动轴组件5与料盘2连接，工件3放置在料盘2上，在驱动件61的作用下，料盘2和工件3转动，为了使工件3表面各处的沉积厚度一致，作为一种更加优选的实施方式，本发明实施例中的驱动件61带动传动轴组件5匀速转动。移动装置与驱动件61组件连接，带动工件3在内腔4沿传动轴组件5轴向方向移动。

具体地，本发明实施例中的移动装置，包括，用于承载驱动件61的滑台 62；以及，带动滑台62沿传动轴组件5的轴向方向运动的推杆63。驱动件 61放置在滑台62上，推杆63带动滑台62移动，进而带动驱动件61及工件 3移动。在说明书附图图1中，单箭头表示本发明实施例中的沉积气体的流动方向，双箭头表示本发明实施例中的推杆63的移动方向。

其中，需要进行说明的是，本发明实施例中的驱动装置6包括但不仅仅限于以上的这种情况，本发明实施例中的连接杆组件也可以直接与移动组件连接，由驱动件61带动移动组件进行旋转，这样可以使得工件3在移动的同时进行旋转，且本发明实施例中的移动组件包括但不限于推杆63滑台62这种结构，本发明中的驱动装置6只要满足驱动装置6能够带动传动轴组件5 能够进行转动又能够移动即可。

在上述结构中，传动轴组件5设置在驱动装置6与料盘2之间，由于工件3在进行沉积时，气相沉积设备中的温度往往较高，传动轴组件5与料盘2 连接的部分温度较高，需要满足沉积设备工作时耐高温的要求，传动轴组件5 远离料盘2的一端与驱动装置6连接，传动轴组件5与驱动装置6连接的一部分需要能够传递驱动装置6的动力，对传动轴组件5的强度和加工性能有一定的要求。作为一种优选的实施方式，本发明实施例中的传动轴组件5，包括，与料盘2连接的第一传动轴51，第一传动轴51的材料是耐高温的材料；以及，与驱动件61连接的第二传动轴52；第二传动轴52远离驱动件61的一端与第一传动轴51连接，第二传动轴52的材料为金属材料。如此设置，既能满足传动轴组件5与料盘2连接的耐高温特征，又能够满足传动轴组件5 与驱动装置6连接的强度和加工性能的要求。

其中，本发明实施例中的第一传动轴51的材质可以优选为石墨，石墨材质化学性质比较稳定，能够承受沉积设备工作时的高温。

本发明实施例中的第二传动轴52的材质可以优选为钢材料，钢材料强度高，加工性能好，成本低且性能可靠。

本发明实施例中第一传动轴51与第二传动轴52之间优选采用螺纹连接。

作为一种优选的实施方式，本发明实施例中的壳体1与传动轴组件5连接处设置有进气口7。传动轴组件5在传送动力的过程中，其稳定性和可靠性非常重要，温度是影响传动轴组件5工作性能的重要原因之一，温度会使传动轴组件5产生热胀冷缩，使传动轴组件5产生变形。如此设置，既充分利用了空间，且沉积气体往上流动的过程中带走热量，降低传动轴组件5的温度，保护传动轴组件5的传动性能。

作为一种更加优选的实施方式，本发明实施例中的进气口7设置在靠近第二传动轴52的一端。由于第二传动轴52靠近驱动装置6，高温会影响驱动装置6的使用寿命，如此，能够更好的保护驱动装置6。

进一步地，本发明实施例中，在壳体1的顶部设有排气口10，沉积气体在内腔4与工件3充分发生化学气相沉积后，从壳体1的顶部的排气口10排除。

为了保证内腔4的负压工艺条件，作为一种更加优选的实施方式，本发明实施例提供的气相沉积装置还设置有动密封结构8，动密封结构8设置在壳体1与传动轴组件5的连接处。如此设置，能够防止内腔4的沉积气体从壳体1与传动轴组件5的连接处泄露。

作为一种更加优选的实施方式，本发明实施例中的动密封结构8设置在壳体1外侧，且与壳体1连接。壳体1外侧温度较低，能够更好的保证动密封结构8的效果和持久性。

密封结构在使用的过程中，容易产生磨损，作为一种优选的实施方式，本发明实施例中的动密封结构8，包括，密封件81；以及，调节密封件81与壳体1之间的压缩量的轴向调整结构82。如此设置，当出现磨损时，能够通过轴向调整结构82能够调节密封件81与壳体1之间的压缩量来调节密封结构的密封效果，效果更佳。

其中，具体地，密封件81为密封圈。密封圈设置为多个，密封效果更好。

作为一种优选的实施方式，本发明实施例中的驱动件61为变频电机，驱动传动轴组件5旋转，控制料盘2以1r/min-2r/min的速度均匀转动。沉积过程中，由于工件3均匀旋转，使得流经工件3表面的气体均匀，工件3各处的沉积厚度一致。当料盘2的转动速度控制在1r/min-2r/min时，工件3沉积的效果最佳。

为了使沉积气体进入到内腔4后扩散的更加均匀，作为一种更加优选的实施方式，本发明实施例中内腔4的底部形状采用喇叭口结构，内腔4的底部靠近驱动装置6的一端为所述喇叭口结构的小口径端，内腔4底部远离驱动装置6的一端为所述喇叭口结构的大口径端。沉积气体从喇叭口形状的小口径处输入，通过喇叭口形状进行扩散，可以使沉积气体扩散的更加均匀。

为了使工件3与料盘2接触的表面也能够有效的进行沉积，作为一种更加优选的实施方式，本发明实施例中的料盘2上设有气体通过的过气孔9，沉积气体通过过气孔9与工件3底面接触，对工件3底面进行沉积。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种气相沉积装置，其特征在于，包括，壳体(1)；

设置在所述壳体(1)的内腔(4)的料盘(2)，所述料盘(2)用于承载工件(3)；

设置在所述料盘(2)下方，与所述料盘(2)连接的传动轴组件(5)；

驱动装置(6)；设置在所述壳体(1)外部，与所述传动轴组件(5)远离所述料盘(2)的一端连接，所述驱动装置(6)被配置为：带动所述传动轴组件(5)转动的同时使得所述传动轴组件(5)沿轴向方向移动。

2.根据权利要求1所述的气相沉积装置，其特征在于，

所述驱动装置(6)，包括，

与所述传动轴组件(5)连接，带动所述传动轴组件(5)转动的驱动件(61)；

与所述驱动件(61)连接，带动所述驱动件(61)沿所述传动轴组件(5)的轴向方向运动的移动装置。

3.根据权利要求2所述的气相沉积装置，其特征在于，

所述移动装置，包括，

滑台(62)，与所述驱动件(61)连接；

推杆(63)；使得所述滑台(62)沿所述传动轴组件(5)的轴向方向运动。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的气相沉积装置，其特征在于，

所述传动轴组件(5)，包括，

与所述料盘(2)连接的第一传动轴(51)，所述第一传动轴(51)的材料是耐高温的材料；以及，

与所述驱动装置(6)连接的第二传动轴(52)；所述第二传动轴(52)远离所述驱动装置(6)的一端与所述第一传动轴(51)连接，所述第二传动轴(52)的材料为金属材料。

5.根据权利要求1至3中任意一项所述的气相沉积装置，其特征在于，

所述壳体(1)上设置有进气口(7)，所述进气口(7)设置在所述壳体(1)与所述传动轴组件(5)的连接处。

6.根据权利要求1至3中任意一项所述的气相沉积装置，其特征在于，还包括，设置在所述壳体(1)与所述传动轴组件(5)连接处的动密封结构(8)。

7.根据权利要求6所述的气相沉积装置，其特征在于，

所述动密封结构(8)设置在所述壳体(1)外；

所述动密封结构(8)，包括，密封件(81)；以及，调节所述密封件(81)与所述壳体(1)之间的压缩量的轴向调整结构(82)。

8.根据权利要求2或3所述的气相沉积装置，其特征在于，

所述驱动件(61)为变频电机，控制所述料盘(2)以1r/min-2r/min的速度均匀转动。

9.根据权利要求1至3中任意一项所述气相沉积装置，其特征在于，

所述内腔(4)的底部形状为喇叭口结构，所述内腔(4)的底部靠近所述驱动装置(6)的一端为所述喇叭口结构的小口径端，所述内腔(4)的底部远离所述驱动装置(6)的一端为所述喇叭口结构的大口径端。

10.根据权利要求1至3中任意一项所述的气相沉积装置，其特征在于，

所述料盘(2)上设置有供气体通过的过气孔(9)。

Images