CN117414795A - 一种半导体材料储存、过滤、反应用多功能一体罐 - Google Patents

Abstract

本发明属于半导体材料制备技术领域，涉及一种半导体材料储存、过滤、反应用多功能一体罐。本发明由以特种不锈钢为基材的部件、罐体组成的搅拌罐，部件表面和罐体、管道内部衬半导体级氟塑料的专用特殊设备，包括罐体以及第一挡板、转杆、第二套环；第二套环水平固连有第二搅拌杆，第二搅拌杆开设有第二内腔，第二内腔内密封滑动设置有连接板，第二搅拌杆的朝下的一侧开设有第一排气管。主反应腔室内的高温高压气体通过连接管进入到第二内腔内，并推动连接板向外移动，使气体通过第一排气管快速的流出，气体从主反应腔室的底部向上流动，使混合物料具有沸腾的效果，对预热腔室内的混合物料进行预热并且使预热效果更均匀，有利于提高生产效率。

Description

一种半导体材料储存、过滤、反应用多功能一体罐

技术领域

本发明属于半导体材料制备技术领域，涉及一种半导体材料储存、过滤、反应用多功能一体罐。

背景技术

半导体材料是半导体产业的核心，是制造电子和计算机的基础，迫切需要国内企业倾力攻关，在加工制造的各个环节实现技术突破和国产替代，加快国内半导体行业的快速发展。常用的半导体材料分为元素半导体和化合物半导体。元素半导体是由单一元素制成的半导体材料。化合物半导体分为二元系、三元系和多元系半导体，其中，二元系化合物半导体有Ⅳ-Ⅳ族的碳化硅。

碳化硅是新型无机非金属材料，其加工过程中往往含有铁等杂质，因磁选机除铁并不能达到很好的除铁效果，故需要通过酸洗进行除杂。一般情况下，采用盐酸除杂。由于盐酸容易挥发，尤其是碳化硅浆料一般温度较高，加酸过程会存在部分盐酸挥发成酸气的情况发生，再加上铁与盐酸反应会产生氢气，故酸洗除杂过程中会产生高温气体。

由此可见，碳化硅在除杂提纯反应和运输过程中对存储设备和环境气氛要求较为严苛。碳化硅半导体材料的合成制造自动化程度越高，反应、储存、过滤和运输一体化，无二次转移等创新，对其制造和加工的纯度、应用都能带来品质上的显著提升。但是，现有技术中，碳化硅半导体材料是除杂提纯反应、储存、运输及应用过程分离，难以控制品质。

为解决上述问题，本发明提出了一种半导体材料储存、过滤、反应用多功能一体罐。

发明内容

为解决背景技术中存在的问题，本发明提出了一种半导体材料储存、过滤、反应用多功能一体罐。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种半导体材料储存、过滤、反应用多功能一体罐，由以特种不锈钢为基材的部件、罐体组成的搅拌罐。其包括：罐体，罐体固设有第一挡板，第一挡板将罐体分隔为主反应腔室、预热腔室；罐体内转动设置有转杆；转杆上限位套设有第二套环，第二套环水平固连有第二搅拌杆，第二搅拌杆沿长度方向开设有第二内腔，第二内腔内密封滑动设置有连接板，第二搅拌杆的朝下的一侧开设有第一排气管，第一排气管位于连接板朝外的一侧，主反应腔室与位于连接板朝内一侧的第二内腔通过连接管连通。

进一步地，连接管包括管道和多节伸缩杆；转杆的上部转动连接第一套环，第一套环上开设有第三内腔，转杆上开设有与第三内腔连通的连接腔室，多节伸缩杆具有中空的结构，连接腔室通过多节伸缩杆与第二内腔连通；管道的一端与第三内腔连通，管道的另一端穿过罐体预热腔室的侧壁伸到罐体的外面，然后与主反应腔室连通；管道上安装有使气体从主反应腔室流向预热腔室的单向阀。

进一步地，转杆上固定安装有第一搅拌杆，第一搅拌杆位于主反应腔室下部，且第一搅拌杆具有强磁性。

进一步地，第一挡板上开设有通孔，通孔处安装有阀门。

进一步地，第二搅拌杆上固定连接有强磁板，强磁板倾斜设置，且强磁板的下端向第二搅拌杆的转动方向倾斜。

进一步地，罐体的下端面固定安装有对主反应腔室进行加热的加热盘。

进一步地，第二搅拌杆朝外的一端的上侧开设有第二排气管。

进一步地，罐体内第一挡板的上方还依次固设有第二挡板、落料锥罩；第一挡板、第二挡板、落料锥罩使罐体从下向上被分隔为主反应腔室、预热腔室、储气腔室以及储料腔室；落料锥罩的尖端向下，且靠近罐体的内壁；落料锥罩的下端与预热腔室通过下落管道连通；第二挡板上安装有与预热腔室连通的泄压阀；储气腔室的侧壁安装有第三排气管。

进一步地，罐体的上端安装有进料斗，罐体的下端安装有排料管。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：主反应腔室内的高温高压气体通过连接管进入到第二内腔内，并推动连接板向外移动，使气体通过第一排气管快速的流出，气体从主反应腔室的底部向上流动，使混合物料具有沸腾的效果，对预热腔室内的混合物料进行加热并使预热腔室内的温度身高，提高预热的效率，并且从第一排气管排出的高温气体向上流动对混合物料具有翻动的作用，进一步的提高预热的效率并能够使混合物料受热更均匀，有利于提高预热的效果。进而减少正式反应的时间有利于提高生产效率。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明中罐体的内部结构示意图；

图3是本发明中第一挡板的结构示意图；

图4是本发明中预热腔室的结构示意图；

图5是本发明中图4的A部放大图；

图6是本发明中图4的B部放大图；

图7是本发明中第二搅拌杆的结构示意图；

图8是本发明中第二套环与转杆的结构示意图；

图9是本发明中支撑座的结构示意图。

图中：1、支撑座；2、罐体；3、单向阀；4、管道；5、第一电机；6、进料管；7、电机罩；8、排料管；9、加热盘；10、第一搅拌杆；11、第一挡板；12、阀门；13、强磁板；14、多节伸缩杆；15、第一套环；16、第二搅拌杆；17、第二套环；18、转杆；19、连接腔室；20、固定板；21、弹簧；22、连接板；23、第一排气管；24、第二排气管；25、落料锥罩；26、下落管道；27、第三排气管；28、第二挡板；29、泄压阀；30、滤网；31、驱动轮；32、第二电机；33、加强杆；34、支撑杆；35、第一圆环；36、扶手；37、万向轮；38、第二圆环。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

如图1-图8所示，本发明采用的技术方案如下：一种半导体材料储存、过滤、反应用多功能一体罐，由以特种不锈钢为基材的部件、罐体组成的搅拌罐。本发明为部件表面和罐体、管道内部衬半导体级氟塑料的专用特殊设备。其包括支撑座1和罐体2。罐体2安装在支撑座1上。支撑座1将罐体2支撑起来。罐体2下端连通有排料管8，用于将罐体2内的物料排出。罐体2的上端安装有密封式进料斗，方便向罐体2内加入物料，即将单体物料加入到罐体2内。

支撑座1包括第一圆环35、第二圆环38、支撑杆34。支撑杆34具有多个。第一圆环35固定在支撑杆34的上端。第二圆环38处于第一圆环35的下方且与第一圆环35同轴设置。第二圆环38通过加强杆33与支撑杆34固定连接。其中一个支撑杆34的下端安装有驱动轮31，驱动轮31的一侧安装有第二电机32，第二电机32与驱动轮31驱动连接。其余的支撑杆34的下端均安装有万向轮37。这样方便移动罐体2。

第二圆环38的一侧设置有扶手36，扶手36上设置有对第二电机32进行控制的按钮，以方便对第二电机32进行控制。

罐体2内从下向上依次固定设置有第一挡板11、第二挡板28、落料锥罩25。第一挡板11、罐体2的底壁以及罐体2的侧壁围合成主反应腔室。第一挡板11、第二挡板28、罐体2的侧壁围合成预热腔室。第二挡板28、落料锥罩25以及罐体2的侧壁围合成储气腔室。落料锥罩25、罐体2的侧壁以及罐体2的顶壁围合成储料腔室。

落料锥罩25上设置有滤网30。储料腔室内的单体物料经过滤网30的过滤后进入到落料锥罩25内。

落料锥罩25的尖端朝下，且落料锥罩25的下端靠近罐体2的内壁。落料锥罩25的下端连通有下落管道26，第二挡板28上安装有进料管6。且进料管6上安装有第一控制阀。下落管道26的下端通过进料管6与预热腔室连通。下落管道26为弧形。这样当通过进料斗向储料腔室内加入物料时，避免物料直接落到第一控制阀上，对第一控制阀造成损坏。

第二挡板28上安装有泄压阀29，储气腔室的侧壁上安装有第三排气管27，第三排气管27上安装有第二控制阀。预热腔室内的气体通过泄压阀29进入到储气腔室内，在储气腔室内进行冷却。通过第三排气管27可以将储气腔室内的气体排出。

预热腔室的外侧壁上安装有加液管，通过加液管将酸洗溶液加入到预热腔室内。加液管上安装有第三控制阀。加液管附图中未示出。

第一挡板11上开设有通孔，且该通孔处安装有阀门12。打开阀门12，使主反应腔室和预热腔室连通，这样预热腔室内的混合物料通过通孔进入到主反应腔室内。关闭阀门12，使主反应腔室和预热腔室完全分隔开。罐体2的下端底板上安装有加热盘9，以对主反应腔室内的混合物料进行加热，加快主反应腔室内混合物料的反应。

罐体2内竖直转动设置有转杆18。第二挡板28的上端固定安装有第一电机5，第一电机5的电机轴竖直设置，第一电机5的电机轴与转杆18的上端同轴固定连接。转杆18的下端穿过第一挡板11与与罐体2的底壁转动连接，转杆18与第一挡板11密封转动连接。第一电机5上罩设有电机罩7，电机罩7对第一电机5具有保护作用。

转杆18上固设有多个具有强磁性的第一搅拌杆10，第一搅拌杆10位于主反应腔室的下部，对主反应腔室内的混合物料进行搅拌，以加速主反应腔室内混合物料的反应速度。且在搅拌过程中，第一搅拌杆10将混合物料中的金属杂质吸附。

转杆18上限位套设有第二套环17。转杆18上沿轴向固连有键，第二套环17的内圈上开设有与键滑动配合的键槽。第二套环17通过键槽与键的配合安装在转杆18上。这样当转杆18转动时，带动第二套环17转动，且第二套环17可以沿着转杆18上下移动。自然状态下，第二套环17在重力的作用下与第一挡板11接触。

第二套环17的圆周方向上固定连接有多个第二搅拌杆16，第二搅拌杆16水平设置。第二套环17内同轴开设有环形的第一内腔，第二搅拌杆16在长度方向上开设有第二内腔，第二内腔与第一内腔连通。第二内腔内密封滑动设置有连接板22。第一内腔的内壁上固定连接有多个固定板20，多个固定板20与多个第二搅拌杆16一一对应。连接板22与对应的固定板20之间固定连接有弹簧21。

第二搅拌杆16上沿长度方向间隔开设有多个第一排气管23，第一排气管23朝下设置。在连接板22处于自然状态下，多个第一排气管23均处于连接板22朝外的一侧。第二搅拌杆16朝外的一端开设有第二排气管24，第二排气管24处于第二搅拌杆16端面的上部。这样当向预热腔室内注入酸性溶液时，酸洗溶液通过第一排气管23进入到第二搅拌杆16内，使第二搅拌杆16内的空气通过第二排气管24排出。

第一内腔与主反应腔室通过连接管连通。连接管包括管道4和多节伸缩杆14。

转杆18的上部同轴转动连接有第一套环15，第一套环15内同轴开设有第三内腔。管道4的一端与第三内腔连通，管道4的另一端穿过预热腔室的侧壁后伸到罐体2的外面，然后与主反应腔室连通。管道4上安装有单向阀3，单向阀3使得主反应腔室内的气体单向流向预热腔室内。转杆18上开设有与第三内腔连通的连接腔室19。多节伸缩杆14具有中空的结构。连接腔室19与第一内腔通过多节伸缩杆14连通。第二搅拌杆16上固设有强磁板13，强磁板13倾斜设置，且强磁板13的下端向第二搅拌杆16转动方向的一侧倾斜，使混合物料中的金属杂质例如铁质更容易的被吸附到强磁板13上。

主反应腔室内的混合物料在反应过程中不断的释放出高温气体，使得主反应腔室内的气压不断的增加，主反应腔室内的高温高压气体通过管道4进入到第三内腔中，并由连接腔室19经多节伸缩杆14进入到第一内腔内，并推动连接板22，使连接板22克服弹簧21的弹力向外移动，当连接板22向外移动而越过最靠近连接板22的一个第一排气管23时，气体通过第一排气管23快速的流出，在气体的反冲作用下，使得第二搅拌杆16、第二套环17向上移动，使强磁板13向上移动，进而使强磁板13接触到更多的混合物料，以吸附更多的金属杂质。同时气体向上流动对预热腔室内的混合物料进行预热。并且由于强磁板13倾斜设置，使得强磁板13向上移动时，受到竖直向下的阻力变小，有利于使第二搅拌杆16顺利的向上移动。

工作原理：初始时，第二套环17与第一挡板11接触，在弹簧21的作用下，多个第一排气管23均处于连接板22的外侧。储料腔室内储存有单体物料。假设初始时，主反应腔室内的混合物料正式反应刚结束，需要将主反应腔室内的混合物料排出。

通过排料管8将主反应腔室内的混合物料排出。然后打开阀门12，使预热腔室内的混合物料进入到主反应腔室内。然后关闭阀门12使主反应腔室被密封。

然后打开第一控制阀，使储料腔室内的单体物料经过滤网30、落料锥罩25、下落管道26进入到预热腔室内。然后通过加液管向预热腔室内加入酸洗溶液，使酸洗溶液与单体物料在预热腔室内混合形成混合物料，且在预热腔室内进行预热。

启动加热盘9，加热盘9对主反应腔室内的混合物料进行加热，以使主反应腔室内的混合物料反应更快。

启动第一电机5，使转杆18转动，进而使第一搅拌杆10以及第二搅拌杆16转动。第一搅拌杆10对主反应腔室内的混合物料进行搅拌，使反应单体与溶液混合更均匀，有利于反应快速进行。同时第一搅拌杆10将混合物料中的金属杂质进行吸附，将金属杂质从混合物料中分离，对单体进行提纯。由于第一搅拌杆10在不断的转动，有利于更多的金属杂质被吸附到第一搅拌杆10上。

第二搅拌杆16对预热腔室内的混合物料进行搅拌，并使预热腔室内混合物料中更多的金属杂质被吸附到强磁板13上。

主反应腔室内的混合物料在反应中会产生大量的气体以及热量。主反应腔室内的热量会通过第一挡板11传递给预热腔室内，对预热腔室内的混合物料具有加热的作用。

主反应腔室内的气体不断的增多，使主反应腔室内的气压逐渐增多。同时主反应腔室内的高温高压气体通过管道4进入到第三内腔、连接腔室19内，然后通过多节伸缩杆14进入到第一内腔内，最终进入到第二内腔内。进入到第二内腔内的气体推动连接板22，使连接板22克服弹簧21的弹力向外侧移动。连接板22向外移动，第二内腔内的液体通过第一排气管23或第二排气管24流出。当连接板22越过最靠近第二套环17的第一排气管23后，第二内腔内的气体通过第一排气管23快速的流出。随着主反应腔室内的气体不断增多，主反应腔室内的气压逐渐增大，使连接板22逐渐向外侧移动，使连接板22越过更多的第一排气管23，使气体通过更多的第一排气管23排出。

经过第一排气管23流出的气体快速的流向第一挡板11，在气体的反冲击作用下，第二搅拌杆16、第一套环15、强磁板13向上移动，使强磁板13与更多的混合物料接触，进而吸附到更多的金属杂质。

然后从第一排气管23排出的高温气体穿过预热腔室内的混合物料向上流动，使预热腔室内的混合物料向上翻滚而具有沸腾的效果。高温气体穿过混合物料时，对混合物料进行加热，有利于提高预热的效率。且进入到预热腔室内的高温气体使预热腔室内的温度升高，进一步提高预热的效率。并且从第一排气管23排出的高温气体向上流动对混合物料具有翻动的作用，进一步的提高预热的效率并能够使混合物料受热更均匀，有利于提高反应的效果。

随着预热腔室内气体的增多，当预热腔室内的气压到达一定程度时，预热腔室内的气体通过泄压阀29进入到第三腔体内，便于后续的处理，避免预热腔室内的气压过大。气体在储气腔室内逐渐冷却，需要时通过第三排气管27排出。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种半导体材料储存、过滤、反应用多功能一体罐，其特征在于，包括：罐体（2），罐体（2）固设有第一挡板（11），第一挡板（11）将罐体（2）分隔为主反应腔室、预热腔室；罐体（2）内转动设置有转杆（18）；转杆（18）上限位套设有第二套环（17），第二套环（17）水平固连有第二搅拌杆（16），第二搅拌杆（16）沿长度方向开设有第二内腔，第二内腔内密封滑动设置有连接板（22），第二搅拌杆（16）的朝下的一侧开设有第一排气管（23），第一排气管（23）位于连接板（22）朝外的一侧，主反应腔室与位于连接板（22）朝内一侧的第二内腔通过连接管连通。

2.根据权利要求1所述的一种半导体材料储存、过滤、反应用多功能一体罐，其特征在于：连接管包括管道（4）和多节伸缩杆（14）；转杆（18）的上部转动连接第一套环（15），第一套环（15）上开设有第三内腔，转杆（18）上开设有与第三内腔连通的连接腔室（19），多节伸缩杆（14）具有中空的结构，连接腔室（19）通过多节伸缩杆（14）与连接腔室（19）连通；管道（4）的一端与第三内腔连通，管道（4）的另一端穿过罐体（2）预热腔室的侧壁伸到罐体（2）的外面，然后与主反应腔室连通；管道（4）上安装有使气体从主反应腔室流向预热腔室的单向阀（3）。

3.根据权利要求2所述的一种半导体材料储存、过滤、反应用多功能一体罐，其特征在于：转杆（18）上固定安装有第一搅拌杆（10），第一搅拌杆（10）位于主反应腔室下部，且第一搅拌杆（10）具有强磁性。

4.根据权利要求3所述的一种半导体材料储存、过滤、反应用多功能一体罐，其特征在于：第一挡板（11）上开设有通孔，通孔处安装有阀门（12）。

5.根据权利要求4所述的一种半导体材料储存、过滤、反应用多功能一体罐，其特征在于：第二搅拌杆（16）上固定连接有强磁板（13），强磁板（13）倾斜设置，且强磁板（13）的下端向第二搅拌杆（16）的转动方向倾斜。

6.根据权利要求1所述的一种半导体材料储存、过滤、反应用多功能一体罐，其特征在于：罐体（2）的下端面固定安装有对主反应腔室进行加热的加热盘（9）。

7.根据权利要求1所述的一种半导体材料储存、过滤、反应用多功能一体罐，其特征在于：第二搅拌杆（16）朝外的一端的上侧开设有第二排气管（24）。

8.根据权利要求1所述的一种半导体材料储存、过滤、反应用多功能一体罐，其特征在于：罐体（2）内第一挡板（11）的上方还依次固设有第二挡板（28）、落料锥罩（25）；第一挡板（11）、第二挡板（28）、落料锥罩（25）使罐体（2）从下向上被分隔为主反应腔室、预热腔室、储气腔室以及储料腔室；落料锥罩（25）的尖端向下，且靠近罐体（2）的内壁；落料锥罩（25）的下端与预热腔室通过下落管道（26）连通；第二挡板（28）上安装有与预热腔室连通的泄压阀（29）；储气腔室的侧壁安装有第三排气管（27）。

9.根据权利要求1所述的一种半导体材料储存、过滤、反应用多功能一体罐，其特征在于：罐体（2）的上端安装有密封式进料斗，罐体（2）的下端安装有排料管（8）。