CN203360573U - 一种化学气相沉积系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种化学气相沉积系统，包括：结构为箱型并且对外密闭的沉积炉；多个设置在沉积炉上并与沉积炉相连通，用来向沉积炉内输送化学气体的喷嘴；与喷嘴相连通的化学气体分配装置；多个设置在沉积炉上并与沉积炉相连通，用来对沉积炉抽真空的抽真空口；与抽真空口相连通的抽真空装置；设置在沉积炉内壁上的多个加热装置。通过控制不同喷嘴和抽真空口的开关，改善沉积炉内化学气体浓度的均匀性；同时沉积炉内的多个加热装置，可以使炉内各个部位的温度基本一致。本申请提供的化学气相沉积系统的沉积炉内各个位置的化学气体浓度均匀性和温度均匀性较好，使沉积炉内各个位置沉积的速率能够保持一致，最终可以得到的密度均匀一致的产品。

Description

一种化学气相沉积系统

技术领域

本申请涉及材料加工技术领域，更具体地说，涉及一种化学气相沉积系统。

背景技术

化学气相沉积是一种被广泛应用的用于生产碳-碳、碳-碳化硅、碳化硅-碳化硅等复合材料的工艺，这些复合材料被广泛应用于航天、航空、交通等领域。目前的沉积炉大多是在原来的真空加热炉基础上改进而来的，只有单一的气路通道和加热区，炉内温度均匀性和气相沉积均匀性较差。化学气相沉积工艺是使特定的化学气体以一定的流量和流速通过沉积炉，并在瞬间热解形成固体沉积到胚材内部或表面，沉积速率和化学气体的浓度和温度成一定比例关系。气相沉积工艺生产复合材料存在周期长、成本高等特点，在实际生产中一般采取大批量装炉沉积的办法来降低平均生产成本，随着装炉量的增大，沉积炉内各方向上化学气体浓度差异更大，从而使炉内不同位置的产品或同一产品的不同位置的密度相差很大。

实用新型内容

有鉴于此，本申请提供一种化学气相沉积系统，以得到密度均匀的化学气相沉积产品。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种化学气相沉积系统，包括：

结构为箱型并且对外密闭的沉积炉；

多个设置在沉积炉上并与沉积炉相连通，用来向沉积炉内输送化学气体的喷嘴；

与喷嘴相连通的化学气体分配装置；

多个设置在沉积炉上并与沉积炉相连通，用来对沉积炉抽真空的抽真空口；

与抽真空口相连通的抽真空装置；

设置在沉积炉内壁上的多个加热装置。

优选的，化学气体分配装置包括：

用来混合化学气体的混合罐；

多个连通混合罐与喷嘴的充气管；

设置在充气管上的充气开关阀；

设置在充气管上的流量计；

与混合罐相连通，用来对化学气体进行加热的的加热罐。

优选的，还包括：

与加热罐相连通的充氮气装置；

一端与化学气体沉积炉相连通、另一端与混合罐相连通的充氩气装置；

与混合罐相连通的充氢气装置。

优选的，抽真空装置包括：

多个一端与抽真空口相连通的真空管；

设置在真空管上的真空开关阀；

一端与真空管的另一端相连通的尾气焦油处理装置；

与尾气焦油处理装置的另一端相连通的真空泵。

优选的，尾气焦油装置包括：

一端与真空管相连通的除尘冷却器；

一端与除尘冷却器另一端相连通的油过滤器；

油过滤器的另一端与真空泵相连通。

优选的，尾气焦油装置还包括：

设置在除尘冷却器底部，并与除尘冷却器相连通的排污阀；

设置在油过滤器底部，并与油过滤器相连通的排油阀。

优选的，还包括：

设置在沉积炉上的真空度/压力测量装置。

优选的，喷嘴的结构包括方形喇叭结构或圆形喇叭结构。

优选的，体喷嘴和抽真空口与沉积炉设置有密封垫或密封圈。

从上述的技术方案可以看出，本申请公开的化学气相沉积系统在沉积炉设置有多个喷嘴和抽真空口，可以通过控制不同喷嘴和抽真空口的开关，使沉积炉内的化学气体交叉间隔地沿不同方向流动，以改善沉积炉内化学气体浓度的均匀性；同时沉积炉内设置有多个加热装置，可以使炉内各个部位的温度基本一致。从以上可以看出本申请提供的化学气相沉积系统的沉积炉内各个位置的化学气体浓度均匀性和温度均匀性较好，使沉积炉内各个位置沉积的速率能够保持一致，最终可以得到的密度均匀一致的产品。

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为本申请实施例公开的一种化学气相沉积系统的结构图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，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作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。

图1为本申请实施例公开的一种化学气相沉积系统的结构图。

如图1所示的化学气象沉积系统包括：10沉积炉、抽真空装置、化学气体分配装置、加热装置（图内没有画出）。其中：

沉积炉10是一个密闭的箱形结构，外壁由耐压的金属制成，沉积炉10需要能够承受一定的正压或者负压，形状可以是方形、圆形或圆柱形。在实际应用中为了出于耐压和进出料方便考虑，一般选用横置的圆柱形结构。圆柱形的两端设置有用于进出料的舱门，舱门设置有用于密封沉积炉的密封装置。

在沉积炉10的上壁、下壁、左壁、右壁、前壁和后壁上设置有多个圆形或方形喇叭口状用于输送化学气体的喷嘴，在所述沉积炉的上壁、下壁、左壁、右壁、前壁和后壁上还设置有多个抽真空口。喷嘴通过化学气体分配装置相连通；抽真空口与抽真空口相连通。

位于上壁的化学气体喷嘴和位于下壁的抽真空口、位于下壁的化学气体喷嘴和位于上壁的抽真空口、位于左壁的化学气体喷嘴和位于右壁的抽真空口、位于右壁的化学气体喷嘴和位于左壁的抽真空口、位于前壁的化学气体喷嘴和位于后壁的抽真空口和位于后壁的化学气体喷嘴和位于前壁的抽真空口分别构成一个气体通道。在沉积炉的内壁上设置有多个加热装置，多个加热装置使沉积炉内部的温度更加均匀。

喷嘴的形状包括喇叭结构，可以是方形喇叭形状也可以是圆形喇叭形状，喇叭结构的口部设置在沉积炉的内表面上，底部连接充气管。化学气体在从喇叭结构的底部向口部输送过程中，随着截面的增大，压力逐渐降低到沉积炉内的压力值，减少了对沉积炉内化学气体的扰动。

在喷嘴与沉积炉的连接处设置有密封圈或者密封垫，在抽真空口与沉积炉的连接处也设置有密封圈或密封垫，密封圈或密封垫的作用是防止沉积炉漏气或空气进入沉积炉。

化学气体分配装置包括：30混合罐、31加热罐、充气开关阀11、流量计。

混合罐30通过充气管与每个喷嘴相连通，在每个充气管上设置有一个充气11开关阀；在充气管上还设置有流量计。

化学气体分配装置还设置有：充氮气装置33、充氩气装置34和充氢气装置35。充氮气装置33通过管道与加热罐31相连通；充氩气装置34包括两端，一端与沉积炉10相连通，另一端与混合罐30相连通，用来在每次开始生产前对沉积炉10内的气体进行置换，排除掉沉积炉10内的空气；充氢气装置35与混合罐30相连通，用来向混合罐30中添加氢气。

抽真空装置包括真空泵20、真空开关阀12和尾气焦油处理装置，尾气焦油处理装置包括除尘冷却器211和油过滤器212。

抽真空口通过管道与除尘冷却器211的一端相连通；在每个连通抽真空口与除尘冷却器的管道上设置有真空开关阀12；除尘冷却器211的另一端与油过滤器212的一端相连通；油过滤器212的另一端与真空泵20相连通。在除尘冷却器211的底部设置有一个与除尘冷却器211相连通的排污阀；在油过滤器212的底部设置有一个与油过滤器212相连通的排油阀。

在沉积炉10上还设置有真空度/压力测量装置13，包括：充气阀、电容薄膜绝对压力变送器、真空压力表、电阻真空计、数字压力传感器等，时刻对沉积炉内的真空度/压力进行监测并上传到主控装置。

在均匀的温度和均匀的化学气体密度的共同作用下，沉积炉10内各个位置的沉积速率能够保持一致，进而使最终的到的产品密度均匀一致。

在本实施例中，每个喷嘴都连接有一个充气开关阀11，每个抽真空口都连接有一个真空开关阀12。在进行生产时，通过开关不同的充气开关阀11和真空开关阀12，可以轮流进行上充气—下抽真空、下充气—上抽真空、左充气—右抽真空、右充气—左抽真空、前充气—后抽真空或者后充气—前抽真空，使沉积炉内的化学气体交替进行不同方向的流动，同时在多个加热装置的加热下，实现了良好的化学气体均匀性和温度均匀性，使沉积炉内各个位置沉积的速率基本保持一致，进而使最终得到的产品密度均匀一致。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

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申请。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申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请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 (9)

1.一种化学气相沉积系统，其特征在于，包括：

结构为箱型并且对外密闭的沉积炉；

多个设置在所述沉积炉上并与所述沉积炉相连通，用于向所述沉积炉内输送化学气体的喷嘴；

与所述喷嘴相连通的化学气体分配装置；

多个设置在所述沉积炉上并与所述沉积炉相连通，用于对所述沉积炉抽真空的抽真空口；

与所述抽真空口相连通的抽真空装置；

设置在所述沉积炉内壁上的多个加热装置。

2.如权利要求1所述的沉积系统，其特征在于，所述化学气体分配装置包括：

用来混合化学气体的混合罐；

多个连通所述混合罐与所述喷嘴的充气管；

设置在所述充气管上的充气开关阀；

设置在所述充气管上的流量计；

与所述混合罐相连通，用来对化学气体进行加热的加热罐。

3.如权利要求2所述的沉积系统，其特征在于，还包括：

与所述加热罐相连通的充氮气装置；

一端与所述化学气体沉积炉相连通、另一端与所述混合罐相连通的充氩气装置；

与所述混合罐相连通的充氢气装置。

4.如权利要求1、2或3所述的沉积系统，其特征在于，所述抽真空装置包括：

多个一端与所述抽真空口相连通的真空管；

设置在所述真空管上的真空开关阀；

一端与所述真空管的另一端相连通的尾气焦油处理装置；

与所述尾气焦油处理装置的另一端相连通的真空泵。

5.如权利要求4所述的沉积系统，其特征在于，所述尾气焦油装置包括：

一端与所述真空管相连通的除尘冷却器；

一端与所述除尘冷却器的另一端相连通的油过滤器；

所述油过滤器的另一端与所述真空泵相连通。

6.如权利要求5所述的沉积系统，其特征在于，所述尾气焦油装置还包括：

设置在所述除尘冷却器底部，并与所述除尘冷却器相连通的排污阀；

设置在所述油过滤器底部，并与所述油过滤器相连通的排油阀。

7.如权利要求6所述的沉积系统，其特征在于，还包括：

设置在所述沉积炉上的真空度/压力测量装置。

8.如权利要求1、2、3、5、6或7所述的沉积系统，其特征在于，所述喷嘴的结构包括方形喇叭结构或圆形喇叭结构。

9.如权利要求8所述的沉积系统，其特征在于，所述喷嘴和所述抽真空口与所述沉积炉设置有密封垫或密封圈。