CN211595793U - 一种气相沉积炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种气相沉积炉，解决了现阶段的气相沉积炉的沉积质量有待提高的问题。其技术方案要点是一种气相沉积炉包括加热炉体和料架；加热炉体具有反应空腔，加热炉体内设有布气管道，布气管道的中部还设有将布气管道的通道隔断的隔板，布气管道的两端均设有为布气管道供气的进气管道；加热炉体的两端设有与反应空腔连通的排气管道、控制排气管道开闭的排气阀，气相沉积炉还设有与排气管道连接的真空泵；料架包括旋转轴和安装于旋转轴的转筒；加热炉体还设有驱动转筒旋转的驱动电机，加热炉体还设有旋转支撑于旋转轴两端的支撑组件，所述气相沉积炉中在反应过程中反应空腔内的反应气体较为均匀，提升了纤维材料表面的沉积层的质量。

Description

一种气相沉积炉

技术领域

本实用新型涉及一种气相沉积炉。

背景技术

气相沉积法（CVD）是指化学气体或者蒸汽在基质表面反应合成涂层或纳米材料的方法，是半导体工业中应用最为广泛的用来沉积多种材料的技术，包括大范围的绝缘材料，大多数金属材料和金属合金材料。而气相沉积炉是气相沉积法不可或缺的设备。

参阅附图10，现阶段的一种气相沉积炉，包括加热炉体1’、安装于加热炉体1’内腔的料架2’，加热炉体1’具有供料架2’安装的反应空腔11’，加热炉体1’在反应空腔11’内沿反应空腔11’的长度方向布置有布气管道12’以及与布气管道12’连接的进气管道13’，加热炉体1’还设有与反应空腔11’连通的排气管道17’和与排气管道17’连接的真空泵4’。

在需要对纤维材料进行表面气相沉积时，将纤维材料缠绕于料架2’后置于反应空腔11’内，之后通过进气管道13’向反应空腔11’内填充反应气体，并且通过真空泵4’和排气管道17’平衡反应空腔11’内的气压，使得进气管道13’能够持续向反应空腔11’内注入反应气体。

上述气相沉积炉仅通过布气管道12’向反应空腔内注入反应气体，但是反应气体在反应空腔11’内的分布并不均匀，影响纤维材料的表面的沉积层的质量。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种气相沉积炉，所述气相沉积炉中在反应过程中反应空腔内的反应气体较为均匀，提升了纤维材料表面的沉积层的质量。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种气相沉积炉，包括加热炉体和料架；所述加热炉体具有供料架放置的反应空腔，所述加热炉体内设有布气管道，所述布气管道的中部还设有将布气管道的通道隔断的隔板，所述布气管道的两端均设有为布气管道供气的进气管道；所述加热炉体的两端设有与反应空腔连通的排气管道、控制排气管道开闭的排气阀，所述气相沉积炉还设有与排气管道连接的真空泵；所述料架包括旋转轴和安装于旋转轴的转筒；所述加热炉体还设有驱动所述转筒旋转的驱动电机，所述加热炉体还设有旋转支撑于所述旋转轴两端的支撑组件。

通过采用上述技术方案，由于布气管道设置在反应空腔内的一侧，则使得反应空腔内的反应气体的浓度的分布并不均匀，本申请中的气相沉积炉通过旋转料架的方式，使得反应空腔内的反应气体均匀起来。

布气管道通过隔板分隔形成两个部分，且加热炉体的两端设有两个排气通道，使得布气管道有且仅有一个部分进行进气，并将靠近布气管道进气部分的排气阀关闭，使得反应气体需要通过整个反应空腔后才能够从排气管道排出，有助于反应气体在反应空腔内的流通，并均匀反应空腔内的反应气体的布置；同时能够通过更换布气管道的进气部分，进一步提升反应空腔内的反应气体的均布，从而有助于提升纤维材料表面的沉积层的质量。

本实用新型进一步设置为，所述加热炉体在远离所述驱动电机的一端还设有供所述料架进入所述反应空腔的炉口以及将所述炉口盖合的炉门；所述旋转轴具有贯穿其两端的插孔；所述气相沉积炉还设有取放料架的取料装置；所述取料装置包括取料小车和供取料小车滑移的导轨；所述取料小车具有与旋转轴的插孔配合的插柱；所述驱动电机的输出轴和所述旋转轴的端部通过卡接组件可拆卸配合。

通过采用上述技术方案，能够通过取料装置将料架从加热炉体中取出，也能够通过取料装置将料架装配至加热炉体中，并且料架通过卡接组件实现了驱动电机的可拆卸配合，使得料架安装在加热炉体内时，驱动电机能够驱动料架进行旋转。

本实用新型进一步设置为，所述插柱的长度至少为旋转轴的长度的二分之一。

通过采用上述技术方案，对插柱的长度进行了限定，使得取料小车对料架的支撑更加稳定。

本实用新型进一步设置为，所述卡接组件包括设于旋转轴端部的卡接座以及设于驱动电机的输出轴上的卡接头；所述卡接座朝向卡接头的端面周向设有至少两个定位孔，卡接头具有与所述定位孔配合的弹性插接结构。

通过采用上述技术方案，通过卡接头和卡接座实现料架和驱动电机的输出轴的可拆卸配合，当弹性插接结构与定位孔配合时，驱动电机输出的扭矩能够传动至料架处，从而实现料架的旋转。

本实用新型进一步设置为，所述弹性插接结构包括开设于卡接头的安装槽、插接柱、弹簧和安装盖；所述安装盖将所述安装槽的槽口盖合，所述安装盖具有供所述插接柱端部贯穿的通孔；所述插接柱置于安装槽且具有抵接环；所述弹簧套设于所述插接柱，所述弹簧的一端抵接于所述安装槽的底部且另一端抵接于抵接环，使得所述插接柱的端部能够贯穿所述安装盖的通孔并插入到所述定位孔。

通过采用上述技术方案，采用上述弹性插接结构使得当定位孔和弹性插接结构周向不对应时，弹簧能够被压缩，从而使得插接柱抵接在卡接座的端面上，之后驱动电机带动卡接头旋转，使得弹性插接结构的卡接柱能够插入定位孔中，实现卡接头和卡接座的周向限位配合。

本实用新型进一步设置为，所述加热炉体在其两端均设有排气部，所述排气部均具有排气空腔，所述排气部在排气空腔设有与排气管道连接的排气环，所述排气环具有与排气管道连通的环形空腔，所述排气环在其内环侧壁上周向开设有多个与环形空腔连通的排气口。

通过采用上述技术方案，排气环的设置能够使得排气空腔内的气体均匀进入到排气环中，有助于保持反应空腔内的反应气体的均匀程度。

本实用新型进一步设置为，所述排气管道上均设有过滤器。

通过采用上述技术方案，过滤器的设置能够将从加热炉体中排出的气体上的杂质进行过滤，从而减少这些杂质对真空泵的损害。

本实用新型进一步设置为，所述支撑组件包括支撑气缸和安装于支撑气缸的活塞杆处且用于支撑旋转轴端部的支撑座；所述支撑气缸安装于加热炉体且所述支撑气缸的活塞杆竖直向上贯穿加热炉体；所述支撑座具有供旋转轴端部放置的支撑弧槽。

通过采用上述技术方案，公开了支撑组件的具体结构，当料架进入到加热炉体内时，此时支撑组件处于下位，即支撑气缸的活塞杆处于收缩状态；当料架与驱动电机的输出轴配合后，支撑气缸的活塞杆伸出，使得支撑座抵接在料架的两端。支撑弧槽的设置有助于提升料架旋转时的稳定性。

本实用新型进一步设置为，所述支撑座在支撑滑槽的底面沿轴向间隔布置有C形的卡槽且在所述卡槽内设置有C形耐磨环。

通过采用上述技术方案，C形的耐磨环抵接于旋转轴的端部，能够减少支撑座和旋转轴之间的摩擦损伤，有助于延长支撑座和旋转轴的使用寿命。

本实用新型进一步设置为，所述旋转轴的两端均设有隔热盘。

通过采用上述技术方案，隔热盘能够降低排气空腔和反应空腔之间的空气流通，有助于减少反应空腔内的热量损失。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1、一种气相沉积炉，包括加热炉体和料架，通过在布气管道的中部设置隔板，加热炉体的两端均设置有排气管道，有且仅通过从布气管道的一端通入反应气体，并开启远离该端的排气管道，有助于反应腔室内反应气体的流通，同时通过驱动电机驱动旋转料架旋转，进一步提升反应腔室内反应气体的均布，提升了纤维材料表面的沉积层的质量；

2、通过取料装置将料架从加热炉体取出，也能够通过取料装置将料架装配至加热炉体中，从而方便纤维材料在转筒上的拆卸；

3、通过在排气部设置排气环，有助于排气空腔内的气体流入排气环中，有助于均匀反应腔室内的反应气体。

附图说明

图1为本实用新型中气相沉积炉的结构示意图；

图2为本实用新型中加热炉体的结构示意图；

图3为本实用新型中布气管道、进气管道和混气筒的配合示意图；

图4为本实用新型中测温管的结构示意图；

图5为本实用新型中排气环的结构示意图；

图6为本实用新型中料架的结构示意图；

图7为本实用新型中驱动电机和卡接头的配合示意图；

图8为本实用新型中卡接头和卡接座的配合示意图；

图9为本实用新型中支撑组件的结构示意图；

图10为现有技术中气相沉积炉的结构示意图。

图中：（1,1’）、加热炉体；（11,11’）、反应空腔；（12,12’）、布气管道；122、隔板；123、第一布气部；124、第二布气部；（13,13’）、进气管道；131、第一混气筒；132、第二混气筒；14、测温管；141、热电偶丝；151、第一排气部；152、第二排气部；153、排气空腔；16、排气环；162、排气口；（17,17’）、排气管道；171、排气阀；18、炉门；2、料架；21、旋转轴；211、插孔；22、转筒；23、隔热盘；3、取料装置；（4,4’）、真空泵；5、金属过滤桶；6、驱动电机；71、卡接座；711、卡接通孔；7111、导向锥部；712、定位孔；72、卡接头；721、第一卡接部；722、第二卡接部；723、第三卡接部731、安装槽；732、插接柱；7321、抵接环；733、弹簧；734、安装盖；8、支撑组件；81、支撑气缸；82、支撑座；821、支撑弧槽；822、耐磨环；91、取料小车；92、导轨；93、插柱。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

参阅附图1和附图2，一种气相沉积炉，主要包括加热炉体1、料架2以及取放料架2的取料装置3。

加热炉体1具有供料架2放置的反应空腔11，反应空腔11的横截面呈圆形。

参阅附图2和附图3，加热炉体1在反应空腔11的底部设有一沿反应空腔11的长度方向布置的布气管道12。布气管道12沿其长度方向间隔布置有多个布气口，布气管道12的中部设置有将布气管道12的内部通道隔断的隔板122，隔板122将布气管道12分隔成第一布气部123和第二布气部124。

布气管道12的两端均连接有一根为布气管道12供气的进气管道13，进气管道13的另一端连接于一混气筒。混气筒具有多个进气接头且每个进气接头处均设置有流量阀，使得多种反应气体按照比例在混气筒内进行混合后，通过进气管道13进入到布气管道12，并通过布气管道12的布气口进入到反应空腔11。其中，与第一布气部123连通的混气筒为第一混气筒131，与第二布气部124连通的混气筒为第二混气筒132。

参阅附图2和附图4，加热炉体1在反应空腔11的顶部沿其长度方向还设有测温管14，测温管14在加热炉体1的外侧形成有一接口，在本实施例中，测温管14内设置有三根热电偶丝141，三根热电偶丝141的端部沿测温管14的长度方向均匀布置，用于检测反应空腔11内的温度。

参阅附图2，加热炉体1的两端均设有排气部。排气部具有与反应空腔11连通的排气空腔153，排气空腔153的横截面也均为圆形。排气空腔153的轴线与反应空腔11的轴线位于同一直线上。其中，排气部包括第一排气部151和第二排气部152。第一排气部151靠近第一布气部123，第二排气部152靠近第二布气部124。

参阅附图2和附图5，加热炉体1两个排气空腔153内均设置有与排气空腔153同轴布置的排气环16，排气环16具有环形空腔，且排气环16在其内环侧壁上周向均匀开设有多个与环形空腔连通的排气口162。加热炉体1还设有贯穿排气部的排气管道17。排气管道17的一端连通于排气环16，且另一端连接与一真空泵4。

参阅附图1和附图2，在本实施例中，两根排气管道17共用一个真空泵4，且通过真空泵4的作用，能够将排气空腔153内的气体排出。

为了减少反应气体中的杂质对真空泵4造成损伤，排气管道17上还设置有一过滤器。在本实施例中，过滤器为金属过滤桶5。

排气管道17还设置有控制排气管道17开闭的排气阀171。

加热炉体1在第一排气部151设有一驱动电机6，驱动电机6安装于第一排气部151远离反应空腔11的侧壁上，且驱动电机6贯穿第一排气部151的侧壁伸入排气空腔153内。驱动电机6的输出轴的轴线和排气空腔153的轴线同轴设置。

加热炉体1在第二排气部152设有一供料架2通过的炉口以及将炉口密封盖合的炉门18。

参阅附图2和附图6，料架2包括旋转轴21和设于旋转轴21中部且供纤维物料缠绕的转筒22。旋转轴21具有与其同轴设置且贯穿其两端的插孔211，且旋转轴21的长度大于反应空腔11的长度。料架2的两端还均设有隔热盘23。

参阅附图2、附图6和附图7，料架2和驱动电机6的输出轴通过卡接组件配合，卡接组件包括设于旋转轴21端部的卡接座71以及设于驱动电机6的输出轴上的卡接头72。

参阅附图6至附图8，卡接座71具有贯穿卡接座71的卡接通孔711，且卡接通孔711的轴线与插孔211（参阅附图2）的轴线同轴。卡接头72具有与卡接通孔711配合的第一卡接部721、插入插孔211内且呈锥台状的第二卡接部722以及与卡接座抵接限位的第三卡接部723。卡接通孔711还具有将第二卡接部722导入插孔211内的导向锥部7111。

卡接座71在朝向卡接头72的端面还周向设有至少两个定位孔712，卡接头72的第三卡接部723设有与定位孔712配合的弹性插接结构。弹性插接结构包括开设于卡接头72处的安装槽731、插接柱732、弹簧733以及安装盖734。安装盖734螺纹安装于安装槽731的槽口处，安装盖734具有供插接柱732的端部贯穿的通孔，且该通孔为正六边形。插接柱732置于安装槽731内，且具有一抵接环7321。弹簧733套设于插接柱732上，一端抵接于安装槽731的底部且另一端抵接于抵接环7321，使得插接柱732的端部能够贯穿安装盖734的通孔插入到卡接座71的定位孔712中。

驱动电机6通过上述卡接组件的结构能够将扭矩传动给料架2，使得料架2能够进行周向转动。

参阅附图2和附图9，加热炉体1在第一排气部151和第二排气部152均设有一支撑组件8。支撑组件8包括支撑气缸81和安装于支撑气缸81的活塞杆处且用于支撑旋转轴21端部的支撑座82。支撑气缸81安装于第一排气部151/第二排气部152的底部，且支撑气缸81的活塞杆竖直向上贯穿第一排气部151/第二排气部152。支撑座82具有供旋转轴21端部放置的支撑弧槽821，支撑座82沿支撑弧槽821的轴向间隔布置有C形的卡槽且在卡槽内设有耐磨环822。

参阅附图1和附图2，取料装置3包括取料小车91、供取料小车91滑移的导轨92。导轨92沿加热炉体1的长度方向布置。取料小车91具有与旋转轴21的插孔211配合的插柱93，且插柱93的长度至少为旋转轴21长度的1/2。

结合附图1至附图9，上述气相沉积炉对纤维物料的气相沉积的步骤如下所示：

1、将纤维料缠绕在料架2的转筒22上；

2、通过取料小车91将料架2送入加热炉体1的加热空腔内，使得驱动电机6的卡接头72插入旋转轴21上的卡接座71上；

3、位于第一排气部151和第二排气部152的支撑组件8上升使得支撑座82支撑于旋转轴21的两端；

4、关闭炉门18，并开启驱动电机6使得料架2开始旋转；

5、使得第一混气筒131向布气管道12的第一布气部123通气，同时开启与第一排气部151连接的排气阀171，关闭与第二排气部152连接的排气阀171，通过真空泵4使得第一排气部151的排气空腔153内的气体通过排气环16、排气管道17排出加热炉体1，从而实现整个气相沉积炉内腔的空气流通，持续半小时；

6、停止第一混气筒131向布气管道12的第一布气部123通气，采用第二混气筒132向布气管道12的第二布气部124通气，并且关闭与第一排气部151连接的排气阀171，开启与第二排气部152连接的排气阀171，持续半小时；

7、重复步骤5和步骤6，直至缠绕在料架2上的纤维物料完成气相沉积。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种气相沉积炉，包括加热炉体(1)和料架(2)；所述加热炉体(1)具有供料架(2)放置的反应空腔(11)，所述加热炉体(1)内设有布气管道(12)，其特征在于，所述布气管道(12)的中部还设有将布气管道(12)的通道隔断的隔板(122)，所述布气管道(12)的两端均设有为布气管道(12)供气的进气管道(13)；所述加热炉体(1)的两端设有与反应空腔(11)连通的排气管道(17)、控制排气管道(17)开闭的排气阀(171)，所述气相沉积炉还设有与排气管道(17)连接的真空泵(4)；所述料架(2)包括旋转轴(21)和安装于旋转轴(21)的转筒(22)；所述加热炉体(1)还设有驱动所述转筒(22)旋转的驱动电机(6)，所述加热炉体(1)还设有旋转支撑于所述旋转轴(21)两端的支撑组件(8)。

2.根据权利要求1所述的一种气相沉积炉，其特征在于，所述加热炉体(1)在远离所述驱动电机(6)的一端还设有供所述料架(2)进入所述反应空腔(11)的炉口以及将所述炉口盖合的炉门(18)；所述旋转轴(21)具有贯穿其两端的插孔(211)；所述气相沉积炉还设有取放料架(2)的取料装置(3)；所述取料装置(3)包括取料小车(91)和供取料小车(91)滑移的导轨(92)；所述取料小车(91)具有与旋转轴(21)的插孔(211)配合的插柱(93)；所述驱动电机(6)的输出轴和所述旋转轴(21)的端部通过卡接组件可拆卸配合。

3.根据权利要求2所述的一种气相沉积炉，其特征在于，所述插柱(93)的长度至少为旋转轴(21)的长度的二分之一。

4.根据权利要求2所述的一种气相沉积炉，其特征在于，所述卡接组件包括设于旋转轴(21)端部的卡接座(71)以及设于驱动电机(6)的输出轴上的卡接头(72)；所述卡接座(71)朝向卡接头(72)的端面周向设有至少两个定位孔(712)，卡接头(72)具有与所述定位孔(712)配合的弹性插接结构。

5.根据权利要求4所述的一种气相沉积炉，其特征在于，所述弹性插接结构包括开设于卡接头(72)的安装槽(731)、插接柱(732)、弹簧(733)和安装盖(734)；所述安装盖(734)将所述安装槽(731)的槽口盖合，所述安装盖(734)具有供所述插接柱(732)端部贯穿的通孔；所述插接柱(732)置于安装槽(731)且具有抵接环(7321)；所述弹簧(733)套设于所述插接柱(732)，所述弹簧(733)的一端抵接于所述安装槽(731)的底部且另一端抵接于抵接环(7321)，使得所述插接柱(732)的端部能够贯穿所述安装盖(734)的通孔并插入到所述定位孔(712)。

6.根据权利要求1所述的一种气相沉积炉，其特征在于，所述加热炉体(1)在其两端均设有排气部，所述排气部均具有排气空腔(153)，所述排气部在排气空腔(153)设有与排气管道(17)连接的排气环(16)，所述排气环(16)具有与排气管道(17)连通的环形空腔，所述排气环(16)在其内环侧壁上周向开设有多个与环形空腔连通的排气口(162)。

7.根据权利要求1所述的一种气相沉积炉，其特征在于，所述排气管道(17)上均设有过滤器。

8.根据权利要求2所述的一种气相沉积炉，其特征在于，所述支撑组件(8)包括支撑气缸(81)和安装于支撑气缸(81)的活塞杆处且用于支撑旋转轴(21)端部的支撑座(82)；所述支撑气缸(81)安装于加热炉体(1)且所述支撑气缸(81)的活塞杆竖直向上贯穿加热炉体(1)；所述支撑座(82)具有供旋转轴(21)端部放置的支撑弧槽(821)。

9.根据权利要求8所述的一种气相沉积炉，其特征在于，所述支撑座(82)在支撑滑槽的底面沿轴向间隔布置有C形的卡槽且在所述卡槽内设置有C形的耐磨环(822)。

10.根据权利要求1所述的一种气相沉积炉，其特征在于，所述旋转轴(21)的两端均设有隔热盘(23)。

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