CN213388972U

CN213388972U - 用于金刚石生长的plc冷却装置及金刚石生长系统

Info

Publication number: CN213388972U
Application number: CN202021593738.0U
Authority: CN
Inventors: 苗岱; 牛进毅
Original assignee: Shanxi Yunsi Electronic Technology Co ltd
Current assignee: Shanxi Yunsi Electronic Technology Co ltd
Priority date: 2020-08-04
Filing date: 2020-08-04
Publication date: 2021-06-08
Anticipated expiration: 2030-08-04

Abstract

本实用新型涉及一种用于金刚石生长的PLC冷却装置及金刚石生长系统，PLC冷却装置包括：控制模块、水冷机、若干进水管路、若干回水管路和若干水流计，其中，水冷机与控制模块双向电连接；若干进水管路中每路进水管路的进水端均连接至水冷机的出水口，若干进水管路中每个进水管路的出水端与金刚石生长系统中若干待冷却部件的冷却水入口一一对应连接；若干回水管路中每个回水管路的进水端与若干待冷却部件的冷却水出口一一对应连接，若干回水管路中每个回水管路的出口端均连接至水冷机的入水口；若干水流计一一对应设置在若干进水管路上，且若干水流计中的每个水流计均电连接至控制模块。该冷却装置能够达到无人值守的功能。

Description

用于金刚石生长的PLC冷却装置及金刚石生长系统

技术领域

本实用新型属于自动控制技术领域，具体涉及一种用于金刚石生长的 PLC冷却装置及金刚石生长系统。

背景技术

金刚石作为一种宽带隙半导体材料，具有许多与众不同的性能，如大的禁带宽度、低的介电常数、高的击穿电压、高的电子空穴迁移率、高的热导率及优越的抗辐射性能，且化学稳定性好。所有这些物理、化学和电学特性使得金刚石在工业和民用的许多领域有着广阔的应用前景。

目前人工合成金刚石的方法有高温高压法(HTHP)、直流电弧等离子体喷射法(DCAPJ)、热丝化学气相沉积法(HFCVD)、微波等离子体化学气相沉积法(MPCVD)等。其中，由于微波激发的等离子可控性好、等离子密度高且无电极污染，MPCVD是制备高品质金刚石的首选方法。

目前的金刚石生长系统中，在生产过程中需人为检查对元器件提供冷却保护的冷却装置运行是否正常。当冷却系统中的部件发生异常时，人为检查无法及时进行安全管控，容易发生安全事故，并且冷却装置的异常不能及时排除，无法保证金刚石的正常生长。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种用于金刚石生长的PLC冷却装置及金刚石生长系统。本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本实用新型实施例提供了一种用于金刚石生长的PLC冷却装置，包括：控制模块、水冷机、若干进水管路、若干回水管路和若干水流计，其中，

所述水冷机与所述控制模块双向电连接；

所述若干进水管路中每路进水管路的进水端均连接至所述水冷机的出水口，所述若干进水管路中每个进水管路的出水端与金刚石生长系统中若干待冷却部件的冷却水入口一一对应连接；

所述若干回水管路中每个回水管路的进水端与所述若干待冷却部件的冷却水出口一一对应连接，所述若干回水管路中每个回水管路的出口端均连接至所述水冷机的入水口；

所述若干水流计一一对应设置在所述若干进水管路上，且所述若干水流计中的每个水流计均电连接至所述控制模块。

在本实用新型的一个实施例中，还包括若干进水阀门，

所述若干进水阀门一一对应地设置在所述若干进水管路上，且设置在所述若干水流计与所述水冷机之间；

所述控制模块电连接至所述若干进水阀门。

在本实用新型的一个实施例中，还包括若干回水阀门，

所述若干回水阀门一一对应地设置在所述若干回水管路上；

所述控制模块电连接至所述若干回水阀门。

在本实用新型的一个实施例中，还包括若干水温计，

所述若干水温计一一对应地设置在所述若干回水管路上，且设置在所述若干待冷却部件与所述若干回水阀门之间；

所述若干水温计均电连接至所述控制模块。

在本实用新型的一个实施例中，还包括冷却风扇和真空计，

所述冷却风扇设置在所述金刚石生长系统的真空腔体的正上方，且所述控制模块电连接至所述冷却风扇；

所述真空计设置在所述金刚石生长系统的真空腔体上，且所述真空计电连接至所述控制模块。

在本实用新型的一个实施例中，还包括上位机和路由器，所述上位机与所述路由器双向电连接，所述路由器与所述控制模块双向电连接。

在本实用新型的一个实施例中，所述若干待冷却部件包括中轴冷却部、底板冷却部、腔体冷却部和天线冷却部，所述若干进水管路的数量为4路，所述若干回水管路的数量为4路，所述若干水流计的数量为4个；

4路进水管路的出水端分别连接至中轴冷却部的冷却水入口、底板冷却部的冷却水入口、腔体冷却部的冷却水入口、天线冷却部的冷却水入口；

4路回水管路的进水端分别与所述中轴冷却部的冷却水出口、所述底板冷却部的冷却水出口、所述腔体冷却部的冷却水出口、所述天线冷却部的冷却水出口连接；

4个水流计分别安装在所述4路进水管路上。

在本实用新型的一个实施例中，所述控制模块包括PLC控制系统。

本实用新型的另一个实施例提供了一种金刚石生长系统，包括如上述任一项实施例所述的用于金刚石生长系统的PLC冷却装置。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

本实用新型在冷却装置中设置控制模块，并且控制模块与水冷机、水流计连接；当水冷机的温度异常时，水冷机发送信号给控制模块，控制模块控制水冷机进行降温，并且控制金刚石停止生长；当水流计检测到冷却水流动异常时，水流计发送信号给控制模块，控制模块控制金刚石停止生长；因此，控制模块的设置能够保证冷却装置中的部件发生异常时，控制模块能够第一时间执行安全管控，防止发生事故，达到无人值守的功能，并且操作人员能够及时发现设备异常，从而及时排除异常，保证金刚石的正常生长。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种用于金刚石生长的PLC冷却装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种用于金刚石生长的PLC冷却装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种金刚石生长系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型做进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例一

请参见图1，图1为本实用新型实施例提供的一种用于金刚石生长的 PLC冷却装置的结构示意图。该PLC冷却装置包括：控制模块101、水冷机102、若干进水管路103、若干回水管路104和若干水流计105。

其中，控制模块101与水冷机102双向电连接。若干进水管路103中每个进水管路103的进水端均连接至水冷机102的出水口，若干进水管路103中每个进水管路103的出水端与金刚石生长系统中若干待冷却部件A 的冷却水入口一一对应连接。若干回水管路104中每个回水管路104的进水端与若干待冷却部件A的冷却水出口一一对应连接，若干回水管路104中每个回水管路104的出口端均连接至水冷机102的入水口。若干水流计 105一一对应设置在若干进水管路103上，且若干水流计105中的每个水流计105均电连接至控制模块101。

具体地，控制模块101用于向水冷机102发送控制信号，控制水冷机 102的启动。水冷机102提供20～25℃的恒温冷却水，恒温冷却水通过每路进水管路103和冷却水入口输送至每个待冷却部件A，与高温的待冷却部件A进行热交换，从而实现对待冷却部件A的冷却降温。经过待冷却部件 A的冷却水温度升高，经由冷却水出口和每路回水管路104回流至水冷机 102，水冷机102对温度较高的冷却水进行降温，将其冷却至20～25℃，然后水冷机102再次将恒温冷却水通过进水管路103输送至待冷却部件A进行热交换，如此进行循环。进一步地，当回流至水冷机102的冷却水温度过高时，控制模块101检测到该温度异常信号，向金刚石生长系统发送控制信号，控制金刚石停止生长，并且向水冷机102发送控制信号，控制水冷机102停止运行。

进一步地，在每个进水管路103上均设置有一个水流计105，水流计 105用于读取该进水管路103的冷却水流量，并且将该流量数据发送至控制模块101。当水流计105上的流量数据异常(如没有信号或者管路故障)时， PLC控制模块根据异常的流量数据向金刚石生长系统发送控制信号，控制金刚石停止生长，并且向水冷机102发送控制信号，控制水冷机102停止运行，从而对设备起到保护作用。

本实施例中，控制模块能够保证冷却装置中的部件发生异常时，控制冷却装置能够第一时间执行安全管控，防止发生事故，达到无人值守的功能，并且操作人员能够及时发现设备异常，从而及时排除异常，保证金刚石的正常生长。

在一个具体实施例中，该PLC冷却装置还包括若干进水阀门106。

若干进水阀门106一一对应地设置在若干进水管路103上，且每个管路上的进水阀门106均设置在水流计105和水冷机102之间；控制模块101 电连接至若干进水阀门106。

具体地，沿冷却水的进水方向，在每个进水管路103上依次设置有进水阀门106和水流计105；在冷却装置正常运行时，进水阀门106处于常开状态；当对冷却装置进行装配、调试或者维修时，可以关闭多路进水阀门 106中的一路或者多路。进一步地，控制模块101电连接至若干进水阀门 106中的每个进水阀门106，当需要对冷却装置进行装配、调试或者维修时，控制模块101控制相应的进水阀门106关闭；当装配、调试或者维修完成后，控制模块101控制相应的进水阀门106打开。

在一个具体实施例中，该PLC冷却装置还包括若干回水阀门107。

若干回水阀门107一一对应的设置在若干回水管路104上，并且控制模块101电连接至若干回水阀门107。

具体地，在每个回水管路104上均设置有回水阀门107；在冷却装置正常运行时，回水阀门107处于常开状态；当对冷却装置进行装配、调试或者维修时，可以关闭多路回水阀门107中的一路或者多路。进一步地，控制模块101电连接至若干回水阀门107中的每个回水阀门107，当需要对冷却装置进行装配、调试或者维修时，控制模块101控制相应的回水阀门107 关闭；当装配、调试或者维修完成后，控制模块101控制相应的回水阀门 107打开。

在一个具体实施例中，该PLC冷却装置还包括若干水温计108。

若干水温计108一一对应地设置在若干回水管路104上，且设置在若干待冷却部件A与若干回水阀门107之间；若干水温计108均电连接至所述控制模块101。

具体地，当冷却装置正常运行时，经过热交换后的冷却水经由回水管路104回流，设置在回水管路104上的水温计108检测回流的冷却水温度，并将该温度数据反馈至控制模块101。当水温计108检测的温度异常时，说明金刚石生长发生异常，此时，PLC根据异常的温度数据向金刚石生长系统发送控制信号，控制金刚石停止生长，并且向水冷机102发送控制信号，控制水冷机102停止运行，从而控制金刚石的生长，避免生长出质量较差的金刚石。

在一个具体实施例中，该PLC冷却装置还包括冷却风扇109和真空计 110。

冷却风扇109设置在金刚石生长系统的真空腔体的正上方，且控制模块101电连接至冷却风扇109。真空计110设置在金刚石生长系统的真空腔体上，且真空计110电连接至控制模块101。

具体地，冷却风扇109用于对真空腔体进行风冷；真空计110用于检测真空腔体内的压力，并将该压力数值反馈至控制模块101。进一步地，当真空计110检测到真空腔体内的压力达到一定数值时，控制模块101根据该压力数值控制冷却风扇109运行，冷却风扇109将真空腔体中的热气排出，将冷气送入真空腔体，从而在冷却水冷却的基础上，实现对真空腔体的风冷，进而降低真空腔体内的温度，保证金刚石的正常生长。当冷却风扇109运行异常时，冷却风扇电流继电器发送该异常信号给控制模块101，控制模块101停止金刚石生长。

在一个具体实施例中，该PLC冷却装置还包括上位机111和路由器112。

上位机111与路由器112双向电连接，路由器112与控制模块101双向电连接。

具体地，操作人员通过上位机111输入冷却装置开始运行、停止运行或者设备故障等信号，这些信号经过路由器112转换传输给控制模块101，控制模块101将这些信号转换为脉冲信号再发送给相应的设备。

本实施例的PLC冷却装置中设置控制模块，并且控制模块与水冷机、水流计、水温计、真空计分别电连接，当水冷机、水流计、温度计、真空计中任一个检测数据异常时，控制模块根据异常的信号控制金刚石停止生长，并且控制相应的待冷却部件停止运行，能够在第一时间执行安全管控，防止发生事故，达到无人值守的功能，并且操作人员能够及时发现设备异常，从而及时排除异常，保证金刚石的正常生长。

实施例二

金刚石生长系统中的高温部件通常包括中轴、底板、腔体和天线，因此，在实施例一的基础上，本实施例以对中轴、底板、腔体和天线这4个待冷却部件的冷却进行说明。

请参见图2，图2为本实用新型实施例提供的另一种用于金刚石生长的 PLC冷却装置的结构示意图。该PLC冷却装置包括：控制模块201、水冷机202、4路进水管路203、4路回水管路204、4个水流计205、4个进水阀门206、4个回水阀门207、4个水温计208、冷却风扇209、真空计210、上位机211和路由器212。

具体地，水冷机202的出水口连接4路进水管路203中每路进水管路 203的进水端；4路进水管路203的出水端分别连接中轴的冷却水入口、底板的冷却水入口、腔体的冷却水入口、天线的冷却水入口；中轴的冷却水出口、底板的冷却水出口、腔体的冷却水出口、天线的冷却水出口分别连接4路回水管路204的进水端；4路回水管路204的出水端均连接水冷机202的入水口；4个水流计205分别设置在4路进水管路203上；4个进水阀门206分别设置在4路进水管路203上，并且设置在水冷机202和水流计205之间；4个回水阀门207分别设置在4路回水管路204上；4个水温计208分别设置在4路回水管路204上，并且沿冷却水回流方向，设置在回水阀门207之前；冷却风扇209设置在真空腔体的正上方，真空计210 设置在真空腔体上(具体可以为真空腔体的侧壁上)。

进一步地，上位机211和路由器212双向电连接，路由器212和控制模块201双向电连接；控制模块201与水冷机202双向电连接；控制模块 201电连接至4个进水阀门206、4个回水阀门207和冷却风扇209；并且4 个水流计205、4个水温计208和真空计210均电连接至控制模块201。

上述各个部件的具体工作过程请参见实施例一，本实施例不再赘述。

需要说明的是，本申请的PLC冷却装置不限于对上述中轴、底板、腔体和天线这4个高温部件提供冷却，还可以对其他的高温部件如射频电源、分子泵、耔晶载物盘等部件提供冷却功能。

实施例三

在实施例一和实施例二的基础上，本实施例提供了一种金刚石生长系统。

请参见图3，图3为本实用新型实施例提供的一种金刚石生长系统的结构示意图。该金刚石生长系统包括真空腔体301、冷却系统302、真空压力系统303、辉光系统304、工艺气体系统305以及耔晶载物盘移动系统306。其中，冷却系统302采用如实施例一或实施例二所述的PLC冷却装置；冷却系统302、真空压力系统303和工艺气体系统305均分别通过管路与真空腔体301连接；辉光系统304设置在真空腔体301正上方；耔晶载物盘移动系统306与设置在真空腔体内的耔晶载物盘机械耦合连接。

本实施例的金刚石生长系统采用PLC冷却装置，能够在第一时间执行安全管控，防止发生事故，达到无人值守的功能，并且操作人员能够及时发现设备异常，从而及时排除异常，保证金刚石的正常生长。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种用于金刚石生长的PLC冷却装置，其特征在于，包括：控制模块、水冷机、若干进水管路、若干回水管路和若干水流计，其中，

所述水冷机与所述控制模块双向电连接；

2.如权利要求1所述的用于金刚石生长的PLC冷却装置，其特征在于，还包括若干进水阀门，

所述控制模块电连接至所述若干进水阀门。

3.如权利要求1所述的用于金刚石生长的PLC冷却装置，其特征在于，还包括若干回水阀门，

所述若干回水阀门一一对应地设置在所述若干回水管路上；

所述控制模块电连接至所述若干回水阀门。

4.如权利要求3所述的用于金刚石生长的PLC冷却装置，其特征在于，还包括若干水温计，

所述若干水温计均电连接至所述控制模块。

5.如权利要求1所述的用于金刚石生长的PLC冷却装置，其特征在于，还包括冷却风扇和真空计，

6.如权利要求1所述的用于金刚石生长的PLC冷却装置，其特征在于，还包括上位机和路由器，所述上位机与所述路由器双向电连接，所述路由器与所述控制模块双向电连接。

7.如权利要求1所述的用于金刚石生长的PLC冷却装置，其特征在于，所述若干待冷却部件包括中轴冷却部、底板冷却部、腔体冷却部和天线冷却部，所述若干进水管路的数量为4路，所述若干回水管路的数量为4路，所述若干水流计的数量为4个；

4个水流计分别安装在所述4路进水管路上。

8.如权利要求1所述的用于金刚石生长的PLC冷却装置，其特征在于，所述控制模块包括PLC控制系统。

9.一种金刚石生长系统，其特征在于，包括如权利要求1～8任一项所述的用于金刚石生长的PLC冷却装置。