CN220224332U - 一种控制高温热处理炉流场均匀性的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种控制高温热处理炉流场均匀性的装置，包括用于设于化学气相沉积炉内的壳体，所述壳体上设有进气口和出气口，壳体内从进气口到出气口之间依次连通设有进气气体缓冲区、沉积区、出气气体缓冲区，进气气体与沉积区之间设有缓冲隔板，沉积区与出气气体缓冲区之间设有底层挡板，缓冲隔板和底层挡板上均设有多个呈圆形阵列均匀分布的输气孔。本实用新型可以改善气体流场均匀性，使横向沉积效果均匀性一致，纵向沉积效果呈阶梯分布；使横向温度均匀性一致、纵向温度得到改善；达到沉积效果稳定，从而有效控制产品质量。

Description

一种控制高温热处理炉流场均匀性的装置

技术领域

本实用新型涉及沉积炉技术领域，具体涉及一种控制高温热处理炉流场均匀性的装置。

背景技术

化学气相沉积(CVI)工艺和化学气相渗透(CVD)工艺是新发展起来的使材料致密化的方法。在CVI/CVD的沉积过程中需要往沉积炉内通入反应气体，反应气体在沉积炉内流动时通常有流场不均匀的现象产生，从而导致沉积效果不稳定，产品质量不稳定。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种控制高温热处理炉流场均匀性的装置，其可以改善气体流场均匀性，使横向沉积效果均匀性一致，纵向沉积效果呈阶梯分布；使横向温度均匀性一致、纵向温度得到改善；达到沉积效果稳定，从而有效控制产品质量。

为解决上述技术问题，本实用新型采用了以下方案：

一种控制高温热处理炉流场均匀性的装置，包括用于设于化学气相沉积炉内的壳体，所述壳体上设有进气口和出气口，壳体内从进气口到出气口之间依次连通设有进气气体缓冲区、沉积区、出气气体缓冲区，进气气体与沉积区之间设有缓冲隔板，沉积区与出气气体缓冲区之间设有底层挡板，缓冲隔板和底层挡板上均设有多个呈圆形阵列均匀分布的输气孔。其作用为，通过进气气体缓冲区和出气气体缓存区的设置，能够减缓气体的流速，使气体在流动时有足够的时间调整分布区域；通过输气孔的均匀分布的设置，使经过缓冲隔板进入沉积区的气体和经过底层挡板进入出气气体缓冲区的气体流场分布均匀，从而提高沉积效果的稳定性，使产品质量稳定。

进一步的，所述壳体呈回转体状，壳体包括从进气口到出气口方向依次设置的顶盖、沉积腔、底盖，进气气体缓冲区设于顶盖内，进气口设于顶盖上背向沉积腔的端面中心处，出气口由底盖上多个呈圆形阵列均匀分布的出气孔构成，顶盖设于沉积腔顶部端面上，底盖设于沉积腔底部端面内，进气口的圆心、缓冲隔板上所有输气孔构成的整体的圆心、沉积腔的轴线、底部隔板上所有输气孔构成的整体的圆心、出气口的圆心均与壳体同轴设置。缓冲隔板设于顶盖上朝向沉积腔的一面，缓冲隔板将进气气体缓冲区和沉积区隔离，沉积区位于沉积腔内，沉积区呈圆柱状，底层挡板位于沉积腔内的中部区域，出气气体缓冲区位于底层挡板与底盖之间。其作用为，通过出气孔的均匀分布，使从出气气体缓冲区经过底盖排出的气体能够分布均匀。

进一步的，所述底盖与底层挡板之间连接有多个绕壳体轴线呈环状均匀分布的通气管。其作用为，通过通气管的设置，能够将底盖与底层挡板连接起来；通过通气管的均匀分布，能够避免由于通气管的设置影响出气气体缓冲区内的流场分布均匀。

进一步的，所述底盖上设有用于嵌入通气管的定位槽。其作用为，通过定位槽的设置，能够对通气管的位置进行固定。

进一步的，所述通气管呈空心圆柱状，通气管的内腔与出气孔进和底层挡板上的输气孔相连通。其作用为，使气体能够经过通气管内部到出气孔内。

进一步的，所述底层挡板上的输气孔的内径小于通气管的内径，出气孔的内径小于通气管的内径。其作用为，通过输气孔、出气孔、通气管的内径的设置，能够避免通气管进入到出气孔或底层挡板上的输气孔内，影响底层挡板上的流场分布的均匀性。

进一步的，所述底盖中心区域设于与底盖同心设置的圆槽，定位槽环绕在圆槽外。出气孔的分布区域从圆槽所在区域延伸到定位槽所在区域。其作用为，通过圆槽的设置，用于放置沉积时所需的基板。

进一步的，所述进气气体缓冲区内以壳体轴线为法向的横截面的面积从进气口朝向缓冲隔板方向逐渐增大。其作用为，通过进气气体缓冲区的形状的设计，使经由进气口进入到进气气体缓冲区内的能够均匀扩散开。

进一步的，所述缓冲隔板上的输气孔从缓冲隔板的圆心处沿径向呈放射状分布，且缓冲隔板上的所有输气孔孔径一致；

底层挡板上的输气孔从底层挡板的圆心处沿径向呈放射状分布，且底层挡板上的所有输气孔孔径一致。

进一步的，所述底盖上的出气孔从底盖的圆心处沿径向呈放射状分布，且底盖上的所有出气孔孔径一致。

本实用新型具有的有益效果：

1、通过进气气体缓冲区和出气气体缓存区的设置，能够减缓气体的流速，使气体在流动时有足够的时间调整分布区域；

2、通过输气孔的均匀分布的设置，使经过缓冲隔板进入沉积区的气体和经过底层挡板进入出气气体缓冲区的气体流场分布均匀，从而提高沉积效果的稳定性，使产品质量稳定；

3、改善气体流场均匀性，使横向沉积效果均匀性一致，纵向沉积效果呈阶梯分布；使横向温度均匀性一致、纵向温度得到改善；达到沉积效果稳定，从而有效控制产品质量。

附图说明

图1为实施例1的立体剖视结构示意图。

附图标记：1、壳体；2、进气口；3、出气口；4、进气气体缓冲区；5、沉积区；6、出气气体缓冲区；7、缓冲隔板；8、底层挡板；9、输气孔；10、顶盖；11、沉积腔；12、底盖；13、出气孔；14、通气管；15、定位槽；16、圆槽。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖向”、“纵向”、“侧向”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”、“顶”、“底”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“开有”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

一种控制高温热处理炉流场均匀性的装置，如图1所示，包括用于设于化学气相沉积炉内的壳体1，所述壳体1上设有进气口2和出气口3，壳体1内从进气口2到出气口3之间依次连通设有进气气体缓冲区4、沉积区5、出气气体缓冲区6，进气气体与沉积区5之间设有缓冲隔板7，沉积区5与出气气体缓冲区6之间设有底层挡板8，缓冲隔板7和底层挡板8上均设有多个呈圆形阵列均匀分布的输气孔9。其作用为，通过进气气体缓冲区4和出气气体缓存区的设置，能够减缓气体的流速，使气体在流动时有足够的时间调整分布区域；通过输气孔9的均匀分布的设置，使经过缓冲隔板7进入沉积区5的气体和经过底层挡板8进入出气气体缓冲区6的气体流场分布均匀，从而提高沉积效果的稳定性，使产品质量稳定。

具体的，如图1所示，所述壳体1呈回转体状，壳体1包括从进气口2到出气口3方向依次设置的顶盖10、沉积腔11、底盖12，进气气体缓冲区4设于顶盖10内，进气口2设于顶盖10上背向沉积腔11的端面中心处，出气口3由底盖12上多个呈圆形阵列均匀分布的出气孔13构成，顶盖10设于沉积腔11顶部端面上，底盖12设于沉积腔11底部端面内，进气口2的圆心、缓冲隔板7上所有输气孔9构成的整体的圆心、沉积腔11的轴线、底部隔板上所有输气孔9构成的整体的圆心、出气口3的圆心均与壳体1同轴设置。缓冲隔板7设于顶盖10上朝向沉积腔11的一面，缓冲隔板7将进气气体缓冲区4和沉积区5隔离，沉积区5位于沉积腔11内，沉积区5呈圆柱状，底层挡板8位于沉积腔11内的中部区域，出气气体缓冲区6位于底层挡板8与底盖12之间。其作用为，通过出气孔13的均匀分布，使从出气气体缓冲区6经过底盖12排出的气体能够分布均匀。

具体的，如图1所示，所述底盖12与底层挡板8之间连接有多个绕壳体1轴线呈环状均匀分布的通气管14。其作用为，通过通气管14的设置，能够将底盖12与底层挡板8连接起来；通过通气管14的均匀分布，能够避免由于通气管14的设置影响出气气体缓冲区6内的流场分布均匀。

具体的，如图1所示，所述底盖12上设有用于嵌入通气管14的定位槽15。其作用为，通过定位槽15的设置，能够对通气管14的位置进行固定。

具体的，如图1所示，所述通气管14呈空心圆柱状，通气管14的内腔与出气孔13进和底层挡板8上的输气孔9相连通。其作用为，使气体能够经过通气管14内部到出气孔13内。

具体的，如图1所示，所述底层挡板8上的输气孔9的内径小于通气管14的内径，出气孔13的内径小于通气管14的内径。其作用为，通过输气孔9、出气孔13、通气管14的内径的设置，能够避免通气管14进入到出气孔13或底层挡板8上的输气孔9内，影响底层挡板8上的流场分布的均匀性。

具体的，如图1所示，所述底盖12中心区域设于与底盖12同心设置的圆槽16，定位槽15环绕在圆槽16外。出气孔13的分布区域从圆槽16所在区域延伸到定位槽15所在区域。其作用为，通过圆槽16的设置，用于放置沉积时所需的基板。

具体的，如图1所示，所述进气气体缓冲区4内以壳体1轴线为法向的横截面的面积从进气口2朝向缓冲隔板7方向逐渐增大。其作用为，通过进气气体缓冲区4的形状的设计，使经由进气口2进入到进气气体缓冲区4内的能够均匀扩散开。

具体的，如图1所示，所述缓冲隔板7上的输气孔9从缓冲隔板7的圆心处沿径向呈放射状分布，且缓冲隔板7上的所有输气孔9孔径一致；

底层挡板8上的输气孔9从底层挡板8的圆心处沿径向呈放射状分布，且底层挡板8上的所有输气孔9孔径一致。

具体的，如图1所示，所述底盖12上的出气孔13从底盖12的圆心处沿径向呈放射状分布，且底盖12上的所有出气孔13孔径一致。

本实施例的工作原理说明如下：气体先进入到进气气体缓冲区4使气体在壳体1内短暂停留，而缓冲隔板7上均匀分布的输气孔9使气体均匀分布到沉积区5中，真空泵在从出气口3处吸出反应气体经由底盖12、出气气体缓冲区6和底层挡板8经均匀分布的出气孔13和输气孔9使气体均匀排出效果，以达到使沉积区5流场和温度均匀性的效果。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，依据本实用新型的技术实质，在本实用新型的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种控制高温热处理炉流场均匀性的装置，其特征在于：包括用于设于化学气相沉积炉内的壳体(1)，所述壳体(1)上设有进气口(2)和出气口(3)，壳体(1)内从进气口(2)到出气口(3)之间依次连通设有进气气体缓冲区(4)、沉积区(5)、出气气体缓冲区(6)，进气气体与沉积区(5)之间设有缓冲隔板(7)，沉积区(5)与出气气体缓冲区(6)之间设有底层挡板(8)，缓冲隔板(7)和底层挡板(8)上均设有多个呈圆形阵列均匀分布的输气孔(9)。

2.根据权利要求1所述的一种控制高温热处理炉流场均匀性的装置，其特征在于：所述壳体(1)呈回转体状，壳体(1)包括从进气口(2)到出气口(3)方向依次设置的顶盖(10)、沉积腔(11)、底盖(12)，进气气体缓冲区(4)设于顶盖(10)内，进气口(2)设于顶盖(10)上背向沉积腔(11)的端面中心处，出气口(3)由底盖(12)上多个呈圆形阵列均匀分布的出气孔(13)构成，顶盖(10)设于沉积腔(11)顶部端面上，底盖(12)设于沉积腔(11)底部端面内，进气口(2)的圆心、缓冲隔板(7)上所有输气孔(9)构成的整体的圆心、沉积腔(11)的轴线、底部隔板上所有输气孔(9)构成的整体的圆心、出气口(3)的圆心均与壳体(1)同轴设置。

3.根据权利要求2所述的一种控制高温热处理炉流场均匀性的装置，其特征在于：所述底盖(12)与底层挡板(8)之间连接有多个绕壳体(1)轴线呈环状均匀分布的通气管(14)。

4.根据权利要求3所述的一种控制高温热处理炉流场均匀性的装置，其特征在于：所述底盖(12)上设有用于嵌入通气管(14)的定位槽(15)。

5.根据权利要求4所述的一种控制高温热处理炉流场均匀性的装置，其特征在于：所述通气管(14)呈空心圆柱状，通气管(14)的内腔与出气孔(13)进和底层挡板(8)上的输气孔(9)相连通。

6.根据权利要求5所述的一种控制高温热处理炉流场均匀性的装置，其特征在于：所述底层挡板(8)上的输气孔(9)的内径小于通气管(14)的内径，出气孔(13)的内径小于通气管(14)的内径。

7.根据权利要求4所述的一种控制高温热处理炉流场均匀性的装置，其特征在于：所述底盖(12)中心区域设于与底盖(12)同心设置的圆槽(16)，定位槽(15)环绕在圆槽(16)外。

8.根据权利要求2所述的一种控制高温热处理炉流场均匀性的装置，其特征在于：所述进气气体缓冲区(4)内以壳体(1)轴线为法向的横截面的面积从进气口(2)朝向缓冲隔板(7)方向逐渐增大。

9.根据权利要求1所述的一种控制高温热处理炉流场均匀性的装置，其特征在于：所述缓冲隔板(7)上的输气孔(9)从缓冲隔板(7)的圆心处沿径向呈放射状分布，且缓冲隔板(7)上的所有输气孔(9)孔径一致；

底层挡板(8)上的输气孔(9)从底层挡板(8)的圆心处沿径向呈放射状分布，且底层挡板(8)上的所有输气孔(9)孔径一致。

10.根据权利要求2所述的一种控制高温热处理炉流场均匀性的装置，其特征在于：所述底盖(12)上的出气孔(13)从底盖(12)的圆心处沿径向呈放射状分布，且底盖(12)上的所有出气孔(13)孔径一致。