CN221645021U - 一种大尺寸板式金刚石复合材料渗硅反应治具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种大尺寸板式金刚石复合材料渗硅反应治具，包括叠放设置的下模、至少一个中模和上盖，下模和/或中模设有硅粒槽；中模的硅粒槽底部设有硅蒸汽孔；下模与中模之间设有用于放置渗硅坯体的空间。本实用新型的下模和中模的组装可以使渗硅坯体上下表面都有支撑和硅粒，使得坯体的渗硅方式由单面变为双面，这就使得坯体的渗硅更均匀、不易开裂和变形；本实用新型可以在中模上继续放置中模，增加高度空间的利用率和装载量；本实用新型将上盖置于中模上，定位围栏将中模支撑围栏四周完全密封，渗硅过程使坯体周围的硅蒸气压增大，渗硅反应更加充分；本实用新型的硅粒槽中硅粒的放置及硅蒸汽孔的设置使渗硅坯体的两面都有硅蒸汽的存在。
Description
技术领域
本实用新型涉及渗硅反应技术领域，尤其涉及一种大尺寸板式金刚石复合材料渗硅反应治具。
背景技术
金刚石/碳化硅复合材料具有热导率高、热膨胀系数小和密度低等优异的综合性能，适用于电子封装材料。通过气相渗硅的工艺，可以制备出性能优良，结构稳定的金刚石/碳化硅复合材料。气相渗硅工艺生产金刚石/碳化硅复合材料主要有以下几个过程：（1）金刚石、树脂等原料的混合；（2）坯体的成型；（3）坯体的脱脂及渗硅；（4）渗硅坯体后期表面处理。但是对于厚度小于2mm，长和宽都大于100mm的大尺寸板式金刚石/碳化硅复合材料，通过现有的气相渗硅工艺很难高成品率的制备。图1为经过热压成型工艺之后渗硅坯体的形状。这是因为，在现有渗硅条件下，将脱脂坯体用支撑件进行支撑平放于反应治具中，在坯体的下部空隙中放置硅粒，此种渗硅方式的硅蒸汽只是从脱脂坯体的下部进入，在反应过程中，大尺寸板式坯体上下面的硅蒸汽浓度不一致，容易造成渗硅坯体的变形和开裂，使得渗硅成品率低。再次，对于脱脂坯体的平放渗硅，治具平面面积有限而高度空间不能充分利用，造成渗硅反应治具坯体装样数量少，生产效率低。
公告日为2021.06.04、公告号为CN 213357377 U的一种气相渗硅用工装，包括反应室，反应室内壁上设置一圈支撑平台，支撑平台上放置有支撑板，支撑板将反应室内腔分为下部熔硅区和上部反应区两部分，反应室的顶部设有反应室顶盖；所述支撑板上均匀设有若干个硅蒸汽通道，所述支撑板顶部避开硅蒸汽通道开设有放置槽或者所述支撑板顶部避开硅蒸汽通道放置有垫块；所述反应室、反应室顶盖、支撑板、垫块的材质均为等静压石墨，所述反应室的内表面、反应室顶盖的内表面、支撑板表面、垫块表面均设置有碳化硅涂层。但是该渗硅用工装不仅不合适大尺寸板式样品，而且工装中待渗硅样品装载量低。
发明内容
针对上述的技术问题，本实用新型提出一种大尺寸板式金刚石复合材料渗硅反应治具，用于解决现有技术中渗硅反应治具中待渗硅样品装载量低的技术问题。
为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
针对上述的技术问题，本实用新型提出一种大尺寸板式金刚石复合材料渗硅反应治具，用于解决现有技术中渗硅反应治具中待渗硅样品装载量低的技术问题。
为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种大尺寸板式金刚石复合材料渗硅反应治具，包括叠放设置的下模、至少两个中模和上盖，下模和/或中模设有硅粒槽；中模上设有硅蒸汽孔；下模与中模之间和相邻中模之间设有用于放置渗硅坯体的空间。
进一步地，所述下模与中模之间和/或中模与上盖之间榫卯连接。
进一步地，所述下模上设有下支撑围栏，下支撑围栏的外周设有用于支撑中模的下定位槽。
进一步地，所述中模上设有中支撑围栏，中支撑围栏的外周设有中定位槽。
进一步地，所述中模的底部设有与定位槽或中定位槽配合的定位支撑凸台。
进一步地，所述下支撑围栏的上端与所述中模的底部之间具有间隙形成所述的空间。
进一步地，所述中支撑围栏与中定位槽的高度差小于定位支撑凸台的高度以使相邻中模之间具有间隙形成所述的空间。
进一步地，所述上盖的下侧外周设有与中定位槽契合的上定位围栏。
进一步地，所述上盖设有通气孔。
进一步地，所述通气孔和/或硅蒸汽孔为圆形。
本实用新型的有益效果：
1、本实用新型的下模和中模的组装可以使渗硅坯体上下表面都有支撑和硅粒，使得坯体的渗硅方式由单面变为双面，这就使得坯体的渗硅更均匀、不易开裂和变形；
2、本实用新型可以在中模上继续放置中模，增加高度空间的利用率；
3、本实用新型将上盖置于中模上，定位围栏将中模支撑围栏四周完全密封，渗硅过程使坯体周围的硅蒸气压增大，渗硅反应更加充分；
4、本实用新型的硅粒槽中硅粒的放置及硅蒸汽孔的设置使渗硅坯体的两面都有硅蒸汽的存在；
5、本实用新型中一定深度的硅粒槽保证渗硅坯体渗硅时充足的硅量和硅粒对渗硅坯体的支撑；
6、本实用新型上盖的设置能够使渗硅时具有高的硅蒸汽饱和蒸气压，多余的硅蒸汽从气孔中飞出，减小多余硅蒸汽在渗硅坯体表面的沉积；
7、本实用新型能够使大尺寸板式坯体在渗硅过程中不产生翘曲和开裂，增加渗硅坯体的装载量，提高渗硅成品率和生产效率。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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为本实用新型的大尺寸板式金刚石复合材料的结构示意图；
图2为本实用新型的下模的结构示意图；
图3为本实用新型的中模的结构示意图；
图4为本实用新型的上盖的结构示意图；
图5为本实用新型与渗硅坯体的结构示意图。
图中，1、下模；2、下支撑围栏；3、下硅粒槽；4、中模；5、定位支撑凸台；6、中硅粒槽；7、硅蒸汽孔；8、中支撑围栏；9、上盖；10，上定位围栏；11，通气孔；12，渗硅坯体；13，硅粒；14，下定位槽。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1~图5所示，本实用新型实施例1所述的一种大尺寸板式金刚石复合材料渗硅反应治具，包括下模1、中模4和上盖9。如图2所示，所述下模1用于在烧结的过程中承托金刚石/碳化硅复合材料的渗硅坯体12及盛放硅粒，下模1的中部设置有下硅粒槽3，下硅粒槽3的深度根据渗硅坯体渗硅过程中需要硅粒的量来确定。如图3所示，所述中模4设有至少两个，使得相邻中模之间也具有放置渗硅坯体的空间，从而增加了装载空间。所述中模4的中部设置有中硅粒槽6。下硅粒槽3和中硅粒槽6均可放置硅粒。下模1与中模之间、相邻中模4之间、中模与上盖之间均可放置渗硅坯体12。中硅粒槽6的底部开有硅蒸汽孔7，硅蒸汽孔7使硅蒸汽可穿过中模，使得渗硅坯体12的两面都有硅蒸汽的存在。如图4和图5所示，所述上盖9盖在中模4的上部。
实施例2，其与实施例1的区别在于，如图2所示，下模1的下硅粒槽3外侧设有下支撑围栏2，下支撑围栏2的外周设有下定位槽14。
本实施例中，如图2所示，所述下支撑围栏2的宽度为2mm-3mm，该宽度能保证渗硅坯体放置时的水平稳定状态，还不影响该部分渗硅坯体的渗硅反应。其他实施例中，下支撑围栏2的宽度可根据需要设置。
如图3所示，中模4的下侧四周有定位支撑凸台5，定位支撑凸台5的高度设置是保证中模4的下部与渗硅坯体的上表面完全贴合。本实施例中，中模4底部有四个定位支撑凸台5，可以使最下层的中模4稳定的放在位于其下方的下模1的下定位槽14上而不滑动。
实施例3，其与实施例2的区别在于，如图5所示，中模4可设有多个，并根据真空反应炉膛的高度决定中模4的使用数量，这样就增加了真空反应炉中渗硅坯体的装载量，提高了生产效率。
进一步地，如图3所示，中模4的中硅粒槽6的外侧设有中支撑围栏8，中支撑围栏8上面可以继续摆放渗硅坯体。中支撑围栏8的外周设有中定位槽。中定位槽上可用于支撑上盖9。当中模4设有多个时，中定位槽用于支撑另一个中模，且中定位槽与另一个中模的定位支撑凸台5配合。
本实施例中，如图3所示，硅蒸汽孔7为圆形且直径为1mm-2mm，这样能够保证硅粒不会通过硅蒸汽孔7漏出又能在渗硅的过程中使硅蒸汽通过，使渗硅坯体的两面同时渗硅，防止渗硅坯体的变形和开裂。其他实施例中，硅蒸汽孔7的形状和/或大小可根据需要设置。
实施例4，其与实施例3的区别在于，如图4所示，所述上盖9的下侧四周设有上定位围栏10，所述上盖9通过上定位围栏10盖在中模的上部。上定位围栏10与中定位槽契合起到密闭的作用。
实施例5，其与实施例4的区别在于，如图4所示，如图4所示，上盖9中部开有通气孔11。本实施例中，所述的通气孔11呈圆形，通气孔11的数量为五个，一个所述通气孔11对应上模9的中部区域设置，另外四个通气孔11分别靠近上模9的四角设置。其他实施例中，通气孔11的形状可根据需要设置为其他形状。
该大尺寸板式金刚石复合材料渗硅反应治具的使用过程如下：
如图5所示，在下硅粒槽3中装入硅粒13，硅粒13的装入高度与支撑围栏2的上部一致，渗硅坯体12放于下支撑围栏2上，这样下支撑围栏2和硅粒13能够对渗硅坯体12提供底面全部的支撑，增加渗硅坯体12在脱脂和渗硅过程中的稳定性；将中模4放入下模1上，定位支撑凸台5的高度与渗硅坯体12和下模1的中支撑围栏2的高度之和一致，中硅粒槽6中装入硅粒13的高度与中支撑围栏8的上部高度一致，在中支撑围栏8上放置渗硅坯体12，中硅粒槽6的底部开有硅蒸汽孔7，下模和中模的组装可以使渗硅坯体12上下表面都有支撑和硅粒13，使得坯体的渗硅方式由单面变为双面，这就使得坯体的渗硅更均匀、不易开裂和变形；可以在中模4上继续放置中模，增加高度空间的利用率。将上盖9置于中模4上，上定位围栏10将中模4的中支撑围栏8四周完全密封，渗硅过程使坯体周围的硅蒸气压增大，渗硅反应更加充分，多余的硅蒸汽可以从通气孔11中飞出。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种大尺寸板式金刚石复合材料渗硅反应治具，其特征在于：包括叠放设置的下模（1）、至少两个中模（4）和上盖（9），下模（1）和/或中模（4）设有硅粒槽；中模（4）上设有硅蒸汽孔（7）；下模（1）与中模（4）之间和相邻中模（4）之间设有用于放置渗硅坯体（12）的空间。
2.根据权利要求1所述的大尺寸板式金刚石复合材料渗硅反应治具，其特征在于：所述下模（1）与中模（4）之间和/或中模（4）与上盖（9）之间榫卯连接。
3.根据权利要求1或2所述的大尺寸板式金刚石复合材料渗硅反应治具，其特征在于：所述下模（1）上设有下支撑围栏（2），下支撑围栏（2）的外周设有用于支撑中模（4）的下定位槽（14）。
4.根据权利要求3所述的大尺寸板式金刚石复合材料渗硅反应治具，其特征在于：所述中模（4）上设有中支撑围栏（8），中支撑围栏（8）的外周设有中定位槽。
5.根据权利要求4所述的大尺寸板式金刚石复合材料渗硅反应治具，其特征在于：所述中模（4）的底部设有与定位槽（14）和/或中定位槽配合的定位支撑凸台（5）。
6.根据权利要求4或5所述的大尺寸板式金刚石复合材料渗硅反应治具，其特征在于：所述下支撑围栏（2）的上端与所述中模（4）的底部之间具有间隙形成所述空间。
7.根据权利要求6所述的大尺寸板式金刚石复合材料渗硅反应治具，其特征在于：所述中支撑围栏（8）与中定位槽的高度差小于定位支撑凸台（5）的高度以使相邻中模（4）之间具有间隙形成所述的空间。
8.根据权利要求4或5或7所述的大尺寸板式金刚石复合材料渗硅反应治具，其特征在于：所述上盖（9）的下侧外周设有与中定位槽配合的上定位围栏（10）。
9.根据权利要求1或2或4或5或7所述的大尺寸板式金刚石复合材料渗硅反应治具，其特征在于：所述上盖（9）设有通气孔（11）。
10.根据权利要求9所述的大尺寸板式金刚石复合材料渗硅反应治具，其特征在于：所述通气孔（11）和/或硅蒸汽孔（7）为圆形。
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