一种均匀化快速CVI致密炭/炭坩埚的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种均匀化快速CVI致密炭/炭坩埚的装置，包括由炉外罐和炉内罐组成的化学气相沉积炉，还包括底板、炉盖和多层由下至上布设的水平隔板，位于最顶层的水平隔板上方设置有一个封气板，上下相邻两层水平隔板之间、封气板与位于最顶层的水平隔板之间以及底板与位于最底层的水平隔板之间均形成一个沉积室；位于顶部沉积室下方的各沉积室内侧中部均安装有一个竖向进气管节，多个竖向进气管节由上至下布设在炉内罐的中心轴线上；底板中部和顶层水平隔板下方的各水平隔板中部均开有竖向通孔。本实用新型专利技术结构简单、设计合理且装炉简单、使用操作简便、使用效果好，能有效提高所制备产品的致密均匀性及装炉量，并能缩短制备周期。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一种均匀化快速CVI致密炭/炭坩埚的装置
本技术属于单晶硅炉用炭/炭坩埚材料制备
，尤其是涉及一种均匀化快速CVI致密炭/炭坩埚的装置。
技术介绍
单晶硅炉拉制单晶硅棒时，盛装多晶硅块等原料的石英坩埚放入位于埚底之上的石墨坩埚内，在真空中加热熔化，调控到工艺温度后，籽晶经导流筒插入熔融多晶硅液中，籽晶与石墨坩埚作逆向旋转并向上提升，使多晶硅液按籽晶的硅原子排列顺序结晶凝固成单晶硅棒。在单晶硅棒拉制过程中，炉内温度为1460°C?1600°C，此时石英坩埚变软，要靠外面的石墨坩埚承托。石墨坩埚在高温环境中使用，要承托石英坩埚及原材料的质量，并处于旋转状态。因石墨材料的力学性能偏低，在外力的作用下容易开裂，其使用寿命短。2007年02月07日公开的专利号为ZL200610043186.4，名称为“单晶硅拉制炉用热场炭/炭坩埚的制备方法”的专利申请文件中公开了一种炭/炭坩埚的制备方法，用以替代石墨坩埚。2008年12月10日公开的专利号为ZL200810031364.0，名称为“炭/炭复合材料坩埚及生产工艺”的专利申请文件中公开了一种炭/炭复合材料坩埚，该坩埚由炭纤维经制坯、增密、纯化、机加工制成。上述两个专利技术专利申请文件中所公开的炭/炭坩埚制备工艺中均未对CVI致密过程中所用的装置进行描述，且存在装炉量少、设备产能低、生产效率低、进气方式受限、气体流量小、沉积效果差且所生产坩埚横纵向上下密度差很大、增重小、致密效率低等缺陷和不足。2012年05月02日公开的专利号为201110433814.0，名称为“一种多沉积室CVI致密炭/炭坩埚的装置及方法”的专利申请文件中公开了一种多沉积室CVI致密炭/炭坩埚的装置，但该装置难以保证每个沉积室内部直径方向上的气体均匀性，炭/炭坩埚坯体的内部难以进气，并且未对前驱碳源气体进行保温处理，同时也难以实现整体吊装。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种均匀化快速CVI致密炭/炭坩埚的装置，其结构简单、设计合理、装炉简单且使用操作简便、使用效果好，能有效提高所制备产品的致密均匀性及装炉量，并能缩短制备周期。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是:一种均匀化快速CVI致密炭/炭坩埚的装置，包括由炉外罐和炉内罐组成的化学气相沉积炉，其特征在于:还包括水平安装在炉内罐底部的底板、密封安装在炉内罐上部的炉盖和多层由下至上布设在炉内罐内的水平隔板，多层所述水平隔板布设于底板与水平隔板之间，位于最顶层的水平隔板上方设置有一个呈水平向的封气板，上下相邻两层所述水平隔板之间、封气板与位于最顶层的水平隔板之间以及所述底板与位于最底层的水平隔板之间均通过多个呈竖直向布设的石墨支撑柱进行分隔，所述水平隔板和底板均为石墨隔板；上下相邻两层所述水平隔板之间、封气板与位于最顶层的水平隔板之间以及所述底板与位于最底层的水平隔板之间均形成一个独立的沉积室，所述沉积室的数量为多个，多个所述沉积室由上至下进行布设且所述沉积室的数量为N+1个，其中N为所述水平隔板的数量；多个所述沉积室的内部高度均大于需致密炭/炭坩埚坯体的竖向高度；多个所述沉积室中位于顶部的沉积室为顶部沉积室，位于所述顶部沉积室下方的各沉积室的内侧中部均安装有一个竖向进气管节，每个所述竖向进气管节上均开有向所处沉积室内通入碳源气体的出气孔；所述竖向进气管节的数量为多个，多个所述竖向进气管节由上至下布设在炉内罐的中心轴线上；位于最顶层的水平隔板为顶层隔板，所述底板中部和位于所述顶层隔板下方的各水平隔板中部均开有一个将上下相邻两个所述竖向进气管节进行连通的竖向通孔；多个所述竖向进气管节中位于底部的竖向进气管节为底部管节，所述底部管节安装在底板中部，所述炉内罐底部安装有底部进气管，所述底部进气管由下至上插入所述底部管节内；所述炉盖的中部开有出气口。上述一种均匀化快速CVI致密炭/炭坩埚的装置，其特征是:所述顶部沉积室的内侧中部安装有一个所述竖向进气管节，所述顶层隔板中部开有一个所述竖向通孔。上述一种均匀化快速CVI致密炭/炭坩埚的装置，其特征是:所述炉内罐内所安装的所有竖向进气管节连接为一体并形成布设于炉内罐内侧中部的竖向进气管，所述竖向通孔为供竖向进气管安装的安装孔。上述一种均匀化快速CVI致密炭/炭坩埚的装置，其特征是:多个所述沉积室的竖向高度均相同，多个所述竖向进气管节中位于顶部的竖向进气管节为顶部管节，所述顶部管节的高度小于所述沉积室的竖向高度，所述顶部管节上所开的出气孔为所述顶部管节的上部端口 ；多个所述竖向进气管节中位于所述顶部管节下方的竖向进气管节上所开的出气孔均布设在所述竖向进气管节的侧壁上。上述一种均匀化快速CVI致密炭/炭坩埚的装置，其特征是:所述竖向进气管节和底部进气管的外侧均包裹有一层保温层。[0011 ] 上述一种均匀化快速CVI致密炭/炭坩埚的装置，其特征是:所述底板和水平隔板上均设置有多个分别供需致密炭/炭坩埚预制体水平放置的石墨垫环。上述一种均匀化快速CVI致密炭/炭坩埚的装置，其特征是:所述底板的底部安装有吊装架，所述炉内罐的内侧底部设置有供吊装架水平放置的石墨环或支架。上述一种均匀化快速CVI致密炭/炭坩埚的装置，其特征是:所述底板和水平隔板上均开有多个进气孔，多个所述进气孔分别布设于多个所述石墨垫环的中部。上述一种均匀化快速CVI致密炭/炭坩埚的装置，其特征是:所述底板、多层所述水平隔板和封气板均与炉内罐呈同轴布设；所述底部进气管呈竖直向布设，所述炉内罐底部开有供底部进气管安装的安装孔。上述一种均匀化快速CVI致密炭/炭坩埚的装置，其特征是:所述炉内罐为耐热钢内罐；所述底板和水平隔板与炉内罐的内侦彳壁之间所留出气缝隙的宽度为IOOmm?300mm，所述底板和水平隔板的厚度均为30mm?80mm ;所述石墨支撑柱的直径为IOOmm?300mm且其高度为400mm?700mm。本技术与现有技术相比具有以下优点:1、结构简单、设计合理、组装方便且使用操作简便、使用效果好，可通过吊装将所有需致密炭/炭坩埚坯体连同底板和石墨隔板整体吊装出入炉内罐。2、竖向进气管与底部进气管上均设置有保温层，从而能对前驱碳源气体进行有效保温，减少了前驱碳源气体在进气管内的无效反应量。同时，实现单路多沉积室进气及利用，将下一个沉积室内的反应剩余气体及竖向进气管所排出经过预热的新鲜气体进行混合，导入需致密炭/炭坩埚坯体内部，以增大气体利用率。并且，能实现碳源气体的均匀化，下一个沉积室内反应剩余气体的再利用及竖向进气管在炉内罐中部的布设位置均提高了碳源气体的均匀化。碳源气体的流场分布合理，将碳源气体先导入需致密炭/炭坩埚坯体内部，进行坯体内部反应渗透或沿需致密炭/炭坩埚坯体内内壁流出外侧，增大了碳源气体的路径，减少了气体滞留，并且提高了碳源气体的有效利用率。3、将碳源气体分别引入多个沉积室中，能有效确保需致密炭/炭坩埚坯体的内外壁及上下部位都可接触到新鲜的碳源气体，提高了 CVI致密效率和横、纵向坩埚坯体密度的均匀性。4、采用多沉积室内分别布设碳源气体竖向进气管管节，因而碳源气体的流量大，能有效确保CVI致密工艺有足够的碳源气体，一炉炭/炭坩埚产品总增重可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种均匀化快速CVI致密炭/炭坩埚的装置，包括由炉外罐和炉内罐（1）组成的化学气相沉积炉，其特征在于：还包括水平安装在炉内罐（1）底部的底板（2）、密封安装在炉内罐（1）上部的炉盖（3）和多层由下至上布设在炉内罐（1）内的水平隔板（4），多层所述水平隔板（4）布设于底板（2）与水平隔板（4）之间，位于最顶层的水平隔板（4）上方设置有一个呈水平向的封气板（8），上下相邻两层所述水平隔板（4）之间、封气板（8）与位于最顶层的水平隔板（4）之间以及所述底板（2）与位于最底层的水平隔板（4）之间均通过多个呈竖直向布设的石墨支撑柱（5）进行分隔，所述水平隔板（4）和底板（2）均为石墨隔板；上下相邻两层所述水平隔板（4）之间、封气板（8）与位于最顶层的水平隔板（4）之间以及所述底板（2）与位于最底层的水平隔板（4）之间均形成一个独立的沉积室，所述沉积室的数量为多个，多个所述沉积室由上至下进行布设且所述沉积室的数量为N+1个，其中N为所述水平隔板（4）的数量；多个所述沉积室的内部高度均大于需致密炭/炭坩埚坯体（9）的竖向高度；多个所述沉积室中位于顶部的沉积室为顶部沉积室，位于所述顶部沉积室下方的各沉积室的内侧中部均安装有一个竖向进气管节，每个所述竖向进气管节上均开有向所处沉积室内通入碳源气体的出气孔；所述竖向进气管节的数量为多个，多个所述竖向进气管节由上至下布设在炉内罐（1）的中心轴线上；位于最顶层的水平隔板（4）为顶层隔板，所述底板（2）中部和位于所述顶层隔板下方的各水平隔板（4）中部均开有一个将上下相邻两个所述竖向进气管节进行连通的竖向通孔；多个所述竖向进气管节中位于底部的竖向进气管节为底部管节，所述底部管节安装在底板（2）中部，所述炉内罐（1）底部安装有底部进气管（7），所述底部进气管（7）由下至上插入所述底部管节内；所述炉盖（3）的中部开有出气口（10）。...

【技术特征摘要】
1.一种均匀化快速CVI致密炭/炭坩埚的装置，包括由炉外罐和炉内罐(I)组成的化学气相沉积炉，其特征在于:还包括水平安装在炉内罐(I)底部的底板(2)、密封安装在炉内罐(I)上部的炉盖(3)和多层由下至上布设在炉内罐(I)内的水平隔板(4)，多层所述水平隔板(4)布设于底板(2)与水平隔板(4)之间，位于最顶层的水平隔板(4)上方设置有一个呈水平向的封气板(8)，上下相邻两层所述水平隔板(4)之间、封气板(8)与位于最顶层的水平隔板(4)之间以及所述底板(2)与位于最底层的水平隔板(4)之间均通过多个呈竖直向布设的石墨支撑柱(5)进行分隔，所述水平隔板(4)和底板(2)均为石墨隔板；上下相邻两层所述水平隔板(4)之间、封气板(8)与位于最顶层的水平隔板(4)之间以及所述底板(2)与位于最底层的水平隔板(4)之间均形成一个独立的沉积室，所述沉积室的数量为多个，多个所述沉积室由上至下进行布设且所述沉积室的数量为N+1个，其中N为所述水平隔板(4)的数量；多个所述沉积室的内部高度均大于需致密炭/炭坩埚坯体(9)的竖向高度；多个所述沉积室中位于顶部的沉积室为顶部沉积室，位于所述顶部沉积室下方的各沉积室的内侧中部均安装有一个竖向进气管节，每个所述竖向进气管节上均开有向所处沉积室内通入碳源气体的出气孔；所述竖向进气管节的数量为多个，多个所述竖向进气管节由上至下布设在炉内罐(I)的中心轴线上；位于最顶层的水平隔板(4)为顶层隔板，所述底板(2)中部和位于所述顶层隔板下方的各水平隔板(4)中部均开有一个将上下相邻两个所述竖向进气管节进行连通的竖向通孔；多个所述竖向进气管节中位于底部的竖向进气管节为底部管节，所述底部管节安装在底板(2)中部，所述炉内罐(I)底部安装有底部进气管(7)，所述底部进气管(7)由下至上插入所述底部管节内；所述炉盖(3)的中部开有出气口(10)。2.按照权利要求1所述的一种均匀化快速CVI致密炭/炭坩埚的装置，其特征在于:所述顶部沉积室的内侧中部安装有一个所述竖向进气管节，所述顶层隔板中部开有一个所述竖向通孔。3.按照权利要求1或2所述的一种均匀化快速CVI致密炭/炭坩埚的装置，其特征在于:所述炉内罐...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭志刚，陈青华，胡振英，张旭辉，肖志超，苏君明，侯卫权，谢乔，张灵玉，聂道俊，
申请(专利权)人：西安超码科技有限公司，
类型：实用新型
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