一种沉积炉热场顶盖密封装置的制作方法

[0001]
本实用新型涉及无机非金属材料制备装备领域，特别是一种适用于化学气相沉积炉的热场顶盖密封装置。


背景技术：

[0002]
石墨由于其良好的导热性，易加工性以及耐高温性能，广泛应用于光伏及其它相关领域，在石墨件表面沉积碳化硅，发生化学气相沉积反应后得到碳化硅涂层，可进一步增强石墨表面硬度。同时，在某些特定的应用中，由于碳化硅涂层结合致密，可以阻止石墨件的部分杂质进入反应系统；例如，半导体级光伏单晶设备中所用的石墨内衬，通常要求表面涂覆碳化硅涂层。在炉筒内部，热场分为内外两个区域，外部区域为加热部分，安装有石墨加热器，内部区域为沉积反应部分，原料在此区域受热分解，进行化学气相沉积，生成碳化硅，附着在石墨件上。实际生产中，需要控制热场外部区域气压比内部区域气压高2～5mbar，由于石墨具有热胀冷缩及易碎特性，难以做到完全密封，从而会导致内部区域的反应物游离至外部区域，对石墨加热器等石墨部件产生影响。同时由于反应物游离至外部区域，而导致需沉积石墨件表面沉积效果变差，影响产品品质。


技术实现要素：

[0003]
本发明所要解决的问题是针对现有技术的不足，设计一种沉积炉热场顶盖密封装置。该热场顶盖密封装置具有上下弹性调节功能，无论热场是在冷态收缩还是热态膨胀状态，该装置均能保证完全密封，防止沉积炉热场内部区域反应气体游离至外部区域，从而保护加热器等外部石墨件，延长热场使用寿命。同时也能够保证内部区域中的反应物彻底反应完全，从而保证沉积品质。
[0004]
为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：
[0005]
一种沉积炉热场顶盖密封装置，包括炉体、内炉筒、排气管；
[0006]
所述排气管的底端与内炉筒的出气口连通，并通过底部的石墨锁紧环将排气管的底端卡接在内炉筒内部；
[0007]
所述排气管顶端与上部密封环固定连接，通过上部密封环与炉体的反应气体出气口下方的内壁贴紧，保证密封；从而使得内炉筒的反应气体经排气管直接进入反应气体出气口后排出；
[0008]
所述排气管的外壁套有压缩弹簧，所述压缩弹簧被压缩在排气管顶部与内炉筒之间，通过压缩弹簧的弹性张力，使得排气管和上部密封环与反应气体出气口下方的炉体内壁贴紧；当内炉筒因受热或冷却发生膨胀或者收缩时，受弹簧的弹性张力，内炉筒的出气口在排气管外壁上下滑动；由于弹性张力的存在，使得排气管和上部密封环始终与金属炉体的反应气体出气口贴紧，保证密封效果。
[0009]
进一步地，所述排气管的外壁设有外螺纹，石墨锁紧环设有内螺纹，石墨锁紧环采用螺纹连接在排气管的底端，通过上下转动石墨锁紧环，调节排气管的高度，使得排气管上
的弹簧处于压紧状态。
[0010]
具体地，所述上部密封环下端带有内止口，排气管上端带有外止口，通过内、外止口对接使得上部密封环和排气管固定连接。
[0011]
具体地，所述炉体内壁与内炉筒外壁之间，充填有保护气体；所述炉体的底部分别设有反应气体进气口和保护气体进气口，炉体的顶部设有反应气体出气口和保护气体出气口；反应气体进气口、反应气体出气口与内炉筒连通。
[0012]
具体地，所述炉体的内壁设有电阻式加热器，其以圆环状环绕整个内炉筒，通过热辐射，加热内炉筒。
[0013]
具体地，所述内炉筒的底部设有用于支撑待沉积石墨件的支撑柱，支撑柱和待沉积石墨件的接触面积要尽量小，从而保证石墨表面更大的沉积面积。
[0014]
进一步地，所述炉体内壁涂有隔热层，用于隔绝加热器的热辐射；外壁设有水冷夹套，能够快速降低炉体温度。
[0015]
有益效果：
[0016]
本实用新型顶盖密封装置具有上下弹性调节功能，无论热场是在冷态收缩还是热态膨胀状态，该装置均能保证完全密封，防止沉积炉热场内部区域反应气体游离至外部区域，从而保护加热器等外部石墨件，延长热场使用寿命。同时也能够保证内部区域中的反应物彻底反应完全，从而保证沉积品质。
附图说明
[0017]
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做更进一步的具体说明，本实用新型的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。
[0018]
图1为该沉积炉热场顶盖密封装置的纵向剖面图。
[0019]
其中，各附图标记分别代表：1炉体；11反应气体进气口；12保护气体进气口；13反应气体出气口；14保护气体出气口；2上部密封环；3排气管；4压缩弹簧；5石墨锁紧环；6内炉筒；7加热器；8待沉积石墨件。
具体实施方式
[0020]
根据下述实施例，可以更好地理解本实用新型。
[0021]
说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“前”、“后”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
[0022]
如图1所示，该沉积炉热场顶盖密封装置包括炉体1、内炉筒6、排气管3；排气管3的底端与内炉筒6(外径600mm，内径560mm，高400mm)的出气口连通，并通过底部的石墨锁紧环5将排气管3的底端卡接在内炉筒6内部；排气管3(外径290mm，内径220mm，高120mm)顶端与上部密封环2(外径290mm，内径250mm，高90mm)固定连接，通过上部密封环2与金属炉体1的
反应气体出气口13下方的内壁贴紧，保证密封；从而使得内炉筒6的反应气体经排气管3直接进入反应气体出气口13后排出；排气管3的外壁套有压缩弹簧4(外径270mm，内径250mm，高度80mm)，所述压缩弹簧4被压缩在排气管3顶部与内炉筒6之间，通过压缩弹簧4的弹性张力(20mm左右的压缩量)，使得排气管3和上部密封环2与反应气体出气口13下方的炉体内壁贴紧；当内炉筒6因受热或冷却在热场下发生膨胀或者收缩时，受弹簧的弹性张力，内炉筒6的出气口在排气管3外壁上下滑动；由于弹性张力的存在，使得排气管3和上部密封环2始终与金属炉体1的反应气体出气口13贴紧，保证密封效果。
[0023]
排气管3的外壁设有外螺纹m240*3，石墨锁紧环5(外径270mm，内螺纹m240*3，厚10mm)设有内螺纹，石墨锁紧环5采用螺纹连接在排气管3的底端，通过上下转动石墨锁紧环5，调节排气管3的高度，使得排气管3上的弹簧处于压紧状态。
[0024]
上部密封环2下端带有内止口，排气管3上端带有外止口，通过内、外止口对接使得上部密封环2和排气管3固定连接。
[0025]
其中，炉体1(外径1000mm，内径900mm，高度800mm)内壁与内炉筒6外壁之间，充填有保护气体；炉体1的底部分别设有反应气体进气口11和保护气体进气口13，炉体1的顶部设有反应气体出气口13和保护气体出气口14；反应气体进气口11、反应气体出气口13与内炉筒6连通。炉体1的内壁设有电阻式加热器7(外径700mm，内径660mm，高400mm)，其以圆环状环绕整个内炉筒6，通过热辐射，加热内炉筒6。内炉筒6的底部设有用于支撑待沉积石墨件8的支撑柱，支撑柱和待沉积石墨件8的接触面积要尽量小，从而保证石墨表面更大的沉积面积。炉体1内壁涂有隔热层，用于隔绝加热器的热辐射；外壁设有水冷夹套，能够快速降低炉体温度。
[0026]
装炉时，将金属炉体1下端面降下，将待沉积石墨件8放置在支撑柱平台上固定好，升起炉体下端面，将设备合炉。通过加热器7对内炉筒6进行加热，从而间接对炉筒内的石墨件进行加热。石墨内炉筒等受热后，会有一定量的膨胀量，内炉筒6高度会升高，压缩弹簧4受到轴向压力而缩短，从而避免上部密封环2与金属炉体1上盖之间产生较大挤压力，进而保护石墨，避免因受热膨胀而被挤裂。由于上部密封环2与金属炉体1上盖之间始终保持着良好密封，进而能够阻止反应气体游离至内炉筒外部区域，从而保护加热器等外部石墨件，延长热场使用寿命。同时也能够保证内部区域中的反应物彻底反应完全，从而保证沉积品质。
[0027]
本实用新型提供了一种沉积炉热场顶盖密封装置的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

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