一种制备旋转高纯硅靶的烧结炉的制作方法
【专利摘要】一种制备旋转高纯硅靶的烧结炉，属于机械设备【技术领域】。其包括炉盖，炉盖与中空的炉壳相连，炉壳内部设置石墨热屏障，炉壳与石墨热屏障之间设置耐高温岩棉；石墨热屏障内设置有环形的石墨发热体，石墨发热体内部设置耐高温垫块，耐高温垫块位于托盘上；托盘与丝杆相连接，丝杆套接于自动升降装置上；炉壳下端还设置炉腿。本实用新型提供的烧结炉结构简单合理，各部件紧凑，适用于烧结旋转高纯硅靶，得到的产品密度高（大于99.9%）、纯度高（99.995%）、溅射速率高。
【专利说明】一种制备旋转高纯硅靶的烧结炉
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种制备旋转高纯硅靶的烧结炉，属于机械设备【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 目前生产功能薄膜使用最广泛的方法是真空磁控溅射法。其原理是在高真空充入 适量的氩气或反应气体，在阴极(柱状靶或平面靶）和阳极(镀膜室壁）之间施加几百K的 电压，在镀膜室内产生磁控型异常辉光放电，使氩气发生电离。氩离子被阴极加速并轰击阴 极靶表面，将靶材表面原子溅射出来沉积在基底表面上形成薄膜。通过更换不同材质的靶 和控制不同的溅射时间，便可以获得不同材质和不同厚度的薄膜。磁控溅射法具有镀膜层 与基材的结合力强、镀膜层致密、均匀等优点。
[0003] 应用于真空磁控溅射法生产高清显示屏的靶材主要是旋转高纯硅靶。这种靶材的 特点是密度高(大于99. 9%)、纯度高（99. 995%)、溅射速率高。现有技术中，旋转高纯硅靶材 都为等离子喷涂法生产，其密度低（约90%左右)，含氧量高（4000PPM以上)，电阻率高导致 溅射速率低。
【发明内容】
[0004] 本实用新型的目的是提供一种制备旋转高纯硅靶的烧结炉。
[0005] 本实用新型的技术方案，一种制备旋转高纯硅靶的烧结炉，包括炉盖，炉盖与中空 的炉壳相连，炉壳内部设置石墨热屏障，炉壳与石墨热屏障之间设置耐高温岩棉；中空的炉 壳内部设置有冷却水，炉壳一侧设置有第一进水管，另一侧设置第一出水管；
[0006] 石墨热屏障内设置有环形的石墨发热体，石墨发热体内部设置耐商温塾块，耐商 温垫块位于托盘上；托盘与自动升降装置相连；
[0007] 炉壳中部一侧设置有进气管、第二进水管和抽真空出气管，另一侧设置炉门，炉壳 上还设置有第二出水管；炉壳下端还设置炉腿。
[0008] 炉盖上还设置热电偶，热电偶位于环形的石墨发热体形成的空腔内。所述石墨发 热体设置于耐热砖块上，耐高温岩棉通过耐热砖块密封。
[0009] 所述自动升降装置包括丝杆、丝杆套、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮及 调速电机；调速电机顶端安装第四齿轮，第四齿轮与第二齿轮啮合，起到一级减速作用，第 二齿轮与第三齿轮同速旋转，第二齿轮与第三齿轮连为一体；第三齿轮与丝杆套的外圈第 一齿轮啮合；起到第二级减速作用，丝杆套的旋转带动啮合在丝杆套内腔的丝杆作上下移 动。
[0010] 本实用新型的有益效果：本实用新型提供的烧结炉结构简单合理，各部件紧凑，适 用于烧结旋转高纯硅靶，得到的产品密度高(大于99. 9%)、纯度高（99. 995%)、溅射速率高。
【专利附图】
【附图说明】
[0011] 图1是本实用新型烧结炉剖视图。
[0012] 图2-a，工件a剖视图。
[0013] 图2-b，工件b主视图。
[0014] 图2-c，工件b俯视图。
[0015] 图3,工件a和b的组装示意图。
[0016] 图4,自动升降装置示意图。
[0017] 附图标记说明：1、炉盖；2、炉壳；3、第一出水管；4、炉腿；5、热电偶；6、石墨发热 体；7、耐高温垫块；8、托盘；9、第二出水管；10、自动升降装置；11、丝杆；10-1、丝杆套； 10-2、第一齿轮；10-3、第二齿轮；10-4、第三齿轮；10-5、第四齿轮；10-6、调速电机；12、抽 真空出气管；13、第二进水管；14、第一进水管；15、炉门；16、耐高温岩棉；17、石墨热屏障； 18、进气管。
【具体实施方式】
[0018] 以下实施例中的自动升降装置购自市场。
[0019] 如图1和图4所示，制备旋转高纯硅靶的烧结炉，包括炉盖1，炉盖1与中空的炉壳 2相连，炉壳2内部设置石墨热屏障17,炉壳2与石墨热屏障17之间设置耐高温岩棉16 ; 中空的炉壳2内部设置有冷却水，炉壳2 -侧设置有第一进水管14,另一侧设置第一出水管 3 ；
[0020] 石墨热屏障17内设置有环形的石墨发热体6,石墨发热体6内部设置耐高温垫块 7,耐高温垫块7位于托盘8上；托盘8与自动升降装置10相连接。
[0021] 炉壳2中部一侧设置有进气管18、第二进水管13和抽真空出气管12,另一侧设置 炉门15,炉壳2上还设置有第二出水管9 ;炉壳2下端还设置炉腿4。
[0022] 炉盖1上还设置热电偶5,热电偶5位于环形的石墨发热体6形成的空腔内。所述 石墨发热体6设置于耐热砖块上，耐高温岩棉16通过耐热砖块密封。
[0023] 所述自动升降装置10包括丝杆11、丝杆套10-1、第一齿轮10-2、第二齿轮10-3、 第三齿轮10-4、第四齿轮10-5及调速电机10-6 ;调速电机10-6顶端安装第四齿轮10-5， 第四齿轮10-5与第二齿轮10-3啮合，起到一级减速作用，第二齿轮10-3与第三齿轮10-4 同速旋转，第二齿轮10-3与第三齿轮10-4连为一体；第三齿轮10-4与丝杆套10-1的外圈 第一齿轮10-2啮合；起到第二级减速作用，丝杆套10-1的旋转带动啮合在丝杆套10-1内 腔的丝杆11作上下移动；带动托盘上升或下降。
[0024] 工作原理如下：当模具入炉后，首先通过有抽真空装置抽真空，之后充氩气到1个 大气压；打开炉体冷却水阀门，开动加热装置升温；当硅熔化后，启动自动升降装置10,以 一定的速率下降托盘8,使模具下部逐渐进入冷却区，实现定向凝固，直至完成。
[0025] 本实用新型的工作过程：
[0026] 如图2_a~c和图3所示，首先将与水调和的碳化硅均匀涂在工件a的外壁和工件 b的内壁上；将模具放入烘箱，烘干水份；将工件a套接在工件b的内侧，并在外端用钥丝扎 紧，得到完整的模具；在模具空腔的接缝处涂上氮化硅，直到把缝隙完全覆盖住；把模具放 入烘箱，保温待用；
[0027] 取硅粒，清洗烘干；把烘干的原料用细长的漏斗小心而缓慢的装入模具中，将装好 原料的模具放入本实用新型烧结炉的高温垫块上；烧结炉中每次烧结放置3个模具，围绕 圆心等分等距摆放；开动自动升降装置，使托盘上升，当高温垫块的上表面进入石墨发热体 内部50毫米时停止上升；关上炉门，拧好紧固装置；抽真空，烧结；
[0028] 烧结过程如下：以每分钟6-10°C的速率从室温升到1500-1570°C，保温2_3h，之后 以每分钟3-5°C的速率降到1460-1480°C ;启动自动升降装置以每分钟0. 6-0. 8mm的速率 降下耐高温垫块及模具；当模具完全降出石墨发热体后，炉温以每分钟3-4°C的速率降到 1320-1380°C，再每分钟3-5°C的速率降到1100-1180°C，之后自然降温；当炉温低于200°C 时可以打开炉门，取出模具；
[0029] 脱模，得到靶材坯料，经机加工，绑定到衬管上，得到产品高纯旋转硅靶。
[0030] 硅原料纯度为99. 995%，含氮量在0. 003-0. 005%之间。原料直径范围为l-2mm。
【权利要求】
1. 一种制备旋转高纯硅靶的烧结炉，其特征是：包括炉盖（1)，炉盖（1)与中空的炉壳 (2)相连，炉壳（2)内部设置石墨热屏障（17)，炉壳（2)与石墨热屏障（17)之间设置耐高温 岩棉（16);中空的炉壳（2)内部设置有冷却水，炉壳（2) -侧设置有第一进水管（14)，另一 侧设置第一出水管（3); 石墨热屏障（17)内设置有环形的石墨发热体（6)，石墨发热体（6)内部设置耐高温垫 块（7)，耐高温垫块（7)位于托盘（8)上；托盘（8)与自动升降装置（10)相连； 炉壳（2)中部一侧设置有进气管（18)、第二进水管（13)和抽真空出气管（12)，另一侧 设置炉门（15)，炉壳（2)上还设置有第二出水管（9);炉壳（2)下端还设置炉腿（4)。
2. 如权利要求1所述制备旋转高纯硅靶的烧结炉，其特征是：炉盖（1)上还设置热电偶 (5)，热电偶（5)位于环形的石墨发热体（6)形成的空腔内。
3. 如权利要求1所述制备旋转高纯硅靶的烧结炉，其特征是：所述石墨发热体（6)设置 于耐热砖块上，耐高温岩棉（16)通过耐热砖块密封。
【文档编号】C30B11/00GK203947155SQ201420334821
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年6月20日 优先权日:2014年6月20日
【发明者】胡习光, 秦国强, 常金永, 张志祥 申请人:江阴恩特莱特镀膜科技有限公司