专利名称：多晶硅铸锭炉热场s形加热器碳纤维预制体的制备方法
技术领域：
本发明属于热场碳碳复合材料技术领域，具体涉及多晶硅铸锭炉热场S形加热器碳纤维预制体制备技术。
背景技术：
CN201495105U加热室是多晶硅铸锭炉的心脏，其内装石墨加热器、隔热层、坩埚和硅料等。多晶硅的生长工艺过程必须通过加热室的调整来实现，因此，多晶硅铸锭炉加热室的结构设计显得至关重要。传统的多晶硅铸锭炉的工作原理多晶硅铸锭炉在预热之前，炉体内预抽真空。可升降保温层与固定的底部隔热层留有搭接间隙。当硅料完全熔化开始结晶时，充入氩气，隔热框架升降装置将保温层及加热器缓 慢向上提升，坩埚底部通过保温层与隔热层之间的距离散热，吸热氩气与水冷炉壁进行热量置换后产生降温，形成温度梯度，晶体从坩埚底部逐渐向上定向生长，液相温度梯度接近常数。真空机组和充气质量流量控制器相互匹配，使炉体内压力保持恒定设定值。CN1887804A石墨材料具有纯度高、耐高温、导电导热性好、化学稳定性好等优点，最先被人们采用为晶硅炉热场装置部件材料，一般使用高纯石墨，要求三高，即高纯度、高强度、高密度，密度>1. 8g/cm3，要求的纯度极高，且不允许含有金属杂质，高温下不挥发游离的离子、原子杂质、即灰分度< 50PPM。CN1887804A采用针刺碳布与无纟韦布相结合制成全碳纤维三向结构加热器预制体，加热器预制体的体积密度为0. 25-0. 65g/cm3，采用针刺技术在加热器预制体垂直方向引入增强纤维。高纯石墨价格昂贵，且依赖进口，对于异形构件加工难度大，材料浪费严重，组装部件整体一致性差，电阻率不稳定，发热效果差，耐高温热震性差，更换频繁，纯度也较低。
发明内容
为了克服以上问题，本发明提供一种多晶硅铸锭炉热场S形加热器碳纤维预制体的制备方法，该方法制备出的预制体层间密度均匀，孔隙分布均匀，容易气相沉积渗透，不易分层。用其制备的碳/碳复合材料加热器强度高、质量轻、抗热振性好、电阻率稳定，发热功效好，使用寿命长。为解决以上技术问题，本发明提供如下技术方案一种多晶硅铸锭炉热场S形加热器碳纤维预制体的制备方法，所述预制体为铸锭炉用C/C复合加热器预制体，所述预制体的制备方法实施步骤如下采用碳布铺层，设计连续长纤维在S线性趋向逐层加强，在碳布层上层铺设一层薄网胎后针刺，并根据产品要求体积密度控制针刺密度及层间密度，针刺密度为15-45针/厘米2，层间密度为1-20层/IOmm ;设计纤维分布，逐层叠加，逐层针刺到产品设计尺寸，最终将预制件边缘加工到产品所需尺寸。进一步地，所述长纤维占有率为0%_95%。进一步地，所述碳布为碳纤维织造成的平纹布或斜纹布或缎纹布或无纬单向布，面密度为100-400g/m2，碳布碳纤维为> 6K。进一步地，所述网胎为由纤维长度为30-100mm的短切聚丙烯腈基碳纤维，经化学或物理的成网工艺制成面密度为20-400g/m2的可针刺无纺织物，网胎碳纤维为> 6K。进一步地，所述预制体体积密度为0. 20 0. 65g/cm3，T型剥离强度为0. 1-1. 2KN/m0作为制造多晶硅铸锭炉热场S形加热器的高性能增强材料，可设计性较强，一次性整体成型，且在S线性趋向均布有连续长纤维，有助于提高加热器稳定强度，且采用碳纤维材料制得的碳碳复合加热器电阻率低，性能稳定，有效避免高温下与炉内环境发生反应，有效提高了加热器的使用寿命，减少了其更换频率。原材料利用率高，且满足各种大尺寸加热器件增强材料的制作需求，满足半导体行业的发展高需求。
具体实施例方式实施例1
采用面密度为260g/m2的无纬布及面密度为50g/m2的网胎铺层后针刺，针刺密度为35针/cm2，逐层叠加，逐层针刺，制得厚度为16mm的碳纤维热场预制件，其层间密度为15层/10mm，体积密度为0. 48g/cm3, T型剥离强度为0. 355KN/m。实施例2
采用面密度为360g/m2的平纹碳布及面密度为90g/m2的网胎铺层后针刺，针刺密度为40针/cm2，逐层叠加，逐层针刺，制得厚度为16. 5mm的碳纤维热场预制件，其层间密度为9层/10_，体积密度为0. 56g/cm3, T型剥离强度为0. 323KN/m。本发明所述的具体实施方式
并不构成对本申请范围的限制，凡是在本发明构思的精神和原则之内，本领域的专业人员能够作出的任何修改、等同替换和改进等均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种多晶硅铸锭炉热场S形加热器碳纤维预制体的制备方法，所述预制体为铸锭炉用C/C复合加热器预制体，其特征在于，所述预制体的制备方法实施步骤如下采用碳布铺层，设计连续长纤维在S线性趋向逐层加强，在碳布层上层铺设一层薄网胎后针刺，并根据产品要求体积密度控制针刺密度及层间密度，针刺密度为15-45针/cm2，层间密度为1-20 层/IOmm ;设计纤维分布，逐层叠加，逐层针刺到产品设计尺寸，最终将预制件边缘加工到产品所需尺寸。
2.根据权利要求1所述的多晶硅铸锭炉热场S形加热器碳纤维预制体的制备方法，其特征在于，所述长纤维占有率为0-95%。
3.根据权利要求1所述一种多晶硅铸锭炉热场S形加热器碳纤维预制体的制备方法， 其特征在于，所述碳布为碳纤维织造成的平纹布或斜纹布或缎纹布或无纬单向布，面密度为100-400g/m2,碳布碳纤维为> 6K。
4.根据权利要求1所述一种多晶硅铸锭炉热场S形加热器碳纤维预制体的制备方法， 其特征在于，所述网胎为由纤维长度为30-100_的短切聚丙烯腈基碳纤维，无纺非织造的成网工艺制成面密度为20-400g/m2的可针刺无纺织物，网胎碳纤维为> 6K。
5.根据权利要求1所述一种多晶硅铸锭炉热场S形加热器碳纤维预制体的制备方法， 其特征在于，所述预制体体积密度为O. 20 O. 65g/cm3, T型剥离强度为O. 1-1. 2KN/m。
全文摘要
本发明提供一种多晶硅铸锭炉热场S形加热器碳纤维预制体的制备方法，预制体的制备方法实施步骤如下采用碳布铺层，设计连续长纤维在S线性趋向逐层加强，在碳布层上层铺设一层薄网胎后针刺，并根据产品要求体积密度控制针刺密度及层间密度，针刺密度为15-45针/cm2，层间密度为9-20层/10mm；设计纤维分布，逐层叠加，逐层针刺到产品设计尺寸，最终将预制件边缘加工到产品所需尺寸。该制备方法使预制体一次性整体成型，且在S线性趋向均布有连续长纤维，有助于提高加热器稳定强度，且采用碳纤维材料制得的碳碳复合加热器电阻率低，性能稳定，有效避免了高温下与炉内环境发生反应。
文档编号C04B35/83GK102992800SQ20121029403
公开日2013年3月27日 申请日期2012年8月17日 优先权日2012年8月17日
发明者缪云良 申请人:江苏天鸟高新技术股份有限公司