一种CVD热解石墨涂层分气系统的制作方法

本技术涉及cvd沉积，具体为一种cvd 热解石墨涂层分气系统。

背景技术：

1、热解石墨涂层因其具有优异的耐高温性、高化学稳定性、良好的导热导电性以及低摩擦系数等特性，在半导体制造、航空航天、核工业等高端精密领域具有不可替代的应用价值。该涂层通常采用化学气相沉积（cvd）工艺制备，即在高温（通常在1000℃至2000℃）环境下，使烃类气体发生裂解，产生的碳原子在基材表面沉积形成高纯度的石墨结构。

2、在cvd沉积过程中，反应气体的均匀分布是决定最终涂层厚度均匀性、微观结构一致性和整体性能的核心关键。沉积炉内的气体分布若不均匀，将直接导致基材不同区域涂层生长速率差异，产生厚度不均、性能不一的缺陷产品，严重影响产品的可靠性与合格率。

3、目前，常见的cvd炉气体分配装置通常采用一个分气盒结构，该分气盒通过一根进气管导入工艺气体，并连接多根直径相同的出气管将气体分配至反应区域。然而，此种结构存在固有缺陷：气体在分气盒腔内沿内壁流动时，会受到流道阻力、局部涡流等因素的影响，形成自进气端至末端的显著压力梯度（通常进气口附近压力高，远端压力低）。由于出气管直径相同，其流阻基本一致，无法补偿上下游的压力差，导致从各出气口流出的气体流量与流速不均。这种不均匀性会直接传递至沉积区域，造成涂层厚度差异，实测厚度不均匀性可达15%至20%，严重制约了高端热解石墨涂层产品的质量与一致性。

4、为了克服上述技术瓶颈，亟待开发一种能够实现气体高度均匀分配、确保热解石墨涂层沉积均匀性的专用分气系统。

技术实现思路

1、本实用新型就是针对现有技术存在的上述不足，提供一种cvd 热解石墨涂层分气系统，为热解石墨涂层的cvd沉积过程提供了一个气流高度均匀、温度场稳定、气氛可控的高效反应环境，有效提升了涂层产品的质量一致性、沉积效率及工艺重复性。

2、为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

3、一种cvd 热解石墨涂层分气系统，包括分气盒和马弗筒，所述分气盒包括盒体和盒盖，所述盒体内设有单向的下气道，下气道的起始端设有进气孔，进气孔上连接有下进气管，盒盖的底部设有与下气道位置对应的单向的上气道，上气道内沿气流方向均匀设有直径逐渐变大的出气孔，出气孔的上端连接有上进气管，上进气管的上端连接有支撑板，所述马弗筒位于支撑板的上端，马弗筒内设有放置工件的散气板，散气板上均匀设置有散气孔，马弗筒的上端连接有排气管，排气管的底部连接有布气板。

4、优选的，所述上气道与下气道均为环状。

5、优选的，所述散气板的底部连接有石墨转轴，石墨转轴的下端连接有电机，电机位于支撑板的下方。

6、优选的，所述排气管的底部为封闭结构，排气管的下端侧壁沿圆周均匀设置有进气口，进气口位于布气板的上方。

7、优选的，所述布气板上设有布气孔，布气孔由布气板的圆心向四周其直径逐渐变大。

8、优选的，所述上进气管和下进气管与分气盒之间均采用螺纹连接。

9、优选的，所述上进气管的数量为6根。

10、优选的，所述电机的输出轴上连接有旋转件，旋转件的上端设有与石墨转轴配合的凹槽。

11、与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

12、1、本实用新型盒体内设置单向且上下气道均为环状，优化了气体流动路径，显著减少了气体在盒体内的流动阻力和产生紊流的可能性，为后续的均匀分配提供了基础。针对气体在环状气道内流动时必然存在的沿程压力损失（进气端压力高，末端压力低），通过增大下游出气孔的孔径（等效于减小该出气点的局部流阻），对下游较低的气道压力进行动态补偿，从而使得到达每个出气孔处的气体静压基本均衡，实现了气体从多路输出时流速一致性偏差≤5%，为反应区气体均匀供给奠定了物理基础。在马弗筒内设置带散气孔的散气板，对从分气盒均匀分配来的气体进行初次扩散，使其能更均匀地向上流动并覆盖放置在散气板上的工件，避免形成集中的气体射流。设置布气板对从马弗筒下端进入排气管区域的气流进行引导和整理，为气流均匀排出或进行二次分布创造条件。各部件技术特征相互协同，共同为热解石墨涂层的cvd沉积过程提供了一个气流高度均匀、温度场稳定、气氛可控的高效反应环境，有效提升了涂层产品的质量一致性、沉积效率及工艺重复性。

13、2、本实用新型散气板均匀设置的散气孔可对来自上进气管的气流进行初次扩散与均布，使气体更均匀地进入工件区域。承载工件的散气板在沉积过程中能够稳定旋转。旋转带动工件不断变换与进气气流的相对位置，实现了气体对工件表面的“动态”均匀覆盖，可进一步“抹平”微观尺度的气流不均匀性，显著提升涂层在工件圆周方向的均匀性。

14、3、采用高纯度等静压石墨，利用石墨在高温下的自润滑特性，有效减少了旋转部件的摩擦与磨损，保证了旋转的平稳性。中空结构减轻了重量，刚性连接确保了动力有效传递。旋转件采用在1800-2000℃仍保持≥100mpa抗拉强度的锻造态金属钼加工而成，提供了高温环境下卓越的机械强度和抗蠕变能力，能够可靠传递扭矩，防止因高温软化导致动力传输失效或打滑，确保了散气板旋转的长期可靠性。

15、4、布气孔的孔径由圆心向四周逐渐变大，对从马弗筒四周上升并汇集的反应后尾气进行引导和二次分配，渐变的孔径设计可以均衡不同径向位置的气体流量，使气体能够更均匀地通过布气板排出，避免了气流在中心或边缘的集中，防止了局部涡流对炉内主反应气流的干扰，起到了二次气流均布的作用。同时，此结构略微增加了气体在反应区的停留时间，有利于提高反应气体的利用率和沉积效率。

16、5、排气管底部封闭，在其下端侧壁圆周开设进气口。强制所有从布气板汇集的气体必须从侧壁进气口进入排气管，彻底避免了工艺气体或尾气未经充分混合便直接从炉底中心排出的可能性。这种设计结合布气板，共同确保了炉内整体气流的均匀流动与更新，维持了反应气氛的稳定性。

1.一种cvd 热解石墨涂层分气系统，包括分气盒和马弗筒，其特征在于：所述分气盒包括盒体和盒盖，所述盒体内设有单向的下气道，下气道的起始端设有进气孔，进气孔上连接有下进气管，盒盖的底部设有与下气道位置对应的单向的上气道，上气道内沿气流方向均匀设有直径逐渐变大的出气孔，出气孔的上端连接有上进气管，上进气管的上端连接有支撑板，所述马弗筒位于支撑板的上端，马弗筒内设有放置工件的散气板，散气板上均匀设置有散气孔，马弗筒的上端连接有排气管，排气管的底部连接有布气板。

2.如权利要求1所述的一种cvd 热解石墨涂层分气系统，其特征在于：所述上气道与下气道均为环状。

3.如权利要求1所述的一种cvd 热解石墨涂层分气系统，其特征在于：所述散气板的底部连接有石墨转轴，石墨转轴的下端连接有电机，电机位于支撑板的下方。

4.如权利要求1所述的一种cvd 热解石墨涂层分气系统，其特征在于：所述排气管的底部为封闭结构，排气管的下端侧壁沿圆周均匀设置有进气口，进气口位于布气板的上方。

5.如权利要求4所述的一种cvd 热解石墨涂层分气系统，其特征在于：所述布气板上设有布气孔，布气孔由布气板的圆心向四周其直径逐渐变大。

6.如权利要求1所述的一种cvd 热解石墨涂层分气系统，其特征在于：所述上进气管和下进气管与分气盒之间均采用螺纹连接。

7.如权利要求1所述的一种cvd 热解石墨涂层分气系统，其特征在于：所述上进气管的数量为6根。

8.如权利要求3所述的一种cvd 热解石墨涂层分气系统，其特征在于：所述电机的输出轴上连接有旋转件，旋转件的上端设有与石墨转轴配合的凹槽。