一种MOCVD管道加热控制系统的制作方法
一种mocvd管道加热控制系统
技术领域
1.本发明涉及半导体生产设备技术领域，具体涉及一种mocvd管道加热控制系统。
背景技术：
2.mocvd(metal-organic chemical vapor deposition，金属有机化合物化学气相沉淀)，设备使用过程中产生的废气从反应腔排入尾气系统进行处理，反应腔内部为400℃以上的高温环境，排放的气体温度较高。
3.现有技术中，mocvd设备中与尾气系统连接的尾气管道，只是采用简单的电加热带通电对尾气管道进行加热从而加热其内部尾气，温度可通过调节电流改变；然而，电加热带缠绕在尾气管道外围，在电加热带发热的过程中，尾气管道所接受到的热量分布是不均匀的，管道内部存在相对低温环境，这将造成尾气管道内尾气中固化温度相对较低的物质(如白磷，固化温度≤44.1℃)将在低温环境中凝固，从而造成尾气管道堵塞。
技术实现要素：
4.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种mocvd管道加热控制系统，旨在解决现有技术中尾气管道所接收到的热量分布不均匀，管道内部易堵塞，不便于生产过程高效进行的技术问题。
5.为解决上述问题，本发明提供了一种mocvd管道加热控制系统，所述系统包括：
6.若干个加热组件，每一所述加热组件均包括加热体与保温体，所述加热体包裹于mocvd管道的外围，所述保温体包裹于所述加热体的外围，以通过所述加热体的发热对所述mocvd管道进行加热；
7.温控子系统，所述温控子包括与所述加热组件数量相对的温度探测器，以及温度调节器与温控处理器，所述温度探测器设于所述mocvd管道内部，并与所述温控处理器电性连接以用于探测所述mocvd管道内部的介质温度，所述温度调节器与所述加热体电性连接以用于调节所述加热体的工作温度；
8.其中，所述加热体包括：
9.具有发热功能的加热编织层；
10.分别覆盖于所述加热编织层相对两面的第一表面层与第二表面层，所述第一表面层与所述第二表面层中的其中一个与所述mocvd管道的外表面接触，另一个与所述保温体的内表面接触；
11.以及填充于所述第一表面层与所述加热编织层之间、所述第二表面层与所述加热编织层之间的导热层。
12.与现有技术相比，采用本发明所示的mocvd管道加热控制系统，有益效果在于：
13.通过在mocvd设备的mocvd管道外包裹设置用于加热与保温的加热体与保温体，通过探测确定mocvd管道内部介质的实际温度，采用温度调节器对加热体的发热温度进行调节，能够使得加热体恒定发热以传递至mocvd管道以及mocvd管道内部的介质，从而实现对
mocvd管道内部介质进行加热或保温的目的；同时，在保温体的作用下，加热体在发热过程中产生的热量也不易向外流失，以最大程度的作用于mocvd管道，有效避免了能量损失；并且，在发热体内部的基础元件加热编织层采用加热丝编织设置以及用于帘线编织，使得加热编织层的整体结构不易松散，在发热体反复拆装的过程中，从而能够延长发热体的使用寿命。
14.本发明的附加方面与优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
15.根据上述技术方案的一方面，所述加热编织层包括若干编织设置的第一加热丝第二加热丝；
16.根据上述技术方案的一方面，所述加热编织层还包括若干编织设置的第一帘线与第二帘线；
17.其中，若干所述第一帘线与若干所述第一加热丝平行且交错设置，若干所述第二帘线与若干所述第二加热丝平行且交错设置。
18.根据上述技术方案的一方面，所述加热编织层还包括沿着外围设置的外围帘线，所述外围帘线首尾连接呈封闭状设置，所述第一帘线、所述第二帘线的两端均分别连接至所述外围帘线。
19.根据上述技术方案的一方面，所述加热编织层的发热温度区间为20℃-300℃。
20.根据上述技术方案的一方面，所述导热层采用导热材料制备，所述导热层包括以下制备步骤：
21.提供60-90重量份的硅橡胶、5-20重量份的碳纤维，以及5-20重量份的纳米氧化铝；
22.以氨气为载气，对所述碳纤维进行等离子体处理以得到改性碳纤维；
23.将所述纳米氧化铝与等离子液进行混合并加至乙醇溶液中，进行超声混合以得到改性纳米氧化铝；
24.将所述耐性碳纤维、所述改性纳米氧化铝与所述硅橡胶加至甲酰胺溶液中，并将其进行搅拌以得到混合溶液；
25.去除所述混合溶液中的有机溶剂，向所述混合溶液中加入固化剂并进行搅拌过滤；
26.在高温真空环境下将所述混合溶液浇入至所述第一表面层与所述加热编织层、所述第二表面层与加热编织层之间，并抽取真空。
27.根据上述技术方案的一方面，所述系统还包括：
28.电控子系统，所述电控子系统用于电性连接至各个所述加热组件中的加热体，以及电性连接至所述温控子系统中的所述温度探测器。
29.根据上述技术方案的一方面，所述温度探测器为温度探测电偶，用于探测所述mocvd管道内部的介质实际温度。
30.根据上述技术方案的一方面，所述系统还包括：
31.温度保护子系统，用于探测所述加热体的实际温度，以判断所述加热体的实际温度是否在所述温度调节器设定温度的温差阈值内。
32.根据上述技术方案的一方面，所述温度调节器设定温度的温差阈值为
±
3℃。
附图说明
33.本发明的上述与/或附加的方面与优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显与容易理解，其中：
34.图1为本发明一实施例中mocvd管道加热控制系统的结构框图；
35.图2为本发明一实施例中发热体内加热编织层的结构分解示意图；
36.图3为本发明一实施例中导热层的制备步骤示意图；
37.附图标记说明：
38.mocvd管道10、加热组件20、加热体21、加热编织层210、第一表面层211、第二表面层212、第一加热丝2101、第二加热丝2102、第一帘线2103、第二帘线2104、外围帘线2105、保温体22、温控子系统30、温度探测器31、温度调节器32、温控处理器33。
具体实施方式
39.为使本发明的目的、特征与优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
40.需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造与操作，因此不能理解为对本发明的限制。
41.在本发明中，除非另有明确的规定与限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的与所有的组合。
42.实施例一
43.请参阅图1，本发明的第一实施例提供了一种mocvd管道10加热控制系统，所述系统包括：若干个加热组件20以及用于控制加热组件20进行发热的温控子系统30。
44.其中，加热组件20用于对mocvd管道10进行加热，从而通过热传导将热量传递至管道内部的尾气，通过对尾气进行加热或保温，避免高温尾气中固化温度相对较低的物质(如白磷，固化温度≤44.1℃)在相对低温的低温环境下固化，避免管道内部堵塞，保证管道内部通畅，从而保证mocvd设备的高效运行。
45.在本实施例当中，每一所述加热组件20均包括加热体21与保温体22，所述加热体21包裹于所述mocvd管道10的外围，所述保温体22包裹于所述加热体21的外围，以通过所述加热体21的发热对所述mocvd管道10进行加热。
46.具体而言，若干加热组件20是沿着mocvd管道10的长度方向进行排列的，每一加热组件20均通过加热体21发热产生热量以传递至mocvd管道10本身，再通过mocvd管道10本身
将温度传递至管道内部的介质，即传递至管道内部的高温尾气，从而实现对高温尾气的加热或保温；而为了避免加热体21在发热过程中热量损失较快，通过在加热体21的外围设置用于将加热体21包裹的保温体22，保温体22对加热件发热过程产生的热量起到阻隔作用，则加热体21发热过程中产生的热量不易散发，能够最大化的将热量全部传递至mocvd管道10，从而保证加热组件20的发热效率与保温效率。
47.进一步需要说明的是，为了保证加热体21能够均匀的对mocvd管道10及其内部的介质进行加热，在本实施例当中，加热体21包括：具有发热功能的加热编织层210、覆盖于所述加热编织层210相对两面的第一表面层211与第二表面层212，以及填充于所述第一表面层211与所述加热编织层210、所述第二表面层212与所述加热编织层210之间的导热层。
48.具体而言，请参阅图2，加热编织层210包括若干编织设置的第一加热丝2101与第二加热丝2102，其均为电阻丝，在通电过程中将产生热量，也就是说，mocvd管道10及其管道内部介质所接收的热量均来源于第一加热丝2101与第二加热丝2102。其中，第一加热丝2101与第二加热丝2102中的其中一个沿纬向设置，另一个沿经向设置，通过将第一加热丝2101与第二加热丝2102进行编织，第一加热丝2101与第二加热丝2102不易错位，则该加热编织层210的整体结构不易松散，能保证加热编织层210始终具有较为良好的均匀发热能力。
49.由于加热体21是需要将mocvd管道10进行包裹的，为进一步巩固加热编织层210的整体结构，该加热编织层210还包括第一帘线2103与第二帘线2104，该第一帘线2103与第二帘线2104采用高分子阻燃材料制成，其具有较强的抗拉伸能力，不易断裂。
50.其中，第一帘线2103与第一加热丝2101平行且交错设置，也就是说，第一帘线2103与第一加热丝2101是相互平行的，即第一帘线2103同样是沿纬向设置；由于发热体的覆盖面积较大，第一加热丝2101及第一帘线2103的数量是较多的，若干第一加热丝2101与第一帘线2103是交错设置的，即相邻两条第一加热丝2101之间设置有一条第一帘线2103，相邻两条第一帘线2103之间设置有一条第一加热丝2101。由于加热编织层210内有帘线的加入，加热编织层210的整体结构将进一步加强，在受到外力拉伸下，发热丝不易断裂，从而保证了加热编织层210的使用寿命。
51.进一步的，该加热编织层210还包括沿着外围设置的外围帘线2105，所述外围帘线2105首尾连接呈封闭状设置，所述第一帘线2103、所述第二帘线2104的两端均分别连接至所述外围帘线2105。在加热编织层210内加入内部编织设置的第一帘线2103与第二帘线2104，以及外部设置的外围帘线2105后，加热编织层210的整体强度将大幅提升，有效抗拉伸，在多次卷曲下内部加热丝依然不易断裂。
52.本实施例已经详细描述了发热体中基础元件，即加热编织层210的具体结构，然而，本实施例当中还设置有用于保护加热丝及帘线不被磨损的表面层，即设于加热编织层210相对两面的第一表面层211与第二表面层212，该第一表面层211与第二表面层212采用耐磨材料制成，例如橡胶，同时具备较好的热传导能力，即第一表面层211与第二表面层212的热传导系数较高。
53.为了将第一表面层211、加热编织层210以及第二表面层212结合为整体，在第一表面层211与加热编织层210、第二表面层212与加热编织层210之间还填充有导热层，该导热层具有良好的胶着能力，同时具备良好的导热能力，从而能够使得第一表面层211、加热编
织层210与第二表面层212融合形成整体。
54.具体而言，请参阅图3，导热层由导热材料制成，其制备过程包括步骤s10-s60：
55.步骤s10，提供60-90重量份的硅橡胶、5-20重量份的碳纤维，以及5-20重量份的纳米氧化铝；
56.步骤s20，以氨气为载气，对所述碳纤维进行等离子体处理以得到改性碳纤维；
57.步骤s30，将所述纳米氧化铝与等离子液进行混合并加至乙醇溶液中，进行超声混合以得到改性纳米氧化铝；
58.步骤s40，将所述耐性碳纤维、所述改性纳米氧化铝与所述硅橡胶加至甲酰胺溶液中，并将其进行搅拌以得到混合溶液；
59.步骤s50，去除所述混合溶液中的有机溶剂，向所述混合溶液中加入固化剂并进行搅拌过滤；
60.步骤s60，在高温真空环境下将所述混合溶液浇入至所述第一表面层211与所述加热编织层210、所述第二表面层212与加热编织层210之间，并抽取真空。
61.在本发明的一个优选实施例当中，导热层的制备过程具体为：
62.提供80重量份的硅橡胶、10重量份的碳纤维，以及10重量份的纳米氧化铝；
63.以氨气为载气，对所述碳纤维进行等离子体处理以得到改性碳纤维；
64.将所述纳米氧化铝与等离子液按照1:1进行混合并加至乙醇溶液中，进行超声混合30min以得到改性纳米氧化铝；
65.将所述耐性碳纤维、所述改性纳米氧化铝与所述硅橡胶加至甲酰胺溶液中，并将其进行搅拌25min以得到混合溶液；
66.去除所述混合溶液中的有机溶剂，向所述混合溶液中加入固化剂并进行搅拌过滤20min；
67.在高温真空环境下将所述混合溶液浇入至所述第一表面层211与所述加热编织层210、所述第二表面层212与加热编织层210之间，并抽取真空。
68.本实施例已经详细描述了发热体的全部结构，通过设置本实施例当中的发热体，以及搭配包裹于发热体外围的保温体22，能够有效对mocvd管道10及内部介质进行加热与保温，避免管道内部介质固化堵塞管道。
69.然而，发热体的发热是需要根据实际情况进行调节的，因此，在本实施例当中，该mocvd管道10加热控制系统还包括有温控子系统30、电控子系统以及温度保护子系统，其中，该温控子系统30包括与所述加热组件20数量相对的温度探测器31，以及温度调节器32与温控处理器33，所述温度探测器31设于所述mocvd管道10内部，并与所述温控处理器33电性连接以用于探测所述mocvd管道10内部的介质温度，所述温度调节器32与所述加热体21电性连接以用于调节所述加热体21的工作温度。
70.进一步的，电控子系统用于电性连接至各个发热组件中的加热体21，通过向加热体21进行供电以使加热体21中加热编织层210内的加热丝能够发热，并且该电控子系统还电性连接至温控子系统30中的温度探测器31。
71.而温度保护子系统用于探测加热体21的实际温度，通过将加热体21的实际温度与温度调节器32的设定温度进行对比，从而能够判断是否需要再次对加热体21的发热温度进行调节。
72.在一些实施例当中，还可以将加热体21的实际温度与温度调节器32设定温度的温差阈值进行对比，该温差阈值设置较小，为
±
3℃，也就是说，假设加热体21的实际温度在设定温度的温差阈值
±
3℃以内时，可以不对加热体21的发热温度进行调节，反之，则需要再次调节温度调节器32，从而实现对发热体的有效保护，达到了精准控温的目的；当然，温差阈值的设定可以根据实际需要进行设定。
73.其中，在本实施例当中，温控子系统30中的温度探测器31为温度探测电偶，其通过固定支架固定于mocvd管道10内部，以探测管道内部介质的实际温度，该温度探测器31可以根据发热组件覆盖mocvd管道10的长度设置多个；在一些实施例当中，根据mocvd管道10内部介质的实际温度判断是否需要对发热体的发热温度进行调节，还可以基于mocvd管道10内部介质不同区域的温度平均值进行确定。
74.综上，采用本实施例当中所示的mocvd管道10加热控制系统，有益效果在于：
75.通过在mocvd设备的mocvd管道10外包裹设置用于加热与保温的加热体21与保温体22，通过探测确定mocvd管道10内部介质的实际温度，采用温度调节器32对加热体21的发热温度进行调节，能够使得加热体21恒定发热以传递至mocvd管道10以及mocvd管道10内部的介质，从而实现对mocvd管道10内部介质进行加热或保温的目的；同时，在保温体22的作用下，加热体21在发热过程中产生的热量也不易向外流失，以最大程度的作用于mocvd管道10，有效避免了能量损失；并且，在发热体内部的基础元件加热编织层210采用加热丝编织设置以及用于帘线编织，使得加热编织层210的整体结构不易松散，在发热体反复拆装的过程中，从而能够延长发热体的使用寿命。
76.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
77.以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体与详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形与改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
