CN106467980B - 一种大型垂直式hvpe反应室的装配辅助装置 - Google Patents

Abstract

本发明一种大型垂直式HVPE反应室的装配辅助装置，由顶法兰、吊装承重柱、精度调节承重板组成。所述吊装承重柱，在其两端均有可调节上下活动范围的限位移动结构，可调节大型垂直式HVPE反应室在总体装配后，其重量在承重管与外套管上的承重比例；所述精度调节承重板，可承载和精确调节部件的同心度、水平度。本发明提供的装配辅助装置，把大型垂直式HVPE反应室的装配，分为A、B两大区域独立装配后，再进行整体组装，从而有效地解决因反应室高度过高而造成的装配不便，明显提高装配精度、装配效率，并避免维修拆装时对上体的多余拆装所致的精度乃至设备稳定性的影响。

Description

一种大型垂直式HVPE反应室的装配辅助装置

技术领域

本发明涉及一种半导体材料生长设备的装配辅助装置，更具体地，涉及一种大型垂直式HVPE反应室的装配辅助装置。

背景技术

随着技术研发的突破，GaN在LED、功率器件、太阳能、集成电路等各大领域中的应用飞速发展，而氢化物气相外延(HVPE)技术则是现阶段可快速、高质量地制备GaN衬底的有效方法，控制HVPE反应室的结构稳定以及提高装配的精度、速度，可进一步提升GaN衬底制备的工艺稳定性以及效率。

HVPE反应室一般分为垂直式与水平式两大类，而垂直式HVPE反应室通常为多层垒叠的结构，随着反应室容量的不断扩大，从单片、3片发展至7片、11片乃至21片，其整体高度随之增高，部件数量相应增加，部件结构更为复杂，造成对装配精度的控制以及装配的难度大大提升。

垂直式HVPE反应室的核心部件位于其总体装配的上部，有着定位精度要求高，通常不易耗损、不需拆装的特性，而其下部部件的定位精度要求次之，且易损耗、需经常拆装；每次更换易耗损部件时，却需要对其上部的未耗损部件进行多次重复拆装，不仅增加过多的拆装工作量，也难以控制HVPE反应室的装配精度乃至设备稳定性。

再而HVPE反应室装配部件多为石英材质，易损易碎，反复拆装必然加快其损耗，影响部件的使用寿命。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种大型垂直式HVPE反应室装配辅助装置，它是由顶法兰、吊装承重柱、精度调节承重板组成。所述大型垂直式HVPE反应室，其横截面积不小于直径为200毫米的圆的面积，其自身高度不小于1米，其安装位置离地面高度不低于1米，而其总体装配的重量达50kg以上。

本发明采取的技术方案：在顶法兰下方设置吊装承重柱及精度调节承重板，由顶法兰、吊装承重柱、和精度调节承重板构成框架结构，成为一个独立的装配用辅助装置。根据大型垂直式HVPE反应室的核心部分以及易损耗部分的特性，将其分为A、B两大区域，其中A区域为大型垂直式HVPE反应室的上部，位于上方，其中包含通常不易耗损、不需拆装的核心部件，而B区域为大型垂直式HVPE反应室的下部，位于A区域下方，其中包含通常易耗损、需拆装维修的配件。这里须要指出，本发明装配用辅助装置的框架结构，在其内部空间，可以容纳并固定住大型垂直式HVPE反应室的上部-即A区域，并且能承受大型垂直式HVPE反应室的上部-即A区域的全部重量。在装配时，将其分为分体装配、总体装配两个阶段。在分体装配阶段，将大型垂直式HVPE反应室的A、B两大区域，分别进行独立装配，即，将其A区域，装配在本发明辅助装置框架内并固定好，而将其B区域，装配在底法兰上也固定好；在总体装配阶段，将各自独立装配好的大型垂直式HVPE反应室的A、B两大区域，组合安装，形成总体，即，先在已装配好B区域的底法兰上安装承重管及外套管，随后将辅助装置框架连同在其中已装配好的A区域，整体地吊起移至底法兰上的承重管及外套管上，进行A、B两大区域的组合安装，届时利用本发明辅助装置的可调节承载特性，对承重管与外套管的承重比例进行调节，最终完成大型垂直式HVPE反应室的总体装配。

所述吊装承重柱，其数量不少于3个；其形状可以是圆柱、方柱或其他多边形立柱；其尺寸及承重量则可根据在所述框架内待装配的大型垂直式HVPE反应室的上部-即A区域的总高度及总重量予以设计；在吊装承重柱两端均设置有可调节其上下移动范围的限位移动结构，通过调节该限位移动结构，可以限定吊装承重柱与顶法兰之间的相对位置，也可以限定吊装承重柱与其穿过的精度调节承重板之间的相对位置，从而调节大型垂直式HVPE反应室在总体装配后，其重量在承重管与外套管上的承重比例。特别指出，在上述调节过程中，所有吊装承重柱上的限位移动结构必须保持调节一致，以保证整个吊装配过程平稳、可靠。

所述精度调节承重板，为中空平板；其内、外边缘的形状及尺寸，可根据在所述框架内待装配的大型垂直式HVPE反应室的上部-即A区域的形状及尺寸予以设计，但须保证该板上的最大外径不得超出外套管内径所限定的范围；在精度调节承重板上有固定吊装承重柱用的通孔，所述吊装承重柱可以穿过通孔并与精度调节承重板形成稳固连接；其数量、形状及尺寸，可根据与之匹配的吊装承重柱的数量、形状及尺寸予以设计；在精度调节承重板上刻有清晰明了的位置信息(如，刻上标志线及其刻度信息，承载部件装配时可参照此信息调节位置并加固，或设置卡槽及其刻度信息，承载部件装配时可嵌合于卡槽内并加固，但并不限于所述两种方式)，用以调节装配的精度；该板可根据实际装配要求，可以仅提供精度调节功能或承重功能，也可以同时具备两种功能，但提供承重功能的板则要求具有一定刚性。

本发明所述的辅助装置，其工作环境温度达1300K以上，而且考虑到HVPE反应室的洁净度以及框架的牢靠程度，所选材料，必须耐受1300K以上高温且不易挥发并具有一定刚性，其材质可以是但不限于高纯度的钨、钼。

本发明所述的辅助装置，由于将大型垂直式HVPE反应室的装配过程，分为A、B两大区域独立地进行装配，再进行整体组装，不但有效地解决因反应室高度(离地面高度不低于2米)过高而造成的装配不便，提高装配效率；而且在维修时，将辅助框架连同大型垂直式HVPE反应室的A区域整体移开后，只需拆卸其B区域更换其内部的耗损部件后重装B区，再行总体装配即可。这样，不仅免去了对A区域部件的多余拆装，从而有效减少拆装工作量，也保持了其A区域内核心部件的整体独立性而避免了多余拆装所致的对设备精度乃至稳定性的不利影响；在本发明辅助装置内，设有精度调节装置，用以提高各部件同心度、水平度的调节效果，使HVPE反应室总体装配达到更高的精度。

附图说明

图1为大型垂直式HVPE反应室装配辅助装置的结构示意图；

图2为大型垂直式HVPE反应室总体装配的结构示意图；

附图标志说明 1：顶法兰 2：吊装承重柱 3：精度调节承重板 4：承重管 5：底法兰6：外套管。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，结合附图，对本发明进一步详细说明：

图1为大型垂直式HVPE反应室装配辅助装置的结构示意图，图2为大型垂直式HVPE反应室总体装配的结构示意图。本发明所述的大型垂直式HVPE反应室装配辅助装置，主要由顶法兰1、吊装承重柱2、精度调节承重板3组成框架结构；而其主要承重部件为承重管4、底法兰5、外套管6。

实施例一

在本实施例中，如图1所示，所述吊装承重柱2，有6根，均采用圆柱形结构；所述精度调节承重板3，有3个，均为圆环结构，在板的内、外边缘之间均排列着6个安装用固定圆孔，可对应地穿入6根吊装承重柱2，与之形成稳固连接，其固定连接的方式采用螺母锁紧形式。

为保证框架能耐受1300K的高温工作环境，且不易挥发并具有一定刚性，吊装承重柱2、精度调节承重板3，其材料均采用高纯度钼材料，而顶法兰1，其所处环境温度相对较低，可采用316L不锈钢即可。

辅助装置具体装配如下：以底层的精度调节承重板3为基准板，往该板通孔处穿入6根吊装承重柱2，再通过调节连接端的限位移动结构，限定吊装承重柱2与其底端的精度调节承重板3的相对位置。然后，根据装配要求，依次在配装过程中套入中层和上层的精度调节承重板3，实现部件承重以及精度调节的作用。完成辅助装置内的部件的装配后，吊装顶法兰1与吊装承重柱2进行连接，此时调节该连接端的限位移动结构，限定吊装承重柱2与顶法兰1的相对位置。

如图2所示，当大型垂直式HVPE反应室的A、B两大区域各自独立完成装配后，在底法兰5上安装承重管4与外套管6等主要承重部件。再将辅助装置连同在其中已装配并固定好的A区域部件，整体地吊起移至该承重部件上，进行A、B两大区域的组合安装，最终完成大型垂直式HVPE反应室的总体装配。本实例中，吊装承重柱2与顶法兰1的连接通过限位移动结构调节为固定连接(未设定相对移动位置)，而吊装承重柱2与底层的精度调节承重板3的连接通过限位移动结构调节其最低限位，保证在完成大型垂直式HVPE反应室的总体装配后，底层的精度调节承重板3与承重管4不接触，即实现了辅助装置及其内装A区域的整体重量全部由外套管6与底法兰5承受。

实施例二

在本实施例中，如图1所示，所述吊装承重柱2，有6根，均采用圆柱形结构；所述精度调节承重板3，有3个，均为圆环结构，在板的内、外边缘之间均排列着6个安装用固定圆孔，可对应地穿入6根吊装承重柱2，与之形成稳固连接，其固定连接的方式采用螺母锁紧形式。

为保证框架能耐受1300K的高温工作环境，且不易挥发并具有一定刚性，吊装承重柱2、精度调节承重板3，其材料均采用高纯度钨材料，而顶法兰1，其所处环境温度相对较低，可采用316L不锈钢即可。

辅助装置具体装配如下：以底层的精度调节承重板3为基准板，该板通孔处穿入6根吊装承重柱2，再通过调节连接端的限位移动结构，限定吊装承重柱2与其底端的精度调节承重板3的相对位置。然后，根据装配要求，依次在配装过程中套入中层和上层的精度调节承重板3，实现部件承重以及精度调节的作用。完成辅助装置内的部件的装配后，吊装顶法兰1与吊装承重柱2进行连接，此时调节该连接端的限位移动结构，限定吊装承重柱2与顶法兰1的相对位置。

如图2所示，当大型垂直式HVPE反应室的A、B两大区域各自独立完成装配后，在底法兰5上安装承重管4与外套管6等主要承重部件。再将辅助装置框架连同在其中已装配好的A区域部件，整体地吊起移至该承重部件上，完成A、B两大区域的组合安装，实现大型垂直式HVPE反应室的总体装配。本实例中，吊装承重柱2与顶法兰1的连接通过限位移动结构调节为固定连接(未设定相对移动位置)，而吊装承重柱2与底层的精度调节承重板3的连接通过限位移动结构调节其相对移动位置，保证在完成大型垂直式HVPE反应室的总体装配后，通过底层的精度调节承重板3与承重管4的精准嵌合，底层的精度调节承重板3与吊装承重柱2发生相对位移，即实现了底层的精度调节承重板3及该板上装配部件的整体重量，传递至承重管4与底法兰5承受；而辅助装置及装置内装配部件的剩余重量，则由于顶法兰1的吊装作用，传递至外套管6与底法兰5承受。

实施例三

在本实施例中，当大型垂直式HVPE反应室B区域中某部件，发生损耗、需要更换维修时，先将辅助框架连同大型垂直式HVPE反应室的A区域整体地移开；之后，拆卸外套管6及承重管4，即可对B区域内的损耗件进行拆卸更换；完成更换后，沿拆卸过程的逆向，先安装好B区域内的各部件且与底法兰5固定，并安装承重管4与外套管6；最后，将辅助装置框架连同在其中的A区域部件，整体地吊起移至该承重部件上，进行A、B两大区域的对接，最终完成大型垂直式HVPE反应室的总体装配。

由于在维修的拆卸、更换、重装过程中，只需拆卸其B区域更换其内部的耗损部件后重装B区，再行总体装配，免去了对A区域部件的多余拆装，从而有效减少拆装工作量，也保持了其A区域内核心部件的整体独立性而避免了多余拆装所致的对设备精度乃至稳定性的不利影响。

Claims (7)

1.一种大型垂直式HVPE反应室的装配辅助装置，其特征在于，由顶法兰(1)、吊装承重柱(2)、和精度调节承重板(3)构成框架结构；所述吊装承重柱(2)，在其两端设有可调节的限位移动结构；所述精度调节承重板(3)，为中空平板；在精度调节承重板(3)上设有通孔，所述吊装承重柱(2)可以穿过通孔并与之形成稳固连接；所述框架结构，在其内部空间，可以容纳大型垂直式HVPE反应室的上部-即A区域，并且能承受大型垂直式HVPE反应室的上部-即A区域的全部重量。

2.根据权利要求1所述的大型垂直式HVPE反应室的装配辅助装置，其特征在于，所述吊装承重柱(2)的数量不少于3个；所述吊装承重柱(2)的形状为圆柱、方柱或多边形立柱；其尺寸及承重量则可根据在所述框架内待装配的大型垂直式HVPE反应室的上部-即A区域的总高度及总重量予以设计。

3.根据权利要求1所述的大型垂直式HVPE反应室的装配辅助装置，其特征在于，所述吊装承重柱(2)两端的限位移动结构，通过调节其上下移动范围，可以限定吊装承重柱与顶法兰之间的相对位置，也可以限定吊装承重柱与其穿过的精度调节承重板之间的相对位置。

4.根据权利要求1所述的大型垂直式HVPE反应室的装配辅助装置，其特征在于，所述中空的精度调节承重板(3)，其内、外边缘的形状及尺寸，可根据在所述框架内待装配的大型垂直式HVPE反应室的上部-即A区域的形状及尺寸予以设计。

5.根据权利要求1所述的大型垂直式HVPE反应室的装配辅助装置，其特征在于，在精度调节承重板(3)的通孔的数量、形状及尺寸，可根据与之匹配的吊装承重柱的数量、形状及尺寸予以设计。

6.根据权利要求1所述的大型垂直式HVPE反应室的装配辅助装置，其特征在于，精度调节承重板(3)上刻有位置信息。

7.根据权利要求1所述的大型垂直式HVPE反应室的装配辅助装置，其特征在于，所述辅助装置，其材料须耐受1300K以上的高温工作环境，其材质为钨或钼。