超声波雾化喷胶装置、系统和籽晶粘接方法与流程

本发明涉及长晶工艺，具体而言，涉及一种超声波雾化喷胶装置、系统和籽晶粘接方法。

背景技术：

1、在现有的碳化硅长晶工艺中，需要事先把籽晶粘接到坩埚内的长晶区，现有的籽晶粘接方法是：先在籽晶的表面滴加液体胶，然后旋转籽晶，使液体胶在籽晶表面铺开，最后将籽晶带有液体胶的一面粘接到坩埚的内表面。

2、但是现有的籽晶粘接方法容易存在液体胶在籽晶的表面厚度不均，特别是在沿籽晶的直径方向上，液体胶的厚度落差明显，而且，旋转铺开液体胶所需的设备复杂、成本高，对控制的精度要求也高。

技术实现思路

1、本发明的目的包括提供了一种超声波雾化喷胶装置、系统和籽晶粘接方法，其能够在籽晶或坩埚盖的表面喷涂厚度均匀的液体胶。

2、本发明的实施例可以这样实现：

3、第一方面，本发明提供一种超声波雾化喷胶装置，超声波雾化喷胶装置包括依次连通的入料模块、超声波雾化模块和喷嘴，入料模块的表面设置有入胶口和入气口，入料模块的内部设置有入胶通道和入气通道，入胶通道的两端分别连通到入胶口和超声波雾化模块，入气通道的两端分别连通到入气口和超声波雾化模块，其中，入气通道为螺旋型通道。

4、本发明的实施例提供的超声波雾化喷胶装置的有益效果包括：

5、1.液体胶通过入料模块进入到超声波雾化模块，由超声波雾化模块将液体胶振动形成雾化液滴，再通过入料模块通入气体，将雾化的液态胶从喷嘴喷出，实现在籽晶或坩埚盖的表面喷涂液体胶的工序，相比于现有的旋涂工艺，因为雾化的液体胶的液滴更加细化，所以，有利于在籽晶或坩埚盖的表面形成质密、均匀地胶层；

6、2.入气通道为螺旋型通道，使气体通过入气通道进入超声波雾化模块时，气体的流动方向呈水平向下倾斜一定角度，有利于气体将超声波雾化模块中的液态胶搅拌均匀，便于液态胶均匀雾化，也能够使雾化后的液态胶液滴均匀弥漫在超声波雾化模块中，便于喷嘴均匀地喷出雾化后的液态胶液滴。

7、在可选的实施方式中，入气通道所围绕的中心线、超声波雾化模块的中心线以及喷嘴的中心线均共线设置。

8、这样，入气通道向超声波雾化模块喷出的气体将水平向下倾斜、且靠近超声波雾化模块的内壁，有利于气体在超声波雾化模块的内部继续呈螺旋向下的路径流动，不仅能够对超声波雾化模块中的液体或液滴起到有效地均匀搅拌的作用，还能够强有力地将雾化后的液态胶液滴吹向喷嘴。

9、在可选的实施方式中，超声波雾化模块包括桶状壳体、超声波雾化片、导线、密封垫片和螺旋弹性丝，桶状壳体的入口与入胶通道、入气通道连通，桶状壳体的出口与喷嘴连通，桶状壳体内壁上开设有容置槽，容置槽中从内至外依次层叠设置有超声波雾化片和密封垫片，导线连接到超声波雾化片上、且贯穿桶状壳体的侧壁，导线用于连接到超声波发生器上，螺旋弹性丝的两端分别连接到相对两侧的密封垫片上。

10、在可选的实施方式中，喷嘴包括喷嘴壳体和过滤网，喷嘴壳体的入口与超声波雾化模块的出口连通，过滤网安装在喷嘴壳体的出口内。

11、这里的过滤网不仅能够阻挡较大液滴或颗粒通过喷嘴，还能够对喷出的雾化液滴起到均匀化的作用。

12、在可选的实施方式中，喷嘴壳体包括依次连通的收缩段、辅助扩散段和喷出段，沿流体在喷嘴壳体内的流动方向上，收缩段的直径逐渐减小，辅助扩散段的直径逐渐增大，喷出段的直径逐渐增大；在单位长度内喷出段的直径增大值大于辅助扩散段的直径增大值。

13、这样，进入喷嘴壳体的雾化液滴会先经过收缩段汇聚，起到对雾化液滴的流动方向起到统一的作用，再经过辅助扩散段，使雾化液滴在喷出前提前均匀扩散，有利于雾化液滴在喷出段更大面积的扩散、并均匀喷出。

14、在可选的实施方式中，过滤网安装在喷出段靠近辅助扩散段的一端。

15、这样，雾化液滴经过辅助扩散段提前均匀扩散后再全面覆盖到过滤网上，有利于雾化液滴均匀地通过过滤网的整个表面，提高过滤网的均匀化的作用，经过过滤网的雾化液滴再依靠喷出段导向，喷出段为开口较大的喇叭型，有利于雾化液滴大面积地均匀扩散。

16、在可选的实施方式中，过滤网为圆弧形结构，过滤网上开设有通孔，在过滤网的中心到边缘的方向上，通孔的半径逐渐减小。

17、本实施例中，喷嘴是竖直向下喷出雾化液滴，且喷嘴位于籽晶或坩埚盖的正上方，在过滤网的中心到边缘的方向上，通孔的半径逐渐减小，也就是说，从过滤网中心通过的雾化液滴的粒径较大、质量较大，从过滤网边缘通过的雾化液滴的粒径较小、质量较小，因为每滴液滴的动量基本都是由气体的冲击获得、基本相等，质量较小的雾化液滴获得的速度较大，即从过滤网边缘通过的雾化液滴的速度较大（与从过滤网中心通过的雾化液滴相比），同时，过滤网边缘通过的雾化液滴是斜向下喷出、到达籽晶或坩埚盖表面的距离较大（从过滤网中心通过的雾化液滴是竖直向下喷出、到达籽晶或坩埚盖表面的距离最小），这样，过滤网上从中心到边缘的雾化液滴的速度逐渐增大，有利于经过过滤网的所有雾化液滴到达籽晶或坩埚盖表面的时间差较小、甚至同时到达籽晶或坩埚盖表面，使籽晶或坩埚盖表面各处在同样喷涂时间内获得厚度基本一致的胶层。

18、在可选的实施方式中，过滤网上的通孔的半径满足以下尺寸关系式：

19、（r1/r0）3=cosa

20、式中，r0为过滤网上位于中心的通孔的半径，r1为过滤网上中心外围的通孔的半径，a为第一连线与第二连线的夹角，其中，第一连线为过滤网的圆心与半径为r0的通孔的圆心的连线，第二连线为过滤网的圆心与半径为r1的通孔的圆心的连线。

21、这样，经过严密计算和分析，过滤网上的通孔的半径满足上述尺寸关系式，就可以使经过过滤网的所有雾化液滴到达籽晶或坩埚盖表面的时间差较小、甚至同时到达籽晶或坩埚盖表面，使籽晶或坩埚盖表面各处在同样喷涂时间内获得厚度基本一致的胶层。

22、在可选的实施方式中，过滤网上通孔的最小半径大于液体胶雾化液滴的最大半径、且小于液体胶雾化液滴的最大半径的两倍。

23、这样，经过通孔的液体胶雾化液滴的半径可以尽量等于通孔的半径，有利于促进所有雾化液滴尽量满足上述移动规律，即到达籽晶或坩埚盖表面的时间差较小。

24、第二方面，本发明提供一种超声波雾化喷胶系统，超声波雾化喷胶系统包括丝杆模组、载台、第一阀门、第二阀门、超声波发生器、储液箱、储气箱、液体泵、气体泵和上述超声波雾化喷胶装置；

25、载台安装在丝杆模组上，丝杆模组可驱动载台在空间内移动，丝杆模组与载台之间还设置有电机，电机可带动载台以及载台上的籽晶或坩埚盖自转，超声波发生器连接到超声波雾化模块，超声波雾化喷胶装置的入胶口通过第一阀门和液体泵连接到储液箱，储液箱中装载有液体光刻胶，超声波雾化喷胶装置的入气口通过第二阀门和气体泵连接到储气箱，储气箱中装载有气体。

26、第三方面，本发明提供一种籽晶粘接方法，籽晶粘接方法采用前述实施方式的超声波雾化喷胶系统，籽晶粘接方法包括：

27、将超声波雾化喷胶装置的喷嘴置于籽晶或坩埚盖的正上方，其中，籽晶或坩埚盖水平放置，喷嘴竖直放置；

28、调整喷嘴到籽晶或坩埚盖的距离，使喷嘴每次喷出的雾化液体胶完全覆盖籽晶或坩埚盖的表面；

29、控制籽晶或坩埚盖匀速自转，并持续向籽晶或坩埚盖喷出雾化液体胶；

30、将籽晶粘接到坩埚盖上。

31、本发明的实施例提供的籽晶粘接方法的有益效果包括：

32、1.采用前述实施方式的超声波雾化喷胶装置，并将喷嘴置于籽晶或坩埚盖的正上方，且竖直向下喷出雾化液滴，有利于在籽晶或坩埚盖的表面形成质密、均匀地胶层；

33、2.喷嘴每次喷出的雾化液体胶完全覆盖籽晶或坩埚盖的表面，使喷嘴在同一位置就能够完成对整个籽晶或坩埚盖表面的喷胶，避免再调整喷嘴的空间位置，也避免喷嘴在不同位置喷出的液体胶在籽晶或坩埚盖表面相互重叠、对籽晶或坩埚盖表面胶层的厚度难以精准控制、掌握；

34、3.控制籽晶或坩埚盖匀速自转，可以保证籽晶或坩埚盖的表面基本不会出现遗漏区，都会形成质密、均匀地胶层。