[发明专利]通过化学气相渗透使多孔环形衬底致密化的方法

说明书

本发明涉及一种通过化学气相渗透使多孔环形衬底(18)致密化的方法，所述方法至少包括以下步骤：提供多个单一模块(10)，其包括支撑板(14)，在所述支撑板(14)上形成有衬底的叠堆，所述支撑板具有与由堆叠衬底的中心通道(18a)形成的内部体积(17)连通的中心进气开口(14a)和环绕该中心开口成角度地分布的排气开口(14b)，以及形成热质量的圆筒(16)，所述圆筒环绕衬底的叠堆设置并且具有固定到支撑板的第一端部(16a)，以及第二自由端(16b)；在致密化炉的腔室(34)中形成单一模块的叠堆，以及将气相喷射到单一模块的所述的叠堆内，所述气相包括一种将被沉积在衬底的孔隙内的基体材料的气体前体。

技术领域

本发明涉及用于通过化学气相渗透(CVI)使环形多孔衬底致密化的方法的通用领域。

背景技术

为了使这种衬底致密化，工艺特别地是众所周知的，其中将衬底的叠堆放置在致密化装置的加热腔室中，并且将包含基体材料前体的气相引入到衬底的叠堆的内部从而在衬底的孔隙中形成基体。文献FR 2834713描述了这种工艺及其实施设备。

当要将大量的衬底的叠堆致密化时，通常使用较大的设备。图1示出了一种可在致密化炉的腔室1中使用的负载的已知示例。腔室1环绕轴线X呈圆柱形。该负载包括由单个下支撑板3承载的环形多孔衬底2的多个的叠堆。每个叠堆包括由所有的叠堆共用的中间支撑板5叠置和分隔的几个叠堆的部分4。板3和5包括与衬底2中的中心通道对准的开口，以便在每个的叠堆中使反应性气相循环，所述反应性气相然后穿过这些衬底2以使其致密化。上板6位于负载的顶部并封闭每个叠堆的内部体积。中间支撑板5由垂直支柱7保持在适当位置。

这种装填具有几个缺点：执行时间长并且复杂，腔室内可能存在温度梯度，并且在支撑板和的叠堆部分之间的密封难以保证。此外，难以控制并未在腔室内消耗的前体气体的停留时间，导致形成不期望的多环芳烃。

因此，需要一种不具有上述缺点的化学气相渗透致密化工艺。

发明内容

因此，本发明的主要目的是，通过提出一种通过化学气相渗透使环形多孔衬底致密化的方法来克服这些缺点，所述方法包括至少以下步骤：

-提供多个单元模块，每个单元模块包括支撑板，所述支撑板上形成有环形多孔衬底的叠堆，所述支撑板包括与由堆叠衬底的中心通道形成的内部体积连通的中心进气开口和环绕该中心开口成角度地分布的排气开口，以及环绕衬底的叠堆设置的热质量圆筒，所述热质量圆筒具有与所述支撑板一体的第一端部，以及第二自由端，

-在致密化炉的腔室中形成单元模块的叠堆，每个叠堆包括堆叠在第一单元模块上的至少一个第二单元模块，所述第二单元模块的支撑板停靠在第一单元模块的圆筒的第二自由端上，所述第二单元模块的中心进气开口连通所述第一单元模块的衬底的叠堆的内部体积，并且所述第二单元模块的排气开口连通所述第一单元模块的衬底的叠堆的外部体积，以及

-将气相喷射到单元模块的叠堆内，所述气相包括将被沉积在衬底的孔隙内的基体材料的气体前体。

由此制造的单元模块的每个的叠堆限定了由衬底的叠堆的内部体积的连接形成的中心管道(所述体积通过支撑板的中心开口连通)，以及通过将外部体积连接到位于单元模块内侧的衬底的叠堆而形成的外围管道(所述体积通过支撑板的排气开口连通)。中心管道允许在叠堆内侧以及在整体高度上输送被喷射的气体，而外围管道具有回收和引导已穿过衬底的前体气体以便将其排出的功能。因此限定的外围管道引导还未更快地反应的气体用于将其排出，例如在腔室上壁中出现的排气开口的水平，这限制了这些气体的成熟时间并减少了每千克沉积在衬底中的碳所产生的多环烃(PAH)的数量。