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基于流—热—固多场耦合分析的PECVD装置优化设计

段成刚  
【摘要】:等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)是一种重要的镀膜工艺,广泛应用于光伏、集成电路等工业。目前我国在PECVD装置方面仍然落后于德国等国家。本课题来自于某大容量PECVD装置国产化过程中遇到的热变形问题。本文基于流-热-固多场耦合分析方法对该装置进行优化设计,以解决其热变形问题。本文分为三个部分,第一部分介绍该PECVD装置并通过实物试验验证它的热变形问题。这一部分介绍了包括装置台架和装置箱体在内的装置系统结构。在试验工况下分别完成了一次隔热与冷却性能试验和两次密封性能试验。试验结果证明装置性能不满足生产工况要求。第二部分建立了该装置的流-热-固多场耦合模型,并通过耦合分析结果与试验数据的对比验证了耦合模型的准确性。最后一部分从结构相关因素和传热相关因素两个角度分析了装置的性能问题并对装置进行了优化设计。应用32(49)正交试验对传热相关因素进行分析得到发射率等因素的优化方案。又分析了冷却管路布置和加强筋面积对装置性能的影响。最后通过加强筋优化设计、冷却管路优化设计和传热参数优化解决了装置的性能问题。优化后箱体最高温度为94.1摄氏度,箱体垂直地面方向的最大形变为0.85mm。装置在隔热冷却性能和密封性能上已达到生产工况要求。


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