晶體定向生長(zhǎng)熱均衡裝置制造方法
【專利摘要】晶體定向生長(zhǎng)熱均衡裝置，屬于熔煉、冶煉行業(yè)及單晶硅、多晶硅、類單晶(準(zhǔn)單晶)鑄錠技術(shù)；藍(lán)寶石等晶體生長(zhǎng)環(huán)境所需的溫度控制等領(lǐng)域。采用單獨(dú)的散熱機(jī)構(gòu)安置在坩堝支撐平臺(tái)底部，只針對(duì)坩堝底部進(jìn)行定向散熱；通過(guò)該單獨(dú)散熱機(jī)構(gòu)上的四方向運(yùn)動(dòng)隔板的同步運(yùn)動(dòng)，向四方向開(kāi)合，調(diào)整隔板開(kāi)合的速度及隔板開(kāi)合尺寸大小來(lái)實(shí)現(xiàn)散熱及對(duì)溫度的精確控制。散熱過(guò)程中，除該單獨(dú)的散熱機(jī)構(gòu)外，不調(diào)整其他任何機(jī)構(gòu)及相關(guān)位置，減少了其他運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的能力損耗及雜質(zhì)揮發(fā)，因此達(dá)到減少晶體雜質(zhì)侵入和降低能耗的作用。
【專利說(shuō)明】晶體定向生長(zhǎng)熱均衡裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明適用于各種熔煉、冶煉行業(yè)；單晶、多晶硅、類單晶(準(zhǔn)單晶)鑄錠技術(shù)；藍(lán)寶石等晶體生長(zhǎng)環(huán)境所需的溫度控制等領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]冶煉、鑄錠技術(shù)，先是通過(guò)加熱熔化各原材料，然后降溫冷卻，鑄錠成形。根據(jù)不同材料特性，及工藝要求，有些冷卻的部位需要有先后順序關(guān)系，定向凝結(jié)，及相關(guān)溫度梯度。
目前的普遍的多晶硅鑄錠的散熱方式多是采用:或提升隔熱籠、或提升加熱體、或下拉坩堝等方式。這樣的缺點(diǎn)是:1.散熱面、散熱區(qū)域較多，存在多面、多方向性散熱，不能有效集中在坩堝底部，不能完全實(shí)現(xiàn)鑄錠時(shí)要先從底部開(kāi)始定向凝結(jié)的技術(shù)要求；2.因?yàn)樯釁^(qū)域廣泛，能量損耗大；3.因?yàn)樯岱绞剿嬖诘牟痪鶆蛐?，?dǎo)致坩堝底部溫度控制的均勻性和精確度很難保證。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了改善目前鑄錠冷卻方式上存在的多種不足，完全有效的實(shí)現(xiàn)定向凝結(jié)，和精確的溫度梯度控制；生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)需坩堝和隔熱籠運(yùn)動(dòng)，減少了雜質(zhì)侵入途徑同時(shí)減少散熱途徑，更加有利于加強(qiáng)保溫從而降低能耗，降低了生產(chǎn)成本。
[0004]本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)以上目的，采用如下設(shè)計(jì)方案:使用單獨(dú)的散熱機(jī)構(gòu)安置在坩堝支撐平臺(tái)底部，定向散熱；通過(guò)四方向同步開(kāi)合隔板，調(diào)整隔板開(kāi)合的速度及隔板開(kāi)合尺寸大小來(lái)實(shí)現(xiàn)散熱及對(duì)溫度的精確控制。通過(guò)從中心區(qū)域向邊緣散熱的精確可控性，可以實(shí)現(xiàn)晶體生長(zhǎng)所需的溫度梯度分布及相應(yīng)的精確控制。散熱過(guò)程中，除該單獨(dú)的散熱機(jī)構(gòu)外，不調(diào)整其他任何機(jī)構(gòu)及相關(guān)位置·，沒(méi)有其他的能量損失途徑。
[0005]所述散熱機(jī)構(gòu)安置在坩堝支撐平臺(tái)底部，定向散熱。
[0006]所述開(kāi)合隔板為四方向同步運(yùn)動(dòng)。
[0007]本發(fā)明在散熱過(guò)程中，除該單獨(dú)的散熱機(jī)構(gòu)外，不調(diào)整其他任何機(jī)構(gòu)及相關(guān)位置，沒(méi)有其他的能量損失途徑，同時(shí)減少雜質(zhì)揮發(fā)給物料本身帶來(lái)的污染；加裝下部熱均衡裝置后，長(zhǎng)晶過(guò)程中隔熱籠不需要提升后，可以壓縮爐內(nèi)所需的空間，減少配套設(shè)施和相關(guān)材料應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖；
[0009]圖2是本發(fā)明的裝配完成示意圖。
[0010]圖中:1.裝料坩堝及附件，2.支撐平臺(tái)，3.上層運(yùn)動(dòng)隔板，4.齒輪，5.下層運(yùn)動(dòng)隔板，6.齒條，7.同步從動(dòng)軸，8.同步鏈條，9.驅(qū)動(dòng)裝置，10.主動(dòng)軸，11.冷卻平臺(tái)。
【具體實(shí)施方式】[0011]以下結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā)明并不局限于具體實(shí)施例。
實(shí)施例
[0012]晶體定向生長(zhǎng)熱均衡裝置，設(shè)計(jì)單獨(dú)的散熱機(jī)構(gòu)來(lái)進(jìn)行散熱，散熱過(guò)程中除該散熱機(jī)構(gòu)外不改變及調(diào)整其他任何機(jī)構(gòu)及部件間相關(guān)參照位置，從而避免了因位置調(diào)整而帶來(lái)的影響整個(gè)溫場(chǎng)的穩(wěn)定及相關(guān)參數(shù)的變化。同時(shí)避免了除該單獨(dú)散熱機(jī)構(gòu)外的其他散熱途徑，降低因此所產(chǎn)生的能耗。
[0013]該散熱機(jī)構(gòu)安置在裝料坩堝及附件下(I)的支撐平臺(tái)(2)下面，只固定對(duì)坩堝的底部按工藝需要進(jìn)行定向散熱。
[0014]該散熱機(jī)構(gòu)的散熱開(kāi)關(guān)由四方向運(yùn)動(dòng)隔板組成，分上下多層，當(dāng)上運(yùn)動(dòng)隔板(3)、下運(yùn)動(dòng)隔(5)板兩兩合攏時(shí)，處于保溫狀態(tài)；當(dāng)上運(yùn)動(dòng)隔板(3)、下運(yùn)動(dòng)隔(5)板兩兩分開(kāi)時(shí)，此時(shí)坩堝平臺(tái)底部中心位置會(huì)形成一個(gè)四方形孔洞，坩堝底部的熱量直接通過(guò)這個(gè)孔洞向外擴(kuò)散。
[0015]該散熱機(jī)構(gòu)的四方向運(yùn)動(dòng)隔板下面，有一冷卻平臺(tái)(11)，從隔板孔洞中向外擴(kuò)散出來(lái)的熱量直接福射到冷卻平臺(tái)(11)上被帶走。
[0016]該散熱機(jī)構(gòu)的四方向運(yùn)動(dòng) 隔板(3)、(5)采用同步開(kāi)合，維持孔洞開(kāi)口一直成正方形(此形狀根據(jù)散熱平臺(tái)不同或散熱工藝需求可有圓形、橢圓形、菱形等變形應(yīng)用)，保證散熱過(guò)程是:先從坩堝底部中心開(kāi)始冷卻，均勻向外四周擴(kuò)散。
[0017]四方向隔板的同步機(jī)構(gòu)采用:一根主動(dòng)軸(10)通過(guò)同步鏈條⑶帶動(dòng)其他同步從動(dòng)軸(7)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)同動(dòng)同止。每根軸上裝有齒輪(4)，每塊運(yùn)動(dòng)隔板上兩邊裝有齒條(6)，通過(guò)軸上的齒輪(4)分別嚙合隔板上的齒條(6)驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)隔板運(yùn)動(dòng)。主動(dòng)軸(10)上裝有驅(qū)動(dòng)裝置(9)，如此，電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)帶動(dòng)了四方向運(yùn)動(dòng)隔板同步進(jìn)行開(kāi)、合動(dòng)作。
【權(quán)利要求】
1.晶體定向生長(zhǎng)熱均衡裝置，其特征是:采用單獨(dú)的散熱機(jī)構(gòu)安置在坩堝支撐平臺(tái)底部，通過(guò)該單獨(dú)散熱機(jī)構(gòu)上的四塊運(yùn)動(dòng)隔板(3)、(5)的同步運(yùn)動(dòng)，向四面開(kāi)合，調(diào)整四塊運(yùn)動(dòng)隔板(3)、(5)開(kāi)合的速度及開(kāi)合尺寸大小來(lái)實(shí)現(xiàn)散熱及對(duì)溫度的精確控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體定向生長(zhǎng)熱均衡裝置，其特征是:采用四方向同步開(kāi)合方式，達(dá)到從中心點(diǎn)向邊緣散熱的效果，通過(guò)對(duì)開(kāi)合大小、速度的精確控制，實(shí)現(xiàn)良好的溫度梯度控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體定向生長(zhǎng)熱均衡裝置，其特征是:從中心點(diǎn)向邊緣散熱達(dá)到精確控制，依靠四方向運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，可根據(jù)設(shè)備外形不同設(shè)計(jì)為2方向、6方向、8方向等運(yùn)動(dòng)模式；其隔熱開(kāi)關(guān)開(kāi)孔形狀根據(jù)散熱平臺(tái)外形不同及散熱工藝需求不同而改變，主要形狀有圓形、橢圓形、正方形、長(zhǎng)方形、菱形等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體定向生長(zhǎng)熱均衡裝置，其特征是:采用主軸(10)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)同步鏈條⑶帶動(dòng)同步從動(dòng)軸(7)實(shí)現(xiàn)同步。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體定向生長(zhǎng)熱均衡裝置，其特征是:采用主動(dòng)軸(10)、同步從動(dòng)軸上(7)的齒輪(4)與運(yùn)動(dòng)隔板(3)、(5)兩邊的齒條(6)嚙合，驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)隔板(3)、(5)開(kāi)合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體定向生長(zhǎng)熱均衡裝置，其特征是:爐內(nèi)空間可減小，上爐體和內(nèi)部隔熱籠縱向高度可壓縮1/4，節(jié)約相應(yīng)的不銹鋼材料和保溫材料的使用。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體定向生長(zhǎng)熱均衡裝置，其特征是:上部水冷銅電極長(zhǎng)度可減短1/2。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體定向生長(zhǎng)熱均衡裝置，其特征是:無(wú)需安裝與隔熱籠運(yùn)動(dòng)相配套的電氣控制、伺服驅(qū) 動(dòng)和伺服電機(jī)、運(yùn)動(dòng)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，可節(jié)約整體造價(jià)的5-8%。
【文檔編號(hào)】B22D27/04GK103590095SQ201210299507
【公開(kāi)日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2012年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月13日
【發(fā)明者】王有林 申請(qǐng)人:上海仁翔新材料科技有限公司