晶體定向生長熱均衡裝置制造方法
【專利摘要】晶體定向生長熱均衡裝置，屬于熔煉、冶煉行業(yè)及單晶硅、多晶硅、類單晶(準單晶)鑄錠技術；藍寶石等晶體生長環(huán)境所需的溫度控制等領域。采用單獨的散熱機構安置在坩堝支撐平臺底部，只針對坩堝底部進行定向散熱；通過該單獨散熱機構上的四方向運動隔板的同步運動，向四方向開合，調整隔板開合的速度及隔板開合尺寸大小來實現(xiàn)散熱及對溫度的精確控制。散熱過程中，除該單獨的散熱機構外，不調整其他任何機構及相關位置，減少了其他運動帶來的能力損耗及雜質揮發(fā)，因此達到減少晶體雜質侵入和降低能耗的作用。
【專利說明】晶體定向生長熱均衡裝置
【技術領域】
[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(準單晶)鑄錠技術；藍寶石等晶體生長環(huán)境所需的溫度控制等領域。
【背景技術】
[0002]冶煉、鑄錠技術，先是通過加熱熔化各原材料，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系，定向凝結，及相關溫度梯度。
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，不能完全實現(xiàn)鑄錠時要先從底部開始定向凝結的技術要求；2.因為散熱區(qū)域廣泛，能量損耗大；3.因為散熱方式所存在的不均勻性，導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，完全有效的實現(xiàn)定向凝結，和精確的溫度梯度控制；生產過程中無需坩堝和隔熱籠運動，減少了雜質侵入途徑同時減少散熱途徑，更加有利于加強保溫從而降低能耗，降低了生產成本。
[0004]本發(fā)明為了實現(xiàn)以上目的，采用如下設計方案:使用單獨的散熱機構安置在坩堝支撐平臺底部，定向散熱；通過四方向同步開合隔板，調整隔板開合的速度及隔板開合尺寸大小來實現(xiàn)散熱及對溫度的精確控制。通過從中心區(qū)域向邊緣散熱的精確可控性，可以實現(xiàn)晶體生長所需的溫度梯度分布及相應的精確控制。散熱過程中，除該單獨的散熱機構外，不調整其他任何機構及相關位置·，沒有其他的能量損失途徑。
[0005]所述散熱機構安置在坩堝支撐平臺底部，定向散熱。
[0006]所述開合隔板為四方向同步運動。
[0007]本發(fā)明在散熱過程中，除該單獨的散熱機構外，不調整其他任何機構及相關位置，沒有其他的能量損失途徑，同時減少雜質揮發(fā)給物料本身帶來的污染；加裝下部熱均衡裝置后，長晶過程中隔熱籠不需要提升后，可以壓縮爐內所需的空間，減少配套設施和相關材料應用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明的結構原理示意圖；
[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，3.上層運動隔板，4.齒輪，5.下層運動隔板，6.齒條，7.同步從動軸，8.同步鏈條，9.驅動裝置，10.主動軸，11.冷卻平臺。
【具體實施方式】[0011]以下結合附圖詳細說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不局限于具體實施例。
實施例
[0012]晶體定向生長熱均衡裝置，設計單獨的散熱機構來進行散熱，散熱過程中除該散熱機構外不改變及調整其他任何機構及部件間相關參照位置，從而避免了因位置調整而帶來的影響整個溫場的穩(wěn)定及相關參數(shù)的變化。同時避免了除該單獨散熱機構外的其他散熱途徑，降低因此所產生的能耗。
[0013]該散熱機構安置在裝料坩堝及附件下(I)的支撐平臺(2)下面，只固定對坩堝的底部按工藝需要進行定向散熱。
[0014]該散熱機構的散熱開關由四方向運動隔板組成，分上下多層，當上運動隔板(3)、下運動隔(5)板兩兩合攏時，處于保溫狀態(tài)；當上運動隔板(3)、下運動隔(5)板兩兩分開時，此時坩堝平臺底部中心位置會形成一個四方形孔洞，坩堝底部的熱量直接通過這個孔洞向外擴散。
[0015]該散熱機構的四方向運動隔板下面，有一冷卻平臺(11)，從隔板孔洞中向外擴散出來的熱量直接福射到冷卻平臺(11)上被帶走。
[0016]該散熱機構的四方向運動 隔板(3)、(5)采用同步開合，維持孔洞開口一直成正方形(此形狀根據(jù)散熱平臺不同或散熱工藝需求可有圓形、橢圓形、菱形等變形應用)，保證散熱過程是:先從坩堝底部中心開始冷卻，均勻向外四周擴散。
[0017]四方向隔板的同步機構采用:一根主動軸(10)通過同步鏈條⑶帶動其他同步從動軸(7)運動，實現(xiàn)同動同止。每根軸上裝有齒輪(4)，每塊運動隔板上兩邊裝有齒條(6)，通過軸上的齒輪(4)分別嚙合隔板上的齒條(6)驅動運動隔板運動。主動軸(10)上裝有驅動裝置(9)，如此，電機的正、反轉帶動了四方向運動隔板同步進行開、合動作。
【權利要求】
1.晶體定向生長熱均衡裝置，其特征是:采用單獨的散熱機構安置在坩堝支撐平臺底部，通過該單獨散熱機構上的四塊運動隔板(3)、(5)的同步運動，向四面開合，調整四塊運動隔板(3)、(5)開合的速度及開合尺寸大小來實現(xiàn)散熱及對溫度的精確控制。
2.根據(jù)權利要求1所述的晶體定向生長熱均衡裝置，其特征是:采用四方向同步開合方式，達到從中心點向邊緣散熱的效果，通過對開合大小、速度的精確控制，實現(xiàn)良好的溫度梯度控制。
3.根據(jù)權利要求1所述的晶體定向生長熱均衡裝置，其特征是:從中心點向邊緣散熱達到精確控制，依靠四方向運動來實現(xiàn)，可根據(jù)設備外形不同設計為2方向、6方向、8方向等運動模式；其隔熱開關開孔形狀根據(jù)散熱平臺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、長方形、菱形等。
4.根據(jù)權利要求1所述的晶體定向生長熱均衡裝置，其特征是:采用主軸(10)驅動，通過同步鏈條⑶帶動同步從動軸(7)實現(xiàn)同步。
5.根據(jù)權利要求1所述的晶體定向生長熱均衡裝置，其特征是:采用主動軸(10)、同步從動軸上(7)的齒輪(4)與運動隔板(3)、(5)兩邊的齒條(6)嚙合，驅動運動隔板(3)、(5)開合。
6.根據(jù)權利要求1所述的晶體定向生長熱均衡裝置，其特征是:爐內空間可減小，上爐體和內部隔熱籠縱向高度可壓縮1/4，節(jié)約相應的不銹鋼材料和保溫材料的使用。
7.根據(jù)權利要求1所述的晶體定向生長熱均衡裝置，其特征是:上部水冷銅電極長度可減短1/2。
8.根據(jù)權利要求1所述的晶體定向生長熱均衡裝置，其特征是:無需安裝與隔熱籠運動相配套的電氣控制、伺服驅 動和伺服電機、運動及傳動機構，可節(jié)約整體造價的5-8%。
【文檔編號】B22D27/04GK103590095SQ201210299507
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2012年8月13日 優(yōu)先權日:2012年8月13日
【發(fā)明者】王有林 申請人:上海仁翔新材料科技有限公司