專利名稱：同時拉制八根硅芯的高頻感應(yīng)加熱線圈結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種高頻線圈，尤其是涉及一種可使電流均勻分布在內(nèi)孔周圍且通過水路合理設(shè)置確保線圈溫度較為均衡的高頻線圈，具體涉及一種同時拉制八根硅芯或其它晶體材料的高頻感應(yīng)加熱線圈結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
已知的硅芯或其它晶體材料大部分以區(qū)熔方式的加工工藝進(jìn)行生產(chǎn)，現(xiàn)有的可同時生產(chǎn)八根硅芯及其它晶體材料的高頻線圈結(jié)構(gòu) ，其工作原理如下工作時通過給高頻線圈通入高頻電流和冷卻介質(zhì)，其中高頻電流在高頻線圈的上下面運(yùn)行，冷卻介質(zhì)在環(huán)埋在高頻線圈外圍的冷卻介質(zhì)通道“冷卻水道”內(nèi)運(yùn)行，在高頻電流流經(jīng)線圈時使高頻線圈產(chǎn)生感應(yīng)磁場，并由感應(yīng)磁場對原料棒上部端頭進(jìn)行感應(yīng)加熱，同時冷卻介質(zhì)對高頻線圈相鄰的部分進(jìn)行冷卻，防止線圈因過熱而熔化；通過高頻線圈下面加熱后的原料棒上端頭達(dá)到熔化溫度后形成融化區(qū)，在提升機(jī)構(gòu)籽晶夾頭上設(shè)置有籽晶，由籽晶穿過高頻線圈內(nèi)孔后與熔化后的原料棒上端頭相粘合，待籽晶與熔化后所述原料棒融為一體時，而后由提升機(jī)構(gòu)帶動籽晶和柱形晶體通過內(nèi)孔按照預(yù)定的速度上升，粘附在籽晶上的晶體在脫離高頻線圈內(nèi)孔后便會按照籽晶的晶體排列順序進(jìn)行結(jié)晶，并慢慢被提升起來形成具有一定形狀的晶棒“也就是柱形晶體”，這個新的柱形晶體便是硅芯或其它材料晶體的制成品；柱形晶體再經(jīng)過還原等工序形成所需產(chǎn)品。需要說明的是目前高頻線圈在電流經(jīng)過時受到趨膚效應(yīng)、電流走近路所產(chǎn)生的中部過熱等現(xiàn)象的困擾，造成線圈的使用壽命降低；其中趨膚效應(yīng)是指電流在高頻線圈上運(yùn)行時會沿著上下面行走；電流走近路是指電流通常會沿著最近的回路線行走；由于冷卻水道設(shè)置在高頻線圈的外圍，使得高頻線圈的中部受到電流走近路現(xiàn)象便會產(chǎn)生過高的溫度,在長時間的高溫環(huán)境下高頻線圈的損壞便會由高頻線圈的中部開始“主要是高溫環(huán)境下材質(zhì)發(fā)生的改變”，使高頻線圈的使用壽命大幅度縮短。發(fā)明人在先專利申請雖然說較好的實現(xiàn)了同時拉制八根硅芯或其它晶體材料，但是水路設(shè)置不合理的弊端也得以顯現(xiàn)，為了進(jìn)一步實現(xiàn)高頻感應(yīng)加熱線圈的較長壽命，有必要對于水路進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。參考文獻(xiàn)中國專利專利名稱、可同時生廣八根娃芯或其它晶體材料的聞頻線圈結(jié)構(gòu)；申請日、2008年11月25日；公告號、CN101457390。

發(fā)明內(nèi)容為了實現(xiàn)所述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種同時拉制八根硅芯的高頻感應(yīng)加熱線圈結(jié)構(gòu)，所述同時拉制八根硅芯的高頻感應(yīng)加熱線圈結(jié)構(gòu)將冷卻介質(zhì)通道設(shè)置在高頻感應(yīng)加熱板的中部，使得中部較熱區(qū)域得到更多的降溫機(jī)會，有效地克服了中部過熱現(xiàn)象的發(fā)生，而且磁力線并不會減弱；本發(fā)明通過將八個拉制孔分別設(shè)置為孔口處具有環(huán)狀斜面；保證了原料棒的受熱均勻和防范趨膚效應(yīng)；本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單，使用壽命較長等優(yōu)點。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種同時拉制八根硅芯的高頻感應(yīng)加熱線圈結(jié)構(gòu)，包括高頻感應(yīng)加熱板、拉制孔、冷卻介質(zhì)通道、電流交叉片和連接座；其中高頻感應(yīng)加熱板呈圓形，在圓形高頻感應(yīng)加熱板的中部設(shè)有“米”字形槽，“米”字形槽的七個端部與高頻感應(yīng)加熱板的外緣留有間距，“米”字形槽的另一根下端部為貫通至高頻感應(yīng)加熱板的外緣形成開口槽，八個拉制孔分別設(shè)置在“米”字形槽的每兩個外延伸槽之間； 所述冷卻介質(zhì)通道呈“米”字形結(jié)構(gòu)，也就是由冷卻介質(zhì)通道折彎成兩冷卻介質(zhì)通道并行的“米”字形八個端頭的結(jié)構(gòu)，在其中的七個端頭分別由管道折彎聯(lián)通，在下部的冷卻介質(zhì)通道端部為兩個獨立的管口，“米”字形結(jié)構(gòu)冷卻介質(zhì)通道中部間隙形成“米”字形中間開口 ；電流交叉片為長方形，在長方形電流交叉片的中部設(shè)有貫通的電流交叉斜開口，由貫通的電流交叉斜開口使所述電流交叉片成為兩個獨立個體；所述連接座上設(shè)有冷卻介質(zhì)通道插入口，在冷卻介質(zhì)通道插入口的外側(cè)設(shè)有連接孔；冷卻介質(zhì)通道的外緣與高頻感應(yīng)加熱板的“米”字形槽內(nèi)面吻配且連接為一體，冷卻介質(zhì)通道下端部的兩獨立管口分別連接連接座上的冷卻介質(zhì)通道插入口，在下部的兩并列冷卻介質(zhì)通道之間設(shè)有電流交叉片。所述的同時拉制八根硅芯的高頻感應(yīng)加熱線圈結(jié)構(gòu)，在高頻感應(yīng)加熱板的任意外緣面上設(shè)有地線連接片。所述的同時拉制八根硅芯的高頻感應(yīng)加熱線圈結(jié)構(gòu)，在拉制孔的上部或下部孔口處設(shè)有環(huán)狀斜面。所述的同時拉制八根硅芯的高頻感應(yīng)加熱線圈結(jié)構(gòu)，所述拉制孔設(shè)置為圓形或多角形。所述的同時拉制八根硅芯的高頻感應(yīng)加熱線圈結(jié)構(gòu)，所述高頻感應(yīng)加熱板與電流交叉片設(shè)置為一體，在高頻感應(yīng)加熱板與電流交叉片之間通過開槽形成冷卻介質(zhì)通道的連接槽；或高頻感應(yīng)加熱板與電流交叉片分別為獨立個體并與冷卻介質(zhì)通道連接。所述的同時拉制八根硅芯的高頻感應(yīng)加熱線圈結(jié)構(gòu)，所述高頻感應(yīng)加熱板和電流交叉片與冷卻介質(zhì)通道的下部側(cè)壁連接；或上部側(cè)壁連接；或中部側(cè)壁連接。所述的同時拉制八根硅芯的高頻感應(yīng)加熱線圈結(jié)構(gòu)，所述高頻感應(yīng)加熱板、電流交叉片、連接座和冷卻介質(zhì)通道通過焊接形成一體。所述的同時拉制八根硅芯的高頻感應(yīng)加熱線圈結(jié)構(gòu)，在連接座上設(shè)置的連接孔為至少一個。由于采用如上所述的技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下有益效果本發(fā)明所述的同時拉制八根硅芯的高頻感應(yīng)加熱線圈結(jié)構(gòu)，本發(fā)明將冷卻介質(zhì)通道設(shè)置在高頻感應(yīng)加熱板的中部，使得中部較熱區(qū)域得到更多的降溫，有效地克服了中部過熱現(xiàn)象的發(fā)生，而且磁力線并不會減弱；使用時將連接座連接的冷卻介質(zhì)通道接通冷卻介質(zhì)，地線連接片同時外接防止短路，在原料硅棒的端頭靠近本發(fā)明高頻感應(yīng)加熱板和冷卻介質(zhì)通道下面時，在原料硅棒的端頭部位融化后，籽晶夾頭帶著籽晶下降，使籽晶通過八個拉制孔后插入原料棒的熔化區(qū)，然后提升籽晶，原料棒上部的熔化液體會跟隨籽晶上升，其原料棒下部的下軸也相應(yīng)跟隨同步緩慢上升；由于原料棒的端部可能不太平整；所以需要控制原料棒的上升速度以實現(xiàn)受熱均勻的效果；原料硅棒上部的熔化區(qū)在籽晶的粘和帶動并通過拉制孔后，由于磁力線的減弱而冷凝，便形成一個新的柱型晶體；本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單，使用壽命較長等優(yōu)點。

圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的連接座和冷卻 介質(zhì)通道立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的高頻感應(yīng)加熱板立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明的電流交叉片立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、地線連接片；2、拉制孔；3、管道折彎；4、環(huán)狀斜面；5、“米”字形中間開口 ；6、高頻感應(yīng)加熱板；7、電流交叉片；8、冷卻介質(zhì)通道；9、連接座；10、連接孔；11、“米”字形槽；12、開口槽；13、電流交叉斜開口。
具體實施方式通過下面的實施例可以更詳細(xì)的解釋本發(fā)明，公開本發(fā)明的目的旨在保護(hù)本發(fā)明范圍內(nèi)的一切變化和改進(jìn)，本發(fā)明并不局限于下面的實施例；結(jié)合附圖I 4中所述的同時拉制八根硅芯的高頻感應(yīng)加熱線圈結(jié)構(gòu)，包括高頻感應(yīng)加熱板6、拉制孔2、冷卻介質(zhì)通道8、電流交叉片7和連接座9 ;其中高頻感應(yīng)加熱板6呈圓形，在圓形高頻感應(yīng)加熱板6的中部設(shè)有“米”字形槽11，“米”字形槽11的其中七個端部與高頻感應(yīng)加熱板6的外緣留有間距，“米”字形槽11的另一端部為貫通至高頻感應(yīng)加熱板的外緣形成開口槽12，八個拉制孔2分別設(shè)置在“米”字形槽11的每兩個外延伸槽之間，在高頻感應(yīng)加熱板6的除了開口槽12以外任意外緣面上設(shè)有地線連接片I ;所述冷卻介質(zhì)通道8呈“米”字形結(jié)構(gòu)，也就是由冷卻介質(zhì)通道8折彎成兩冷卻介質(zhì)通道8并行的“米”字形八個端頭的結(jié)構(gòu)，在其中的七個冷卻介質(zhì)通道8端頭分別由管道折彎3聯(lián)通，在下部的冷卻介質(zhì)通道8端部為兩個獨立的管口，“米”字形結(jié)構(gòu)冷卻介質(zhì)通道8中部間隙形成“米”字形中間開口 5 ;由“米”字形中間開口 5形成電流的引導(dǎo)線路，使得電流順沿冷卻介質(zhì)通道8運(yùn)行，所述電流在走近路時必然經(jīng)過高頻感應(yīng)加熱板6并在拉制孔2兩側(cè)通過并匯合；電流交叉片7為長方形，在長方形電流交叉片7的中部設(shè)有貫通的電流交叉斜開口13，由貫通的電流交叉斜開口 13使所述電流交叉片7成為兩個獨立個體；所述連接座9上設(shè)有冷卻介質(zhì)通道8插入口，在冷卻介質(zhì)通道8插入口的外側(cè)設(shè)有連接孔10 ;冷卻介質(zhì)通道8的外緣與高頻感應(yīng)加熱板6的“米”字形槽11內(nèi)面吻配且連接為一體，冷卻介質(zhì)通道8下端部的兩獨立管口分別連接連接座9上的冷卻介質(zhì)通道8插入口，在下部的兩并列冷卻介質(zhì)通道8之間設(shè)有電流交叉片7，電流交叉片7中部設(shè)置的電流交叉斜開口 13確保了電流在所述電流交叉斜開口 13形成交叉，使得原料棒均勻受熱。本發(fā)明為了克服趨膚效應(yīng)問題，通過將高頻感應(yīng)加熱板6設(shè)置為較薄的板體，并在拉制孔2的上部或下部孔口處設(shè)有環(huán)狀斜面4來引導(dǎo)電流，克服了趨膚效應(yīng)時電流會在高頻感應(yīng)加熱板6的上下表面運(yùn)行，使得硅芯在拉制過程中到達(dá)拉制孔2中部時出現(xiàn)的結(jié)晶現(xiàn)象，避免了當(dāng)硅芯在拉制時的融化-結(jié)晶-融化必然導(dǎo)致硅芯結(jié)晶斷裂的后果，所以拉制孔2的環(huán)狀斜面4就是為了克服趨膚效應(yīng)；所述拉制孔2設(shè)置為圓形或多角形。本發(fā)明考慮到高頻感應(yīng)加熱板6與冷卻介質(zhì)通道8的連接問題，所采用的方案包含直接在所述高頻感應(yīng)加熱板6上切割出“米”字形槽11，其中的電流交叉片7處采用斜切害I]，使得所述高頻感應(yīng)加熱板6與電流交叉片7為一體；另一方案為將高頻感應(yīng)加熱板6和電流交叉片7分別設(shè)置為獨立個體，并通過焊接與冷卻介質(zhì)通道8連接形成一體。
本發(fā)明所述高頻感應(yīng)加熱板6和電流交叉片7與冷卻介質(zhì)通道8的下部側(cè)壁連接；或上部側(cè)壁連接；或中部側(cè)壁連接；也就是高頻感應(yīng)加熱板6和電流交叉片7與冷卻介質(zhì)通道8的連接方式不受局限；但是最終要實現(xiàn)高頻感應(yīng)加熱板6、電流交叉片7、連接座9、冷卻介質(zhì)通道8并包含地線連接片I通過焊接形成一體，其中高頻感應(yīng)加熱板6和地線連接片I也可在切割時直接形成一體；其中在連接座9上設(shè)置的連接孔10為至少一個，優(yōu)選兩個。實施本發(fā)明所述的同時拉制八根硅芯的高頻感應(yīng)加熱線圈結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的設(shè)計初衷是通過這兩年對于專利CN101457390的使用，發(fā)現(xiàn)了在所述專利內(nèi)孔周圍的電流運(yùn)行較好，但是由于冷卻介質(zhì)通道8設(shè)置在外部，中部相應(yīng)的較熱，金屬在高溫環(huán)境下出現(xiàn)疲勞，材質(zhì)發(fā)生改變，最終出現(xiàn)了由中心部位損壞；并且如上述專利申請文件圖中所示的結(jié)構(gòu)，電流在環(huán)繞外圍的七個內(nèi)孔運(yùn)行時，會出現(xiàn)中部內(nèi)孔的電流運(yùn)行較多，使得中部內(nèi)孔的溫度也遠(yuǎn)高于外圍的七個內(nèi)孔“也就是多路電流的集中效應(yīng)”;本發(fā)明將冷卻介質(zhì)通道8設(shè)置在中部后，使得上述問題得到了有效克服。通過在中部設(shè)置的冷卻介質(zhì)通道8對于相對中部較高的溫度得到緩解，而且磁力線并不會減弱，使用時將連接座9連接的冷卻介質(zhì)通道8接通冷卻介質(zhì)，其中一個為冷卻介質(zhì)進(jìn)口、另一個為冷卻介質(zhì)出口，地線連接片I同時外接防止短路，冷卻介質(zhì)通道8的“米”字形設(shè)置其主要功能是為了使高頻電流在“米”字形中間開口 5處能形成借用或交叉使原料棒均勻受熱，并且可以實現(xiàn)輔助化料的作用；在原料硅棒的端頭靠近本發(fā)明高頻感應(yīng)加熱板6和冷卻介質(zhì)通道8下面時，在原料硅棒的端頭部位融化后，籽晶夾頭帶著籽晶下降，使籽晶通過八個拉制孔2后插入原料棒的熔化區(qū)，然后提升籽晶，原料棒上部的熔化液體會跟隨籽晶上升，其原料棒下部的下軸也相應(yīng)跟隨同步緩慢上升，但是其原料棒不得與高頻感應(yīng)加熱板6和冷卻介質(zhì)通道8下面接觸；因為原料棒的端部可能不太平整；所以需要控制原料棒的上升速度，但要盡可能的使原料硅棒靠近高頻感應(yīng)加熱板6和冷卻介質(zhì)通道8下面；以實現(xiàn)受熱均勻的效果；原料硅棒上部的熔化區(qū)在籽晶的粘和帶動并通過拉制孔2后，由于磁力線的減弱而冷凝，便形成一個新的柱型晶體，其籽晶夾頭夾帶籽晶緩慢上升，便可形成所需長度的成品硅芯。以上內(nèi)容中未細(xì)述部份為現(xiàn)有技術(shù)，故未做細(xì)述。
權(quán)利要求
1.一種同時拉制八根硅芯的高頻感應(yīng)加熱線圈結(jié)構(gòu)，其特征是包括高頻感應(yīng)加熱板(6)、拉制孔(2)、冷卻介質(zhì)通道(8)、電流交叉片(7)和連接座(9) 其中高頻感應(yīng)加熱板(6)呈圓形，在圓形高頻感應(yīng)加熱板￠)的中部設(shè)有“米”字形槽(11)，“米”字形槽(11)的七個端部與高頻感應(yīng)加熱板￠)的外緣留有間距，“米”字形槽(11)的另一根下端部為貫通至高頻感應(yīng)加熱板￠)的外緣形成開口槽(12)，八個拉制孔(2)分別設(shè)置在“米”字形槽(11)的每兩個外延伸槽之間； 所述冷卻介質(zhì)通道(8)呈“米”字形結(jié)構(gòu)，也就是由冷卻介質(zhì)通道(8)折彎成兩冷卻介質(zhì)通道⑶并行的“米”字形八個端頭的結(jié)構(gòu)，在其中的七個冷卻介質(zhì)通道⑶端頭分別由管道折彎(3)聯(lián)通，在下部的冷卻介質(zhì)通道(8)端部為兩個獨立的管口，“米”字形結(jié)構(gòu)冷卻介質(zhì)通道(8)中部間隙形成“米”字形中間開口(5)； 電流交叉片(7)為長方形，在長方形電流交叉片(7)的中部設(shè)有貫通的電流交叉斜開口 (13)； 所述連接座(9)上設(shè)有冷卻介質(zhì)通道(8)插入口，在冷卻介質(zhì)通道(8)插入口的外側(cè)設(shè)有連接孔(10)； 冷卻介質(zhì)通道(8)的外緣與高頻感應(yīng)加熱板￠)的“米”字形槽(11)內(nèi)面吻配且連接為一體，冷卻介質(zhì)通道(8)下端部的兩獨立管口分別連接連接座(9)上的冷卻介質(zhì)通道(8)插入口，在下部的兩并列冷卻介質(zhì)通道(8)之間設(shè)有電流交叉片(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的同時拉制八根硅芯的高頻感應(yīng)加熱線圈結(jié)構(gòu)，其特征是在高頻感應(yīng)加熱板出)的任意外緣面上設(shè)有地線連接片(I)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的同時拉制八根硅芯的高頻感應(yīng)加熱線圈結(jié)構(gòu)，其特征是在拉制孔(2)的上部或下部孔口處設(shè)有環(huán)狀斜面(4)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的同時拉制八根硅芯的高頻感應(yīng)加熱線圈結(jié)構(gòu)，其特征是所述拉制孔(2)設(shè)置為圓形或多角形。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的同時拉制八根硅芯的高頻感應(yīng)加熱線圈結(jié)構(gòu)，其特征是所述高頻感應(yīng)加熱板(6)與電流交叉片(7)設(shè)置為一體，在高頻感應(yīng)加熱板(6)與電流交叉片(7)之間通過開槽形成冷卻介質(zhì)通道(8)的連接槽；或高頻感應(yīng)加熱板(6)與電流交叉片(7)分別為獨立個體并與冷卻介質(zhì)通道(8)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的同時拉制八根硅芯的高頻感應(yīng)加熱線圈結(jié)構(gòu)，其特征是所述高頻感應(yīng)加熱板(6)和電流交叉片(7)與冷卻介質(zhì)通道(8)的下部側(cè)壁連接；或上部側(cè)壁連接；或中部側(cè)壁連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的同時拉制八根硅芯的高頻感應(yīng)加熱線圈結(jié)構(gòu)，其特征是所述高頻感應(yīng)加熱板出)、電流交叉片(7)、連接座(9)和冷卻介質(zhì)通道(8)通過焊接形成一體。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的同時拉制八根硅芯的高頻感應(yīng)加熱線圈結(jié)構(gòu)，其特征是在連接座(9)上設(shè)置的連接孔(10)為至少一個。
全文摘要
本發(fā)明屬于一種高頻線圈，尤其是涉及一種同時拉制八根硅芯的高頻感應(yīng)加熱線圈結(jié)構(gòu)，冷卻介質(zhì)通道(8)的外緣與高頻感應(yīng)加熱板(6)的“米”字形槽(11)內(nèi)面吻配且連接為一體，冷卻介質(zhì)通道(8)下端部的兩獨立管口分別連接連接座(9)上的冷卻介質(zhì)通道(8)插入口，在下部的兩并列冷卻介質(zhì)通道(8)之間設(shè)有電流交叉片(7)；本發(fā)明將冷卻介質(zhì)通道設(shè)置在高頻感應(yīng)加熱板的中部，使得中部較熱區(qū)域得到更多的降溫機(jī)會，有效地克服了中部過熱現(xiàn)象的發(fā)生，而且磁力線并不會減弱；本發(fā)明通過將八個拉制孔分別設(shè)置為孔口處具有環(huán)狀斜面；保證了原料棒的受熱均勻和防范趨膚效應(yīng)；本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單，使用壽命較長等優(yōu)點。
文檔編號C30B13/20GK102677148SQ20111007482
公開日2012年9月19日 申請日期2011年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月18日
發(fā)明者劉朝軒 申請人:洛陽金諾機(jī)械工程有限公司