一種單晶爐熱場(chǎng)石墨電極及單晶爐的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種單晶爐熱場(chǎng)石墨電極及單晶爐，單晶爐熱場(chǎng)石墨電極包括石墨電極本體，所述石墨電極本體的上部在外圓周設(shè)有徑向凸起的硅液遮擋部(6)；所述硅液遮擋部(6)具有向下方傾斜的硅液導(dǎo)流斜面(7)；所述硅液遮擋部(6)呈錐臺(tái)形，其錐底直徑大于石墨電極本體的直徑，其錐面形成所述硅液導(dǎo)流斜面(7)。該石墨電極在發(fā)生漏硅事故后，可防止硅液流到爐底壓片上，從而保護(hù)了單晶爐爐底，防止了爆炸事故的發(fā)生，保證了單晶爐的安全運(yùn)行。本實(shí)用新型還公開了設(shè)有所述石墨電極的單晶爐。
【專利說明】一種單晶爐熱場(chǎng)石墨電極及單晶爐

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及單晶硅加工制造【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是單晶爐的熱場(chǎng)石墨電極。本實(shí)用新型還涉及設(shè)有所述石墨電極的單晶爐。

【背景技術(shù)】
[0002]單晶爐是在惰性氣體環(huán)境中，采用石墨電阻加熱器，將硅材料熔化，并采用直拉法生長(zhǎng)無(wú)錯(cuò)位單晶的設(shè)備。
[0003]請(qǐng)參考圖1，圖1為現(xiàn)有技術(shù)中一種單晶爐的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0004]單晶爐一般主要由石英堝1、石墨堝2、加熱器3、石墨電極4等部件構(gòu)成，其中，石英堝I的材質(zhì)為二氧化硅，用于盛放硅料，石墨堝2是單晶爐熱場(chǎng)的重要組成部分之一，在高溫的狀態(tài)下支撐石英堝I，并起到保護(hù)石英堝I的作用，加熱器3為發(fā)熱部件，其通過加熱器腳與石墨電極4的連接固定在石墨電極4上，石墨電極4是連接單晶爐銅電極與加熱器腳的部件，分為主電極和輔助電極，主電極的作用是導(dǎo)電，輔助電極的作用是支撐加熱器。
[0005]單晶爐的爐底板5采用不銹鋼材質(zhì)，并設(shè)有雙層水冷結(jié)構(gòu)，位于單晶爐熱場(chǎng)最底層的下方。
[0006]單晶爐在運(yùn)行時(shí)爐內(nèi)為高溫環(huán)境，會(huì)使一部分硅汽化，導(dǎo)致熱場(chǎng)內(nèi)的石墨堝2與硅蒸氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，長(zhǎng)時(shí)間使用后石墨堝2的強(qiáng)度會(huì)降低，可能會(huì)斷裂。
[0007]石墨堝2斷裂后會(huì)導(dǎo)致石墨堝2內(nèi)部的石英堝I破裂，硅液從石英堝I中流出，沿石墨堝2斷裂處流下，發(fā)生硅泄漏事故。因石墨電極4位于石墨堝2正下方，硅液會(huì)從石墨堝2中流到石墨電極4上，最終可能會(huì)流到石墨電極4底部的爐底板5上，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)損壞爐底板5。如果爐底板5被高溫的硅液損壞，則其內(nèi)部的冷卻水會(huì)溢出，溢出的冷卻水在高溫下汽化，導(dǎo)致爐內(nèi)壓力劇增發(fā)生爆炸事故。
[0008]因此，如何防止單晶爐因硅泄漏而損壞爐底板，是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的技術(shù)問題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0009]本實(shí)用新型的第一目的是提供一種單晶爐熱場(chǎng)石墨電極。該石墨電極在發(fā)生漏硅事故后，可防止硅液流到爐底壓片上，從而保護(hù)了單晶爐爐底，防止了爆炸事故的發(fā)生。
[0010]本實(shí)用新型的第二目的是提供一種設(shè)有所述石墨電極的單晶爐。
[0011]為實(shí)現(xiàn)上述第一目的，本實(shí)用新型提供一種單晶爐熱場(chǎng)石墨電極，包括石墨電極本體，所述石墨電極本體的上部在外圓周設(shè)有徑向凸起的娃液遮擋部。
[0012]優(yōu)選地，所述硅液遮擋部具有向下方傾斜的硅液導(dǎo)流斜面。
[0013]優(yōu)選地，所述硅液遮擋部呈錐臺(tái)形，其錐底直徑大于石墨電極本體的直徑，其錐面形成所述硅液導(dǎo)流斜面。
[0014]優(yōu)選地，所述石墨電極本體為分體式結(jié)構(gòu)，包括上下對(duì)接的石墨電極上半體和石墨電極下半體。
[0015]優(yōu)選地，所述石墨電極上半體與石墨電極下半體通過螺紋結(jié)構(gòu)相對(duì)接。
[0016]優(yōu)選地，所述石墨電極下半體的頂部設(shè)有螺紋柱，所述石墨電極上半體的底部設(shè)有與所述螺紋柱相配合的螺紋孔。
[0017]優(yōu)選地，所述硅液導(dǎo)流斜面上開設(shè)有硅液導(dǎo)流槽。
[0018]為實(shí)現(xiàn)上述第二目的，本實(shí)用新型提供一種單晶爐，包括石英堝、石墨堝、加熱器、石墨電極及爐底板，所述石墨電極為上述任一項(xiàng)所述的單晶爐熱場(chǎng)石墨電極。
[0019]優(yōu)選地，所述石墨電極外圍設(shè)有石英護(hù)套和石墨護(hù)套，所述硅液遮擋部的直徑大于等于所述石墨護(hù)套的直徑。
[0020]優(yōu)選地，所述硅液遮擋部的底部與所述石墨護(hù)套的頂部相貼合或保持一定間距。
[0021]本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，對(duì)石墨電極的結(jié)構(gòu)作了進(jìn)一步改進(jìn)，在石墨電極本體的基礎(chǔ)上，其上部沿外圓周增加有徑向凸起的硅液遮擋部，從而使石墨電極具有硅液遮擋功能。當(dāng)發(fā)生漏硅事故后，在硅液遮擋部位的遮擋作用下，硅液不會(huì)沿石墨電極流到爐底板上，而是流到耐熱并能夠吸附硅液的爐底壓片上，從而保護(hù)了單晶爐的爐底板，有效的防止了爆炸事故的發(fā)生。
[0022]本實(shí)用新型提供的單晶爐設(shè)有所述單晶爐熱場(chǎng)石墨電極，由于所述單晶爐熱場(chǎng)石墨電極具有上述技術(shù)效果，設(shè)有該單晶爐熱場(chǎng)石墨電極的單晶爐也具備相應(yīng)的技術(shù)效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中一種單晶爐的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為本實(shí)用新型所提供單晶爐熱場(chǎng)石墨電極的一種【具體實(shí)施方式】的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3為本實(shí)用新型所提供單晶爐熱場(chǎng)石墨電極的第二種【具體實(shí)施方式】的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4為本實(shí)用新型所提供單晶爐熱場(chǎng)石墨電極的第三種【具體實(shí)施方式】的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖5為本實(shí)用新型所提供單晶爐的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖6為圖5中A部位的局部放大示意圖。
[0029]圖中:
[0030]1.石英堝2.石墨堝3.加熱器4.石墨電極41.石墨電極上半體42.石墨電極下半體5.爐底板6.硅液遮擋部7.硅液導(dǎo)流斜面8.石英護(hù)套9.石墨護(hù)套10.護(hù)盤壓片

【具體實(shí)施方式】
[0031]為了使本【技術(shù)領(lǐng)域】的人員更好地理解本實(shí)用新型方案，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0032]請(qǐng)參考圖2，圖2為本實(shí)用新型所提供單晶爐熱場(chǎng)石墨電極的一種【具體實(shí)施方式】的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]在一種【具體實(shí)施方式】中，本實(shí)用新型所提供的單晶爐熱場(chǎng)石墨電極4為分體式結(jié)構(gòu)，包括上下對(duì)接的石墨電極上半體41和石墨電極下半體42。
[0034]石墨電極上半體41與石墨電極下半體42通過螺紋結(jié)構(gòu)相對(duì)接。具體地，石墨電極下半體42的頂部設(shè)有螺紋柱，石墨電極上半體41的底部設(shè)有螺紋孔，兩者通過螺紋柱與螺紋孔的配合相連接。當(dāng)然，上述螺紋柱和螺紋孔的位置也可以互換，即螺紋柱位于石墨電極上半體41，螺紋孔位于石墨電極下半體42。
[0035]石墨電極上半體41的上部呈錐臺(tái)形,其在加工制造石墨電極上半體時(shí)一體成型。該錐臺(tái)部沿石墨電極上半體的外圓周徑向凸起，形成類似于“傘”狀的硅液遮擋部6，其錐底直徑大于石墨電極本體的直徑，其錐面形成向下方傾斜的硅液導(dǎo)流斜面7。
[0036]為進(jìn)一步提高硅液導(dǎo)流斜面7的導(dǎo)流性能，還可以在硅液導(dǎo)流斜面7上沿順勢(shì)方向開設(shè)硅液導(dǎo)流槽(圖中未示出)。
[0037]石墨電極4分為上、下兩部分，在安裝使用時(shí)，先安裝石墨電極下半體42，然后依次安裝電極的石英護(hù)套8、石墨護(hù)套9，最后再安裝石墨電極上半體41。將石墨電極4改為分體式結(jié)構(gòu)，減小了加工石墨材料的外形尺寸，降低了備件的采購(gòu)費(fèi)用，具有設(shè)計(jì)合理、操作簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)。
[0038]硅液遮擋部6不僅可以位于石墨電極本體的最上端，還可以位于上端靠下的位置(見圖3)，其形狀、向外凸起的尺寸、導(dǎo)流斜面的角度等，都可以根據(jù)實(shí)際安裝需要進(jìn)行調(diào)整(見圖4)。
[0039]請(qǐng)參考圖5、圖6，圖5為本實(shí)用新型所提供單晶爐的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為圖5中A部位的局部放大示意圖。
[0040]如圖所示，除了單晶爐熱場(chǎng)石墨電極，本實(shí)用新型還提供一種單晶爐，主要由石英堝1、石墨堝2、加熱器3、石墨電極4及爐底板5等構(gòu)成，其中石墨電極4采用上文所述的單晶爐熱場(chǎng)石墨電極。
[0041]加熱器3的加熱器腳連接石墨電極4的頂部，石墨電極4的底部連接單晶爐銅電極。
[0042]石墨電極4外圍設(shè)有石英護(hù)套8和石墨護(hù)套9，其硅液遮擋部6的直徑大于等于石墨護(hù)套9的直徑，硅液遮擋部6的底部與石墨護(hù)套9的頂部保持一定間距。
[0043]由于增加有硅液遮擋部6及硅液導(dǎo)流斜面7，當(dāng)發(fā)生硅泄漏事故后，硅液會(huì)沿石墨電極4的硅液導(dǎo)流斜面7流到單晶爐的護(hù)盤壓片10上，由于護(hù)盤壓片10下方有多層軟碳?xì)?，軟碳?xì)帜芪酱罅苛鞯阶o(hù)盤壓片10上的硅液，減小了泄漏出的硅液對(duì)單晶爐的損害，有效的防止了硅液沿石墨電極4流到爐底板5上，防止了單晶爐爆炸事故的發(fā)生，提高了單晶爐生產(chǎn)的安全性。
[0044]當(dāng)然，上述實(shí)施例僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選方案，具體并不局限于此，在此基礎(chǔ)上可根據(jù)實(shí)際需要作出具有針對(duì)性的調(diào)整，從而得到不同的實(shí)施方式。例如，硅液遮擋部6的底部與石墨護(hù)套9的頂部相貼合等等。由于可能實(shí)現(xiàn)的方式較多，這里就不再一一舉例說明。
[0045]以上對(duì)本實(shí)用新型所提供的單晶爐熱場(chǎng)石墨電極及單晶爐進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本實(shí)用新型的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本實(shí)用新型的核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種單晶爐熱場(chǎng)石墨電極，包括石墨電極本體，其特征在于，所述石墨電極本體的上部在外圓周設(shè)有徑向凸起的硅液遮擋部(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單晶爐熱場(chǎng)石墨電極，其特征在于，所述硅液遮擋部(6)具有向下方傾斜的硅液導(dǎo)流斜面(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單晶爐熱場(chǎng)石墨電極，其特征在于，所述硅液遮擋部(6)呈錐臺(tái)形，其錐底直徑大于石墨電極本體的直徑，其錐面形成所述硅液導(dǎo)流斜面(7)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的單晶爐熱場(chǎng)石墨電極，其特征在于，所述石墨電極本體為分體式結(jié)構(gòu)，包括上下對(duì)接的石墨電極上半體(41)和石墨電極下半體(42)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的單晶爐熱場(chǎng)石墨電極，其特征在于，所述石墨電極上半體(41)與石墨電極下半體(42)通過螺紋結(jié)構(gòu)相對(duì)接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的單晶爐熱場(chǎng)石墨電極，其特征在于，所述石墨電極下半體(42)的頂部設(shè)有螺紋柱，所述石墨電極上半體(41)的底部設(shè)有與所述螺紋柱相配合的螺紋孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的單晶爐熱場(chǎng)石墨電極，其特征在于，所述硅液導(dǎo)流斜面(7)上開設(shè)有硅液導(dǎo)流槽。
8.一種單晶爐，包括石英堝(I)、石墨堝(2)、加熱器(3)、石墨電極(4)及爐底板(5)，其特征在于，所述石墨電極(4)為上述權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的單晶爐熱場(chǎng)石墨電極。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的單晶爐，其特征在于，所述石墨電極(4)外圍設(shè)有石英護(hù)套(8)和石墨護(hù)套(9)，所述硅液遮擋部(6)的直徑大于等于所述石墨護(hù)套(9)的直徑。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的單晶爐，其特征在于，所述硅液遮擋部(6)的底部與所述石墨護(hù)套(9)的頂部相貼合或保持一定間距。
【文檔編號(hào)】C30B15/00GK203834050SQ201420256095
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年5月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月19日
【發(fā)明者】白劍銘 申請(qǐng)人:英利能源（中國(guó)）有限公司