CN101560690A - 直拉单晶炉热场用石墨埚帮 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种直拉单晶炉热场用石墨埚帮，包括埚托及放置在埚托上围成锅状的侧板，侧板由构成锅沿的直立部分和构成锅底的倾斜部分组成，其中的侧板由等分的2～6瓣组成，每瓣构成锅底的倾斜部分的下边沿设置成圆弧形缺口，侧板的各瓣的圆弧形缺口同心围成一圆口，并且该圆口与埚托同轴，圆口内设置有一上小下大的圆锥台形的底板，圆口的形状设置与底板的形状相适应。本发明的石墨埚帮适应了石英坩埚的加热变形以及发生墩埚事故时的膨胀变形，有效地提高了对石英坩埚的支撑能力，提高了石墨埚帮的使用寿命，降低了制作和使用成本。
Description
技术领域
本发明属于单晶设备技术领域，涉及一种直拉单晶炉热场用石墨埚帮。
背景技术
直拉单晶炉热场中，石墨埚帮是用来支撑和保护盛装多晶硅原料的石英坩埚的装置，一般由侧板及埚托组成。在直拉法(切克劳斯基法)工艺中，石英坩埚被放置于石墨埚帮构成的半球形空间内，然后再将多晶硅原料装入石英坩埚中，加热熔化。在整个拉晶过程中，炉内温度达1500℃-1600℃，石英坩埚在高温下会软化，而由侧板及埚托组成的石墨埚帮起到支撑石英坩埚及熔硅的作用，由于受重力、离心力、热应力的影响，当石英坩埚在高温下软化时，石墨埚帮也同时会产生变形，所以石墨埚帮使用一段时间之后，就会损坏报废，石墨埚帮的使用寿命都不理想。
墩埚事故，是指因停电、设备故障等原因导致满埚原料凝固在石墨埚帮内，造成生产报废的事故，由于硅凝固时体积要膨胀，因此石墨埚帮也会随之膨胀变形，所以出现这种事故对石墨埚帮的寿命影响很大。
石墨埚帮在直拉工艺中属于消耗品，在生产成本中占有较大的权重，提高埚帮使用寿命，对于降低生产成本具有非常重要的意义，设计良好的石墨埚帮结构，是提高石墨埚帮使用寿命的重要手段。
发明内容
本发明的目的是提供一种直拉单晶炉热场用石墨埚帮，解决了由于石英坩埚受热变形以及发生墩埚事故时，由于硅凝固体积膨胀而引起的石墨埚帮变形损坏的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种直拉单晶炉热场用石墨埚帮，包括埚托及放置在埚托上围成锅状的侧板，侧板由构成锅沿的直立部分和构成锅底的倾斜部分组成，所述的侧板由等分的2～6瓣组成，每瓣构成锅底的倾斜部分的下边沿设置成圆弧形缺口，侧板的各瓣的圆弧形缺口同心围成一圆口，并且该圆口与埚托同轴，所述的圆口内设置有一上小下大的圆锥台形的底板，圆口的形状设置与底板的形状相适应。
本发明的石墨埚帮，其特征还在于：
所述的埚托为一平底且斜面向上倾斜的圆锥型结构，埚托与底板的下表面保持水平接触，埚托与侧板各瓣的底部部分采用斜面配合，埚托的圆周外沿下表面设置有一圈凸台。
所述的底板的上端直径R1与侧板各瓣围成的整个埚帮的外径R2之比值R1∶R2为0.1～0.9。
所述的侧板由等分的4瓣组成。
本发明的直拉单晶炉热场用石墨埚帮，通过侧板、底板及埚托的结构配合，使得整个石墨埚帮适应了石英坩埚的加热变形以及发生墩埚事故时的膨胀变形，有效地提高了对石英坩埚的支撑能力，显著提高了石墨埚帮的使用寿命，降低了生产成本。
附图说明
图1是本发明石墨埚帮一种实施例的结构剖视图；
图2是图1的俯视图；
图3是本发明石墨埚帮在热场中的装配示意图。
图中，1.石墨加热器，2.电极护盖，3.电极螺栓，4.石墨电极，5.侧板，6.底板，7.埚托，8.石墨托杆，9.圆口，10.凸台。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
图1是本发明石墨埚帮实施例的结构示意图，包括埚托7及放置在埚托7上围成锅状的侧板5，侧板5由构成锅沿的直立部分和构成锅底的倾斜部分组成，侧板5可以由等分的2～6瓣组成，本发明给出了由4瓣组成的实施例，其中的每瓣构成锅底的倾斜部分的下边沿设置成圆弧形缺口，所有瓣的圆弧形缺口同心围成一圆口9，并且该圆口9与埚托7同轴，圆口9内设置有上小下大的圆锥台形的底板6，圆口9的形状设置与底板6的形状相适应。底板6的下表面与埚托7保持水平接触；埚托7与侧板5的各瓣的底部部分采用斜面配合模式，埚托7的圆周外沿下表面设置有一圈凸台10，类似“屋檐”状结构，该凸台10的结构在漏料发生时，能起到引导液体流向的作用，侧板5的各瓣与底板6的受力关系不是锁扣状态，在液体压力下有活动余地，有利于侧板5的各瓣自动适应熔硅压力，当墩埚事故发生时，有利于侧板5的各瓣自然沿径向向外退让。R1为底板6的上端直径，R2为侧板5围成的石墨埚帮外径，底板6的上端直径R1与整个埚帮的外径R2之比值，介于0.1-0.9之间。
图2是图1的俯视图，本发明的侧板5包括A、B、C、D四瓣，共同围成一个石墨埚帮，这样的组合可以将整个埚帮分解为更小的组成部件，由于埚底由侧板5的各瓣的缺口构成一个同轴的圆口9，径向线度尺寸距离从圆口9边缘到埚帮圆周，显著缩小了各组成部件的径向线度力臂，因而能够承受更大的压力，并且在制造工艺上也降低了大块原料的要求，可以采用小块原料，为降低成本提供了技术空间。
图3为本发明石墨埚帮在热场中的装配示意图。由侧板5、底板6、埚托7组成的石墨埚帮与石墨托杆8一起共同构成石英坩埚及原料支撑装置；石墨电极4通过电极螺栓3与石墨加热器1连接，电极螺栓3的端头设置有电极护盖2，石墨加热器1与石墨电极4组成加热装置。控制石墨托杆8即可实现石英坩埚及原料支撑装置在加热装置内部的升降，实现工艺要求。
本发明的石墨埚帮，其独特之处是摒弃现有的三瓣埚帮尖角配合方式，增加了底板6的设置，以之为中心，侧板5各瓣凭借自身重量与底板6直接配合于埚托7之上，实现聚散自如，化解压力的目的，既解决了石墨埚帮掉心问题(中心尖角处易损坏，称为掉心)，同时增强了石墨埚帮拼用的兼容性。另外将侧板5的瓣数增加到4个，从而实现了“化整为零”、“缩短力臂”的目的，同时缩小侧板5的侧面与底面厚度差异，大大减小了侧板侧面与底面的弧形R处热应力集中现象，很好的解决了在此处容易出现断裂的情况，显著延长了石墨埚帮的整体使用寿命，埚托7采用斜面设计，凭借侧板5各瓣自身重量自然聚合于埚托7之上，与底板6配合，达到了石墨埚帮聚散自如的目的；此斜坡状设计还扩大了热场装料空间，增加了装料量，在提高炉台生产效率方面具有积极意义。由于石墨部件自身重量、熔硅的重力作用及埚托的斜坡状结构，本发明的石墨埚帮组件自身能够聚合在一起，起到灵活支撑及帮衬石英坩埚的作用。
本发明的石墨埚帮，在墩埚事故发生时，面对硅的凝固膨胀，侧板5各瓣能够自然向外退让，从而化解径向压力，在一定程度上避开对侧板5的损伤。由于底板6的剖面形状采用上小下大的锥形圆台结构，各个侧板与底板的受力关系不是锁扣状态，因此在承受熔硅压力时，侧板5各瓣能够有微量的活动余地，可以作到对液体压力的自动适应(因为石英坩埚在高温下会软化)，从而改善埚帮的受力情况。
本发明的石墨埚帮，使得整个石墨埚帮适应了石英坩埚的加热变形以及发生墩埚事故时的膨胀变形，有效地提高了对石英坩埚的支撑能力，既能够有效提高石墨埚帮的使用寿命，又由于缩小了各部件的线度尺寸，可以使用更小块的石墨料加工出石墨埚帮，降低了制作和使用成本。
Claims (4)
1.一种直拉单晶炉热场用石墨埚帮，包括埚托(7)及放置在埚托(7)上围成锅状的侧板(5)，侧板(5)由构成锅沿的直立部分和构成锅底的倾斜部分组成，其特征在于：所述的侧板(5)由等分的2～6瓣组成，每瓣构成锅底的倾斜部分的下边沿设置成圆弧形缺口，侧板(5)的各瓣的圆弧形缺口同心围成一圆口(9)，并且该圆口(9)与埚托(7)同轴，所述的圆口(9)内设置有一上小下大的圆锥台形的底板(6)，圆口(9)的形状设置与底板(6)的形状相适应。
2.根据权利要求1所述的石墨埚帮，其特征是：所述的埚托(7)为一平底且斜面向上倾斜的圆锥型结构，埚托(7)与底板(6)的下表面保持水平接触，埚托(7)与侧板(5)各瓣的底部部分采用斜面配合，埚托(7)的圆周外沿下表面设置有一圈凸台(10)。
3.根据权利要求1所述的石墨埚帮，其特征是：所述的底板(6)的上端直径R1与侧板(5)各瓣围成的整个埚帮的外径R2之比值R1∶R2为0.1～0.9。
4.根据权利要求1所述的石墨埚帮，其特征是：所述的侧板(5)由等分的4瓣组成。
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| CNA2009103028972A CN101560690A (zh) | 2009-06-03 | 2009-06-03 | 直拉单晶炉热场用石墨埚帮 |
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Publications (1)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104499044A (zh) * | 2014-12-16 | 2015-04-08 | 湖南博云新材料股份有限公司 | 一种炭/炭坩埚及其生产方法 |
| WO2023011592A1 (zh) * | 2021-08-05 | 2023-02-09 | 隆基绿能科技股份有限公司 | 一种埚帮组件及单晶炉热场 |
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2009
- 2009-06-03 CN CNA2009103028972A patent/CN101560690A/zh active Pending
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| CN104499044B (zh) * | 2014-12-16 | 2017-10-27 | 湖南博云新材料股份有限公司 | 一种炭/炭坩埚及其生产方法 |
| WO2023011592A1 (zh) * | 2021-08-05 | 2023-02-09 | 隆基绿能科技股份有限公司 | 一种埚帮组件及单晶炉热场 |
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