CN101723575B - 石英玻璃热顶成型的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种石英玻璃热顶成型的方法，将热顶头置于加热后的石英玻璃熔体的下方，采用垂直热顶的方法制备石英玻璃厚壁管。热顶过程中，热顶头固定，利用石英玻璃熔体重力和热顶头的支撑力实现热顶；利用石英玻璃熔体的表面张力对热顶头进行自动对心；石英玻璃熔体通过中频感应炉进行加热。可以减少水平热顶弯曲与偏壁现象，且对设备的精度要求较低。

Description

石英玻璃热顶成型的方法
技术领域
本发明涉及一种石英玻璃加工技术，尤其涉及一种石英玻璃热顶成型的方法。
背景技术
石英玻璃广泛应用于光纤通讯、微电子、半导体、太阳能、航天和激光与新型光源等技术领域。
光纤通讯和集成电路作为信息产业的关键和国民经济信息化的基础，越来越受到信息产业界的高度重视，对用于生产大直径扩散管的原材料——厚壁管及大尺寸石英玻璃管和法兰的需求越来越多。
现有技术中，制备石英玻璃厚壁管的方法主要有：
一种是，采用天然石英原料在制坨设备(氢氧焰气炼熔制、等离子熔炼)上直接制备厚壁管。其缺点是所制备的空心管内径太小(一般在60mm以下)，壁厚太厚(一般在100mm左右)，需再经过两次扩管才能达到大规模集成电路用大规格石英玻璃扩散管的要求，且工序复杂，对装备的各方面要求极高，能源(电耗)极大。
另一种是，采用热顶技术，这是目前生产厚壁管主要的方法。
如图1所示，现有技术中的热顶技术一般采用水平热顶的技术，包括热源1、顶杆2、钻头3、托具4等，热源1采用电热元件加热。先用天然石英原料在制坨设备制备实心石英坨5，然后采用热顶技术制备厚壁管6。
上述现有技术至少存在以下缺点：
对设备的精度要求极高，且因顶杆2长因重力易产生弯曲造成厚壁管的偏心。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以减少水平热顶弯曲现象，且对设备的精度要求较低的石英玻璃热顶成型的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的石英玻璃热顶成型的方法，包括：
将热顶头置于加热后的石英玻璃熔体的下方，采用垂直热顶的方法制备石英玻璃厚壁管。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的石英玻璃热顶成型的方法，由于将热顶头置于加热后的石英玻璃熔体的下方，采用垂直热顶的方法制备石英玻璃厚壁管，可以减少水平热顶弯曲与偏壁现象，且对设备的精度要求较低。
附图说明
图1为现有技术中石英玻璃热顶设备的结构示意图；
图2为本发明中石英玻璃热顶成型的设备的结构示意图；
图3为本发明中顶杆底部蘑菇坑的结构示意图；
图4为本发明中蘑菇头的结构示意图。
具体实施方式
本发明的石英玻璃热顶成型的方法，其较佳的具体实施方式是：
将热顶头置于加热后的石英玻璃熔体的下方，采用垂直热顶的方法制备石英玻璃厚壁管。热顶过程中，热顶头固定，利用石英玻璃熔体重力和热顶头的支撑力实现热顶。
热顶过程中，可以向下拉拔石英玻璃熔体的下端。
热顶过程中，可以利用石英玻璃熔体的表面张力对热顶头进行自动对心。
石英玻璃熔体可以通过中频感应炉进行加热。
实现本发明的石英玻璃热顶成型的方法所用的设备的具体实施例：
如图2所示，包括坩埚12，坩埚12的下部设有坩埚台14，坩埚台14的中部设有出料口；
出料口的下方竖直设有顶杆16，顶杆16的上部设有热顶头21，热顶头21置于出料口中，且热顶头21的外壁与出料口的内壁之间留有出料间隙。出料间隙的下方可以根据需要设有抓料拉制器17。
具体热顶头21的外壁可以为锥形，出料口的内壁可以为与锥形相吻合的倒锥形，锥形与倒锥形之间形成一周均匀的出料间隙。
坩埚12的外部可以设有中频感应炉11，或其它的加热装置。
热顶过程中，石英坨13在坩埚12内被加热熔化后，利用熔体重力和热顶头21支撑力，熔体自出料间隙向下拉出，实现厚壁管成型，可以减少水平热顶弯曲现象。
顶杆16可以设有自动对心装置，自动对心装置包括设于顶杆16底部的万向调整装置19和设于顶杆16中部的导向套18。
如图3、图4所示，万向调整装置19可以包括蘑菇头23，顶杆16的底部设有蘑菇坑22，蘑菇头23顶入所述蘑菇坑22中。也可以采用其它的万向连接装置。
导向套18和蘑菇头23至少有一个在水平方向留有活动量。
其实现自动对心的原理是：
热顶过程中，熔体自出料间隙向下拉出的过程中，由于表面张力的作用，熔体将热顶头21向出料口的中间推动，在这种推动力的作用下，自动对心装置通过顶杆底部万向连接以及底部或中部的水平方向活动量实现自动对心，使厚壁管成型均匀。
本发明的石英玻璃热顶成型的方法，还可以包括立柱导轨20，导向套18、蘑菇头23和抓料拉制器17可以设于立柱导轨20上。
本发明中，采用中频炉感应加热做热顶热源；采用垂直热顶技术，利用熔体重力和热头支撑力实现厚壁管成型，减少水平热顶弯曲现象；设计自动找心技术，通过自动对心装置实现热顶过程中热顶头自动找中心，避免偏壁现象；原始石英坨不需任何的表面加工处理，节约原材料、提高产品质量。
可以制备出大直径、高纯、内部无缺陷厚壁石英玻璃毛坯，形成稳定的加工工艺。可以实现厚壁石英玻璃管的生产，满足半导体、光纤等行业所需。
具体实施例中制备的热顶空心管尺寸：
外径达到340mm、内径200mm以下、偏壁≤5mm。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种石英玻璃热顶成型的方法，其特征在于，包括：
将热顶头置于加热后的石英玻璃熔体的下方，采用垂直热顶的方法制备石英玻璃厚壁管；
热顶过程中，所述热顶头固定，利用所述石英玻璃熔体重力和所述热顶头的支撑力实现热顶；
热顶过程中，利用所述石英玻璃熔体的表面张力对所述热顶头进行自动对心。
2.根据权利要求1所述的石英玻璃热顶成型的方法，其特征在于，热顶过程中，向下拉拔所述石英玻璃熔体的下端。
3.根据权利要求2所述的石英玻璃热顶成型的方法，其特征在于，所述石英玻璃熔体通过中频感应炉进行加热。
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