CN102691096A - 内外开口同时拉制多根硅芯的高频感应加热线圈结构 - Google Patents

Abstract

本发明属于一种高频线圈，尤其是涉及一种内外开口同时拉制多根硅芯的高频感应加热线圈结构，在至少三个内突出圆形通道和至少两个外突出圆形通道的内壁上分别连接具有拉制孔(6)的高频感应加热片(5)，其中一个双半圆通道(9)的内壁分别连接电流交叉片(8)的两侧且电流交叉斜开口(10)分别对应双半圆通道的内外开口，冷却介质进入口和冷却介质出口分别与两个连接座(12)的内侧孔连接；本发明通过将冷却介质通道设置为外部环绕一圈外突出圆形通道，内部设置一圈内突出圆形通道，不仅有效克服了中部的过热现象，而且合理的利用了空间布局，而且保证了磁力线并不会减弱。

Description

内外开口同时拉制多根硅芯的高频感应加热线圈结构

【技术领域】

本发明属于一种高频线圈，尤其是涉及一种可使电流均匀分布在拉制孔周围且通过冷却介质通道合理设置确保线圈温度较为均衡的高频线圈，具体涉及一种内外开口同时拉制多根硅芯或其它晶体材料的高频感应加热线圈结构。

【背景技术】

已知的硅芯或其它晶体材料大部分以区熔方式的加工工艺进行生产，现有的可同时生产多根硅芯及其它晶体材料的高频线圈结构，其工作原理如下：工作时通过给高频线圈通入高频电流和冷却介质，其中高频电流在高频线圈的上下面运行，冷却介质在环埋在高频线圈外围的冷却介质通道“冷却水道”内运行，在高频电流流经线圈时使高频线圈产生感应磁场，并由感应磁场对原料棒上部端头进行感应加热，同时冷却介质对高频线圈相邻的部分进行冷却，防止线圈因过热而熔化；通过高频线圈下面加热后的原料棒上端头达到熔化温度后形成融化区，在提升机构籽晶夹头上设置有籽晶，由籽晶穿过高频线圈内孔后与熔化后的原料棒上端头相粘合，待籽晶与熔化后所述原料棒融为一体时，而后由提升机构带动籽晶和柱形晶体通过内孔按照预定的速度上升，粘附在籽晶上的晶体在脱离高频线圈内孔后便会按照籽晶的晶体排列顺序进行结晶，并慢慢被提升起来形成具有一定形状的晶棒“也就是柱形晶体”，这个新的柱形晶体便是硅芯或其它材料晶体的制成品；柱形晶体再经过还原等工序形成所需产品。

需要说明的是目前高频线圈在电流经过时受到趋肤效应、电流走近路所产生的中部过热等现象的困扰，造成线圈的使用寿命降低；其中趋肤效应是指电流在高频线圈上运行时会沿着上下面行走；电流走近路是指电流通常会沿着最近的回路线行走；由于冷却水道设置在高频线圈的外围，使得高频线圈的中部受到电流走近路现象便会产生过高的温度，在长时间的高温环境下高频线圈的损坏便会由高频线圈的中部开始“主要是高温环境下材质发生的改变”，使高频线圈的使用寿命大幅度缩短。

发明人在先专利申请虽然说较好的实现了同时拉制多根硅芯或其它晶体材料，但是水路设置不合理的弊端也得以显现，为了进一步实现高频感应加热线圈的较长寿命，有必要对于水路进行改进和优化。

【发明内容】

为了实现所述发明目的，本发明提供了一种内外开口同时拉制多根硅芯的高频感应加热线圈结构，所述内外开口同时拉制多根硅芯的高频感应加热线圈结构冷却介质通道设置为外部环绕一圈外突出圆形通道，内部设置一圈内突出圆形通道，外突出圆形通道和内突出圆形通道通过连接通道联通形成相互贯通的结构形式，不仅有效克服了中部的过热现象，而且使中部较热区域得到更多的降温机会，由于是外突出圆形通道和内突出圆形通道交错设置，合理的利用了空间布局，而且保证了磁力线并不会减弱；本发明具有结构简单，拉制硅芯数量多，使用寿命较长等优点。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种内外开口同时拉制多根硅芯的高频感应加热线圈结构，包括冷却介质通道、高频感应加热片、电流交叉片、地线连接片和连接座；

所述冷却介质通道包含外突出圆形通道、内突出圆形通道、连接通道，所述至少三个内突出圆形通道呈圆形排列，在内突出圆形通道的外侧分别设有开口；所述至少两个外突出圆形通道和一个双半圆通道的内侧分别设有开口，且在至少三个内突出圆形通道的外围呈圆形交错排列；三个内突出圆形通道分别设置的两个开口与少两个外突出圆形通道和一个双半圆通道的内侧开口分别通过连接通道联通；在双半圆通道的外侧设有顺直延伸的两冷却介质通道，两冷却介质通道的端部一个为冷却介质进入口、另一个为冷却介质出口；

所述高频感应加热片的外缘分别与外突出圆形通道、内突出圆形通道内侧壁形状相同，在高频感应加热片的中部设有拉制孔；

所述电流交叉片的外缘与双半圆通道内侧壁形状相同，在电流交叉片的中部设有拉制孔，电流交叉斜开口由拉制孔分别贯通至双半圆通道的两开口处；

所述连接座为两个，在两个连接座的内侧分别设有连接冷却介质进入口和冷却介质出口的孔；

在外突出圆形通道、内突出圆形通道或连接通道的任意外部面上设有地线连接片；在至少三个内突出圆形通道和至少两个外突出圆形通道的内壁上分别连接具有拉制孔的高频感应加热片，其中一个双半圆通道的内壁分别连接电流交叉片的两侧且电流交叉斜开口分别对应双半圆通道的内外开口，冷却介质进入口和冷却介质出口分别与两个连接座的内侧孔连接。

所述的内外开口同时拉制多根硅芯的高频感应加热线圈结构，所述拉制孔的上部或下部孔口处设有环状斜面。

所述的内外开口同时拉制多根硅芯的高频感应加热线圈结构，所述拉制孔设置为圆形或多角形。

所述的内外开口同时拉制多根硅芯的高频感应加热线圈结构，在外突出圆形通道和内突出圆形通道上分别设置的高频感应加热片的对应开口一侧设有半环绕拉制孔的半圆槽，且所述半圆槽的圆形外侧设有开口。

所述的内外开口同时拉制多根硅芯的高频感应加热线圈结构，所述两个连接座外侧分别设有连接孔。

所述的内外开口同时拉制多根硅芯的高频感应加热线圈结构，两个连接座外侧设置的连接孔为至少一个。

所述的内外开口同时拉制多根硅芯的高频感应加热线圈结构，所述高频感应加热片与外突出圆形通道和内突出圆形通道的下部侧壁连接；或上部侧壁连接；或中部侧壁连接。

所述的内外开口同时拉制多根硅芯的高频感应加热线圈结构，所述的电流交叉片与双半圆通道的下部侧壁连接；或上部侧壁连接；或中部侧壁连接。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下有益效果：

本发明所述的内外开口同时拉制多根硅芯的高频感应加热线圈结构，本发明将冷却介质通道设置为外部环绕一圈外突出圆形通道，内部设置一圈内突出圆形通道，外突出圆形通道和内突出圆形通道通过连接通道联通形成相互贯通的结构形式，不仅有效克服了中部的过热现象，而且使中部较热区域得到更多的降温机会，由于是外突出圆形通道和内突出圆形通道交错设置，合理的利用了空间布局，而且保证了磁力线并不会减弱；使用时将连接座连接的冷却介质通道接通冷却介质，地线连接片同时外接防止短路，在原料硅棒的端头靠近本发明的冷却介质通道下面时，并原料硅棒的端头部位融化后，籽晶夹头带着籽晶下降，使籽晶通过多个拉制孔后插入原料棒的熔化区，然后提升籽晶，原料棒上部的熔化液体会跟随籽晶上升，其原料棒下部的下轴也相应跟随同步缓慢上升；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实现受热均匀的效果；原料硅棒上部的熔化区在籽晶的粘和带动并通过拉制孔后，由于磁力线的减弱而冷凝，便形成一个新的柱型晶体；本发明具有结构简单，使用寿命较长等优点。

【附图说明】

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的冷却介质通道结构示意图；

图3是本发明的高频感应加热片立体结构示意图；

图4是本发明的电流交叉片立体结构示意图；

图5是本发明的连接座立体结构示意图；

图中：1、外突出圆形通道；2、连接通道；3、内突出圆形通道；4、环状斜面；5、高频感应加热片；6、拉制孔；7、半圆槽；8、电流交叉片；9、双半圆通道；10、电流交叉斜开口；11、冷却介质通道；12、连接座；13、地线连接片；14、连接孔。

【具体实施方式】

通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切变化和改进，本发明并不局限于下面的实施例；

结合附图1～5中所述的内外开口同时拉制多根硅芯的高频感应加热线圈结构，包括冷却介质通道11、高频感应加热片5、电流交叉片8、地线连接片13和连接座12；所述冷却介质通道11包含外突出圆形通道1、内突出圆形通道3、连接通道2，所述至少三个内突出圆形通道3呈圆形排列，在内突出圆形通道3的外侧分别设有开口；所述至少两个外突出圆形通道1和一个双半圆通道9的内侧分别设有开口，且在至少三个内突出圆形通道3的外围呈圆形交错排列；三个内突出圆形通道3分别设置的两个开口与少两个外突出圆形通道1和一个双半圆通道9的内侧开口分别通过连接通道2联通；在双半圆通道9的外侧设有顺直延伸的两冷却介质通道11，两冷却介质通道11的端部一个为冷却介质进入口、另一个为冷却介质出口；

所述高频感应加热片5的外缘分别与外突出圆形通道1、内突出圆形通道3内侧壁形状相同，在高频感应加热片5的中部设有拉制孔6；所述电流交叉片8的外缘与双半圆通道9内侧壁形状相同，在电流交叉片8的中部设有拉制孔6，电流交叉斜开口10由拉制孔6分别贯通至双半圆通道9的两开口处；所述连接座12为两个，在两个连接座12的内侧分别设有连接冷却介质进入口和冷却介质出口的孔；

在外突出圆形通道1、内突出圆形通道3或连接通道2的任意外部面上设有地线连接片13；在至少三个内突出圆形通道3和至少两个外突出圆形通道1的内壁上分别连接具有拉制孔6的高频感应加热片5，其中一个双半圆通道9的内壁分别连接电流交叉片8的两侧且电流交叉斜开口10分别对应双半圆通道9的内外开口，冷却介质进入口和冷却介质出口分别与两个连接座12的内侧孔连接。

所述的内外开口同时拉制多根硅芯的高频感应加热线圈结构，所述拉制孔6的上部或下部孔口处设有环状斜面4；所述拉制孔6设置为圆形或多角形；在外突出圆形通道1和内突出圆形通道3上分别设置的高频感应加热片5的对应开口一侧设有半环绕拉制孔的半圆槽7，且所述半圆槽7的圆形外侧设有开口；所述两个连接座12外侧分别设有连接孔14；两个连接座12外侧设置的连接孔14为至少一个。

所述的内外开口同时拉制多根硅芯的高频感应加热线圈结构，所述高频感应加热片5与外突出圆形通道1和内突出圆形通道3的下部侧壁连接；或上部侧壁连接；或中部侧壁连接；所述的电流交叉片8与双半圆通道9的下部侧壁连接；或上部侧壁连接；或中部侧壁连接。

实施本发明所述的内外开口同时拉制多根硅芯的高频感应加热线圈结构，本发明的设计初衷是通过这两年对于在先专利申请的使用，发现了在所述专利内孔周围的电流运行较好，但是由于冷却介质通道11设置在外部，中部相应的较热，金属在高温环境下出现疲劳，材质发生改变，最终出现了由中心部位损坏现象的发生；本发明通过改进冷却介质通道11结构，使得上述问题得到了有效克服。

本发明通过在中部设置的内突出圆形通道3对于相对中部较高的温度得到缓解，而且磁力线并不会减弱，使用时将连接座12连接的冷却介质通道11的冷却介质进入口和冷却介质出口接通冷却介质，地线连接片1同时外接防止短路，冷却介质通道11的内突出圆形通道3和外突出圆形通道1以及连接通道2处能形成电流相互借用或交叉使原料棒均匀受热，并且可以实现辅助化料的作用；在原料硅棒的端头靠近本发明下面时，在原料硅棒的端头部位融化后，籽晶夹头带着籽晶下降，使籽晶通过多个拉制孔6后插入原料棒的熔化区，然后提升籽晶，原料棒上部的熔化液体会跟随籽晶上升，其原料棒下部的下轴也相应跟随同步缓慢上升，但是其原料棒不得与本发明下面接触；因为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，但要尽可能的使原料硅棒靠近本发明下面；以实现受热均匀的效果；原料硅棒上部的熔化区在籽晶的粘和带动并通过拉制孔6后，由于磁力线的减弱而冷凝，便形成一个新的柱型晶体，其籽晶夹头夹带籽晶缓慢上升，便可形成所需长度的成品硅芯。

本发明为了克服趋肤效应和受热不匀问题，通过将高频感应加热片5、电流交叉片8设置为较薄的板体，并在拉制孔6的上部或下部孔口处设有环状斜面4，由环状斜面4来引导电流靠近拉制孔6，克服了趋肤效应时电流会在高频感应加热片5、电流交叉片8的上下表面运行，克服了硅芯在拉制过程中到达拉制孔6中部时出现的结晶现象，避免了当硅芯在拉制时的融化-结晶-融化必然导致硅芯结晶断裂的后果，所以拉制孔6的环状斜面4就是为了克服趋肤效应。

以上内容中未细述部份为现有技术，故未做细述。

Claims (8)

1.一种内外开口同时拉制多根硅芯的高频感应加热线圈结构，包括冷却介质通道(11)、高频感应加热片(5)、电流交叉片(8)、地线连接片(13)和连接座(12)，其特征是：所述冷却介质通道(11)包含外突出圆形通道(1)、内突出圆形通道(3)、连接通道(2)，所述至少三个内突出圆形通道(3)呈圆形排列，在内突出圆形通道(3)的外侧分别设有开口；所述至少两个外突出圆形通道(1)和一个双半圆通道(9)的内侧分别设有开口，且在至少三个内突出圆形通道(3)的外围呈圆形交错排列；三个内突出圆形通道(3)分别设置的两个开口与少两个外突出圆形通道(1)和一个双半圆通道(9)的内侧开口分别通过连接通道(2)联通；在双半圆通道(9)的外侧设有顺直延伸的两冷却介质通道(11)，两冷却介质通道(11)的端部一个为冷却介质进入口、另一个为冷却介质出口；

所述高频感应加热片(5)的外缘分别与外突出圆形通道(1)、内突出圆形通道(3)内侧壁形状相同，在高频感应加热片(5)的中部设有拉制孔(6)；

所述电流交叉片(8)的外缘与双半圆通道(9)内侧壁形状相同，在电流交叉片(8)的中部设有拉制孔(6)，电流交叉斜开口(10)由拉制孔(6)分别贯通至双半圆通道(9)的两开口处；

所述连接座(12)为两个，在两个连接座(12)的内侧分别设有连接冷却介质进入口和冷却介质出口的孔；

在外突出圆形通道(1)、内突出圆形通道(3)或连接通道(2)的任意外部面上设有地线连接片(13)；在至少三个内突出圆形通道(3)和至少两个外突出圆形通道(1)的内壁上分别连接具有拉制孔(6)的高频感应加热片(5)，其中一个双半圆通道(9)的内壁分别连接电流交叉片(8)的两侧且电流交叉斜开口(10)分别对应双半圆通道(9)的内外开口，冷却介质进入口和冷却介质出口分别与两个连接座(12)的内侧孔连接。

2.根据权利要求1所述的内外开口同时拉制多根硅芯的高频感应加热线圈结构，其特征是：所述拉制孔(6)的上部或下部孔口处设有环状斜面(4)。

3.根据权利要求1或2所述的内外开口同时拉制多根硅芯的高频感应加热线圈结构，其特征是：所述拉制孔(6)设置为圆形或多角形。

4.根据权利要求1所述的内外开口同时拉制多根硅芯的高频感应加热线圈结构，其特征是：在外突出圆形通道(1)和内突出圆形通道(3)上分别设置的高频感应加热片(5)的对应开口一侧设有半环绕拉制孔的半圆槽(7)，且所述半圆槽(7)的圆形外侧设有开口。

5.根据权利要求1所述的内外开口同时拉制多根硅芯的高频感应加热线圈结构，其特征是：所述两个连接座(12)外侧分别设有连接孔(14)。

6.根据权利要求1所述的内外开口同时拉制多根硅芯的高频感应加热线圈结构，其特征是：两个连接座(12)外侧设置的连接孔(14)为至少一个。

7.根据权利要求1所述的内外开口同时拉制多根硅芯的高频感应加热线圈结构，其特征是：所述高频感应加热片(5)与外突出圆形通道(1)和内突出圆形通道(3)的下部侧壁连接；或上部侧壁连接；或中部侧壁连接。

8.根据权利要求1所述的内外开口同时拉制多根硅芯的高频感应加热线圈结构，其特征是：所述的电流交叉片(8)与双半圆通道(9)的下部侧壁连接；或上部侧壁连接；或中部侧壁连接。

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