CN102978692A

CN102978692A - 一种大尺寸蓝宝石单晶生长炉的旋转提拉结构

Info

Publication number: CN102978692A
Application number: CN2012105328206A
Authority: CN
Inventors: 左洪波; 杨鑫宏
Original assignee: Harbin Aurora Optoelectronics Technology Co Ltd
Current assignee: Harbin Aurora Optoelectronics Technology Co Ltd
Priority date: 2012-12-11
Filing date: 2012-12-11
Publication date: 2013-03-20

Abstract

本发明提供了一种大尺寸蓝宝石单晶生长炉的旋转提拉结构。它包括籽晶杆旋转系统、提拉系统和悬臂称重支撑系统，悬臂称重支撑系统设置在籽晶杆旋转系统和提拉系统之间，悬臂称重支撑系统包括称重悬臂和圆柱导轨，籽晶杆旋转系统包括旋转系统、旋转系统伺服电机及减速器、籽晶杆中心位置调整系统、波纹管和设置在波纹管内的水冷籽晶杆，提拉系统包括提拉系统伺服电机及减速器、电磁离合器、丝杆和手动提拉传动组件。本发明结构合理、控制精度高、可靠性和稳定性相对较高，可实现精确提拉和旋转，控制精度达到万分之一以上，机构的抗干扰性及称重精确度都有较大提高。

Description

一种大尺寸蓝宝石单晶生长炉的旋转提拉结构

（一）技术领域

本发明涉及晶体生长的技术领域，具体涉及一种大尺寸蓝宝石晶体生长炉的旋转提拉结构。

（二）背景技术

蓝宝石单晶具有优良的光学、机械、化学和电性能，特别是具有中波红外透过率高等特性，从0.19μm至5.5μm波段均具有很高的光学透过率，因此被广泛用作微波电子管介质材料，超声波传导元件，精密仪器轴承，天平刀口等光学元件以及红外军事装置、空间飞行器、高强度激光器的窗口材料。此外，由于蓝宝石电绝缘、透明、硬度高，因此可以用来作为集成电路的衬底材料，可广泛用于发光二极管（LED）及微电子电路制作超高速集成电路。

随着相关应用领域技术的不断发展和产业规模的不断扩大，对蓝宝石晶体的需求量越来越大，同时也需要生长出更大尺寸的高品质蓝宝石晶锭。蓝宝石单晶生长炉的旋转提拉结构的可靠性和稳定性，很大程度上决定了蓝宝石晶体炉的技术水平和晶体的成品率。目前的蓝宝石单晶生长炉的旋转提拉机构易受外界干扰，可靠性和控制精度不高。尤其在生长大尺寸蓝宝石单晶时，这个缺点更加严重影响大尺寸蓝宝石单晶的质量和成品率，使操作难度加大。因此，要产业化生长大尺寸高品质蓝宝石单晶，必须设计出稳定、精确的旋转提拉结构。

（三）发明内容

本发明的目的在于提供一种结构合理、控制精度高、可靠性和稳定性相对较高的大尺寸蓝宝石单晶生长炉的旋转提拉结构。

本发明的目的是这样实现的：它包括籽晶杆旋转系统、提拉系统和悬臂称重支撑系统，悬臂称重支撑系统设置在籽晶杆旋转系统和提拉系统之间，悬臂称重支撑系统包括称重悬臂5和圆柱导轨7，称重悬臂5设置在籽晶杆旋转系统的右侧，籽晶杆旋转系统包括旋转系统、旋转系统伺服电机及减速器1、籽晶杆中心位置调整系统2、波纹管3和设置在波纹管3内的水冷籽晶杆4，旋转系统伺服电机及减速器1设置在旋转系统上方，波纹管3设置在旋转系统下方，籽晶杆中心位置调整系统2固定在称重悬臂5上，圆柱导轨7设置在提拉系统的左侧，提拉系统包括提拉系统伺服电机及减速器8、电磁离合器9、丝杆10和手动提拉传动组件11，电磁离合器9设置在提拉系统伺服电机及减速器8的下方，丝杆10设置在电磁离合器9的下方，丝杆10的下端连接有手动提拉传动组件11。

本发明还有这样一些技术特征：

1、所述的称重悬臂5设置在旋转系统的右侧并与旋转系统活动连接；

2、所述的圆柱导轨7设置在丝杆10的左侧，称重悬臂5在提拉系统的丝杆10的带动下可以沿着圆柱导轨7上下移动；

3、所述的称重悬臂5和旋转系统上设置有通过旋转系统的垂直压力变化来测定晶体生长过程中重量变化的称重组件6。

本发明的技术特点有：

1、悬臂支撑系统是由提拉系统通过丝杆来控制称重悬臂沿着圆柱导轨进行上下移动的；

2、悬臂支撑系统的上下移动又带动旋转系统整体上下移动来完成提拉动作；

3、提拉系统伺服电机及减速器的下方设有用于手动/自动提拉切换的电磁离合器；

4、称重悬臂上设置有称重组件。通过旋转系统的垂直压力变化来测定晶体生长过程中重量的变化。

本发明的有益效果是：利用这种旋转提拉系统的结构设计，使得提拉系统和旋转系统的控制精度有显著提高，能够达到万分之一以上，系统的稳定性、可靠性、机构的抗干扰性和称重的精确度都较以往的系统有很大提高。

（四）附图说明

图1为发明结构示意图。

（五）具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明：

参照图1，本实施例包括籽晶杆旋转系统、提拉系统和悬臂称重支撑系统，悬臂称重支撑系统设置在籽晶杆旋转系统和提拉系统之间，悬臂称重支撑系统包括称重悬臂5和圆柱导轨7，籽晶杆旋转系统包括旋转系统、旋转系统伺服电机及减速器1、籽晶杆中心位置调整系统2、波纹管3和设置在波纹管3内的水冷籽晶杆4，称重悬臂5设置在旋转系统的右侧并与旋转系统活动连接；旋转系统伺服电机及减速器1设置在旋转系统上方，波纹管3设置在旋转系统下方，籽晶杆中心位置调整系统2固定在称重悬臂5上，提拉系统包括提拉系统伺服电机及减速器8、电磁离合器9、丝杆10和手动提拉传动组件11，圆柱导轨7设置在丝杆10的左侧，称重悬臂5在提拉系统的丝杆10的带动下可以沿着圆柱导轨7上下移动；电磁离合器9设置在提拉系统伺服电机及减速器8的下方，丝杆10设置在电磁离合器9的下方，丝杆10的下端连接有手动提拉传动组件11。称重悬臂5和旋转系统上设置有通过旋转系统的垂直压力变化来测定晶体生长过程中重量变化的称重组件6。本实施例中大尺寸蓝宝石单晶是指尺寸大于Φ330*350mm、重量超过31kg的大尺寸蓝宝石晶体。

Claims

1.一种大尺寸蓝宝石单晶生长炉的旋转提拉结构，其特征在于它包括籽晶杆旋转系统、提拉系统和悬臂称重支撑系统，悬臂称重支撑系统设置在籽晶杆旋转系统和提拉系统之间，悬臂称重支撑系统包括称重悬臂和圆柱导轨，称重悬臂设置在籽晶杆旋转系统的右侧，籽晶杆旋转系统包括旋转系统、旋转系统伺服电机及减速器、籽晶杆中心位置调整系统、波纹管和设置在波纹管内的水冷籽晶杆，旋转系统伺服电机及减速器设置在旋转系统上方，波纹管设置在旋转系统下方，籽晶杆中心位置调整系统固定在称重悬臂上，圆柱导轨设置在提拉系统的左侧，提拉系统包括提拉系统伺服电机及减速器、电磁离合器、丝杆和手动提拉传动组件，电磁离合器设置在提拉系统伺服电机及减速器的下方，丝杆设置在电磁离合器的下方，丝杆的下端连接有手动提拉传动组件。

2.根据权利要求1所述的一种大尺寸蓝宝石单晶生长炉的旋转提拉结构，其特征在于所述的称重悬臂设置在旋转系统的右侧并与旋转系统活动连接。

3.根据权利要求2所述的一种大尺寸蓝宝石单晶生长炉的旋转提拉结构，其特征在于所述的圆柱导轨设置在丝杆的左侧，称重悬臂在提拉系统的丝杆的带动下可以沿着圆柱导轨上下移动。

4.根据权利要求3所述的一种大尺寸蓝宝石单晶生长炉的旋转提拉结构，其特征在于所述的称重悬臂和旋转系统上设置有通过旋转系统的垂直压力变化来测定晶体生长过程中重量变化的称重组件。