CN103590095A - 晶体定向生长热均衡装置 - Google Patents
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Abstract
晶体定向生长热均衡装置，属于熔炼、冶炼行业及单晶硅、多晶硅、类单晶(准单晶)铸锭技术；蓝宝石等晶体生长环境所需的温度控制等领域。采用单独的散热机构安置在坩埚支撑平台底部，只针对坩埚底部进行定向散热；通过该单独散热机构上的四方向运动隔板的同步运动，向四方向开合，调整隔板开合的速度及隔板开合尺寸大小来实现散热及对温度的精确控制。散热过程中，除该单独的散热机构外，不调整其他任何机构及相关位置，减少了其他运动带来的能力损耗及杂质挥发，因此达到减少晶体杂质侵入和降低能耗的作用。
Description
技术领域
本发明适用于各种熔炼、冶炼行业；单晶、多晶硅、类单晶(准单晶)铸锭技术；蓝宝石等晶体生长环境所需的温度控制等领域。
背景技术
冶炼、铸锭技术，先是通过加热熔化各原材料，然后降温冷却，铸锭成形。根据不同材料特性，及工艺要求，有些冷却的部位需要有先后顺序关系，定向凝结，及相关温度梯度。
目前的普遍的多晶硅铸锭的散热方式多是采用：或提升隔热笼、或提升加热体、或下拉坩埚等方式。这样的缺点是：1.散热面、散热区域较多，存在多面、多方向性散热，不能有效集中在坩埚底部，不能完全实现铸锭时要先从底部开始定向凝结的技术要求；2.因为散热区域广泛，能量损耗大；3.因为散热方式所存在的不均匀性，导致坩埚底部温度控制的均匀性和精确度很难保证。
发明内容
本发明的目的是为了改善目前铸锭冷却方式上存在的多种不足，完全有效的实现定向凝结，和精确的温度梯度控制；生产过程中无需坩埚和隔热笼运动，减少了杂质侵入途径同时减少散热途径，更加有利于加强保温从而降低能耗，降低了生产成本。
本发明为了实现以上目的，采用如下设计方案：使用单独的散热机构安置在坩埚支撑平台底部，定向散热；通过四方向同步开合隔板，调整隔板开合的速度及隔板开合尺寸大小来实现散热及对温度的精确控制。通过从中心区域向边缘散热的精确可控性，可以实现晶体生长所需的温度梯度分布及相应的精确控制。散热过程中，除该单独的散热机构外，不调整其他任何机构及相关位置，没有其他的能量损失途径。
所述散热机构安置在坩埚支撑平台底部，定向散热。
所述开合隔板为四方向同步运动。
本发明在散热过程中，除该单独的散热机构外，不调整其他任何机构及相关位置，没有其他的能量损失途径，同时减少杂质挥发给物料本身带来的污染；加装下部热均衡装置后，长晶过程中隔热笼不需要提升后，可以压缩炉内所需的空间，减少配套设施和相关材料应用。
附图说明
图1是本发明的结构原理示意图；
图2是本发明的装配完成示意图。
图中：1.装料坩埚及附件，2.支撑平台，3.上层运动隔板，4.齿轮，5.下层运动隔板，6.齿条，7.同步从动轴，8.同步链条，9.驱动装置，10.主动轴，11.冷却平台。
具体实施方式
以下结合附图详细说明本发明，但本发明并不局限于具体实施例。
实施例
晶体定向生长热均衡装置，设计单独的散热机构来进行散热，散热过程中除该散热机构外不改变及调整其他任何机构及部件间相关参照位置，从而避免了因位置调整而带来的影响整个温场的稳定及相关参数的变化。同时避免了除该单独散热机构外的其他散热途径，降低因此所产生的能耗。
该散热机构安置在装料坩埚及附件下(1)的支撑平台(2)下面，只固定对坩埚的底部按工艺需要进行定向散热。
该散热机构的散热开关由四方向运动隔板组成，分上下多层，当上运动隔板(3)、下运动隔(5)板两两合拢时，处于保温状态；当上运动隔板(3)、下运动隔(5)板两两分开时，此时坩埚平台底部中心位置会形成一个四方形孔洞，坩埚底部的热量直接通过这个孔洞向外扩散。
该散热机构的四方向运动隔板下面，有一冷却平台(11)，从隔板孔洞中向外扩散出来的热量直接辐射到冷却平台(11)上被带走。
该散热机构的四方向运动隔板(3)、(5)采用同步开合，维持孔洞开口一直成正方形(此形状根据散热平台不同或散热工艺需求可有圆形、椭圆形、菱形等变形应用)，保证散热过程是：先从坩埚底部中心开始冷却，均匀向外四周扩散。
四方向隔板的同步机构采用：一根主动轴(10)通过同步链条(8)带动其他同步从动轴(7)运动，实现同动同止。每根轴上装有齿轮(4)，每块运动隔板上两边装有齿条(6)，通过轴上的齿轮(4)分别啮合隔板上的齿条(6)驱动运动隔板运动。主动轴(10)上装有驱动装置(9)，如此，电机的正、反转带动了四方向运动隔板同步进行开、合动作。
Claims (8)
1.晶体定向生长热均衡装置，其特征是：采用单独的散热机构安置在坩埚支撑平台底部，通过该单独散热机构上的四块运动隔板(3)、(5)的同步运动，向四面开合，调整四块运动隔板(3)、(5)开合的速度及开合尺寸大小来实现散热及对温度的精确控制。
2.根据权利要求1所述的晶体定向生长热均衡装置，其特征是：采用四方向同步开合方式，达到从中心点向边缘散热的效果，通过对开合大小、速度的精确控制，实现良好的温度梯度控制。
3.根据权利要求1所述的晶体定向生长热均衡装置，其特征是：从中心点向边缘散热达到精确控制，依靠四方向运动来实现，可根据设备外形不同设计为2方向、6方向、8方向等运动模式；其隔热开关开孔形状根据散热平台外形不同及散热工艺需求不同而改变，主要形状有圆形、椭圆形、正方形、长方形、菱形等。
4.根据权利要求1所述的晶体定向生长热均衡装置，其特征是：采用主轴(10)驱动，通过同步链条(8)带动同步从动轴(7)实现同步。
5.根据权利要求1所述的晶体定向生长热均衡装置，其特征是：采用主动轴(10)、同步从动轴上(7)的齿轮(4)与运动隔板(3)、(5)两边的齿条(6)啮合，驱动运动隔板(3)、(5)开合。
6.根据权利要求1所述的晶体定向生长热均衡装置，其特征是：炉内空间可减小，上炉体和内部隔热笼纵向高度可压缩1/4，节约相应的不锈钢材料和保温材料的使用。
7.根据权利要求1所述的晶体定向生长热均衡装置，其特征是：上部水冷铜电极长度可减短1/2。
8.根据权利要求1所述的晶体定向生长热均衡装置，其特征是：无需安装与隔热笼运动相配套的电气控制、伺服驱动和伺服电机、运动及传动机构，可节约整体造价的5-8％。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210299507.2A CN103590095A (zh) | 2012-08-13 | 2012-08-13 | 晶体定向生长热均衡装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201210299507.2A CN103590095A (zh) | 2012-08-13 | 2012-08-13 | 晶体定向生长热均衡装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103590095A true CN103590095A (zh) | 2014-02-19 |
Family
ID=50080402
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201210299507.2A Pending CN103590095A (zh) | 2012-08-13 | 2012-08-13 | 晶体定向生长热均衡装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103590095A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2631372C1 (ru) * | 2016-04-04 | 2017-09-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) | Способ получения кремниевых мишеней для магнетронного распыления |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102392293A (zh) * | 2011-10-31 | 2012-03-28 | 杭州精功机电研究所有限公司 | 一种晶硅铸锭炉热场热门控制装置及其控制方法 |
-
2012
- 2012-08-13 CN CN201210299507.2A patent/CN103590095A/zh active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN102392293A (zh) * | 2011-10-31 | 2012-03-28 | 杭州精功机电研究所有限公司 | 一种晶硅铸锭炉热场热门控制装置及其控制方法 |
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|---|---|---|---|---|
| RU2631372C1 (ru) * | 2016-04-04 | 2017-09-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) | Способ получения кремниевых мишеней для магнетронного распыления |
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