CN103806102A - 一种蓝宝石晶体生长热场结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种蓝宝石晶体生长热场结构，该热场结构包括位于同一中心线的支撑座、生长箱及密封盖，其中：生长箱，其位于支撑座上端面且外侧套有感应线圈，该生长箱包括中部具有容置空间的箱体、坩埚及模具，所述箱体固定于支撑座上，所述坩埚下方具有两支撑环，该两支撑环在坩埚与箱底之间形成坩埚的支撑构架，所述模具放置于灌有氧化铝原料的坩埚内，而坩埚还具有与其匹配的坩埚盖，该坩埚盖设置有模具让位孔。

Description

一种蓝宝石晶体生长热场结构

技术领域

本发明涉及一种蓝宝石晶体生长热场结构，按国际专利分类表(IPC)划分属于及宝石制造技术领域。

背景技术

导模法又称边缘限定一薄膜供料(Edge—Defined，Film—Fed Growth，简称EFG)法，主要用于生长特定形状的晶体，实际上它是提拉法的一种变形。 由于单晶硬度高，难于加工，为减少后续的加工，六十年代以后发展了异型晶体生长技术，其原理是将一个高熔点的惰性模具放入熔体中，模具下部带有细的管道，熔体由于毛细作用被吸引到模具的上表面，与籽晶接触后既可随着籽晶的提拉而不断凝固，通过模具的上边缘可以控制晶体的形状，因此被称为导模法，该工艺可用于各类异型蓝宝石晶体。

随着面板领域特别是手机面板领域应用的不断发展，蓝宝石材质面板在手机摄像头，手机按键、手机面板、智能手表等领域应用越来越广泛，然而传统导模法蓝宝石晶体生长单个周期产出（两片及以下）较低。为了增加单个周期产出，改进设备热场结构与单个周期产出有着直接关系。

由此，本发明人考虑对现有的蓝宝石晶体生长热场结构进行改进，本案由此产生。

发明内容

     针对现有技术的不足，本发明提供了一种蓝宝石晶体生长热场结构。

为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种蓝宝石晶体生长热场结构，该热场结构包括位于同一中心线的支撑座、生长箱及密封盖，其中：

支撑座，其位于地面之上，并对所述生长箱形成支撑构架，该支撑座包括两块叠加设置的莫来石砖，其高度为200mm；

生长箱，其位于支撑座上端面且外侧套有感应线圈，该生长箱包括中部具有容置空间的箱体、坩埚及模具，所述箱体固定于支撑座上，所述坩埚下方具有两支撑环，该两支撑环在坩埚与箱底之间形成坩埚的支撑构架，所述模具放置于灌有氧化铝原料的坩埚内，而坩埚还具有与其匹配的坩埚盖，该坩埚盖设置有模具让位孔；

密封盖，其扣设于生长箱上，该密封盖中部设置有阶梯状通孔，而该通孔内设置有籽晶杆机构，所述籽晶杆机构一端伸至于模具上方，该籽晶杆机构另一端与陶瓷杆连接，该陶瓷杆伸出于密封盖外；

所述密封盖内设置有多个锥形通孔，该锥形通孔从密封盖底部对称延伸至密封盖外侧且内径逐渐减小。

进一步，所述箱体包括箱底及箱壁，所述箱壁扣设与箱底上，而箱底上设置有与该箱壁内径一直的两个氧化锆块，所述两个氧化锆块相互叠加放置，所述坩埚通过支撑环放置于两叠加设置的氧化锆块之上；所述箱壁内侧依次设置至有锆环及发热体，锆环及发热体均位于两个氧化锆块之上，所述发热体包括发热体盖，而所述籽晶杆机构一端穿过发热体盖的中孔伸至于模具上方。

进一步，所述坩埚下方的支撑环、发热体下方与氧化锆块的之间分别设置有小垫块。

进一步，所述发热体材质为钨或钼，通过线圈感应方式（电磁效应）使得发热体发热，该发热体的厚度为6+0.1mm。

进一步，所述锆环为多个环形锆块叠加放置形成，垒加高度140mm。

进一步，所述箱壁从外至内依次为石英桶及软炭毡体，所述软炭毡体为多层软炭毡叠加形成，而软炭毡层数无限制，将石英桶与锆砖中间间隙填满即可。

进一步，所述感应线圈为环形线圈，该感应线圈与生长箱之间具有200mm缝隙，该感应线圈两端弯折至感应线圈上方且呈平行排列；所述感应线圈外侧设置有四个定位杆及两个定位板；所述四个定位杆均匀通过螺栓固定且分布于感应线圈四周，每个定位杆上均直线排布有多个通孔；所述两个定位板对称分布于感应线圈外侧，每个定位板一端固定有弯折状连接片，而该弯折状连接片固定于感应线圈上。

进一步，所述模具为矩形模具。

进一步，所述密封盖包括保温罩及炭毡组，所述保温罩扣设于生长箱上端面上，而炭毡组贴敷于保温罩设置，所述炭毡组上端面设置有软炭毡盖。

进一步，所述炭毡组包括多个叠加中层炭毡及顶部炭毡层数累加之后高度（约500mm）到达预设所需层数即可，所述软炭毡盖、顶部炭毡及中层炭毡中央均设置有通孔且内径依次减小，进而形成阶梯状籽晶杆机构容置通道。

进一步，所述保温罩为多层碳毡，炭毡层数累加之后高度（约500mm）到达预设所需层数即可。

进一步，所述每个中层炭毡中央通孔为倒圆角的正方形且中层炭毡的厚度为40mm。

进一步，所述籽晶杆机构及陶瓷杆与生长箱位于同一中心线上，所述籽晶杆机构上端通过杆状连接扣与陶瓷杆连接。

进一步，所述杆状连接扣为一矩形连接环，所述籽晶杆机构一端及陶瓷杆一端对接插入该连接环并通过螺栓锁死，进而实现连接。

进一步，所述籽晶杆机构包括籽晶杆及设置于籽晶杆一端的籽晶头。

进一步，所述籽晶头包括反射屏钼片、反射屏钨片、夹头及籽晶，所述籽晶竖直固定于夹头上，而夹头固定于反射屏钨片下方，所述反射屏钼片设置于反射屏钨片上方，所述反射屏钼片与反射屏钨片间隔设置并通过两侧的小套筒串起并固定于籽晶杆上，所述夹头两侧设置有钼丝，且该钼丝制浆为0.5mm，所述设置于最顶层的反射屏钼片上设置有顶部钼丝，该顶部钼丝直径为0.2mm，其中所述反射屏钼片、反射屏钨片的数量分别为4片、1片组合体。

本发明有益的效果是：利用热场各部件的相对位置的配合，使之达到散热与保温的均衡，在模具区域营造一个相对均匀且适宜晶体生长的温度梯度。从而达到多片生长的目的。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明去除籽晶杆机构及保温罩后的俯视图；

图3是本发明感应圈结构示意图；

图4是本发明模具结构示意图；

图5是本发明发热体结构示意图；

图6是本发明密封盖中的中层炭毡结构示意图；

图7是本发明籽晶杆机构结构示意图；

图8是本发明籽晶杆机构结构主视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

实施例：请参阅图1至图8所示，一种蓝宝石晶体生长热场结构，该热场结构包括位于同一中心线的支撑座1、生长箱A1及密封盖A2，其中：

请参阅图1至图8所示，支撑座1，其位于地面之上，并对所述生长箱形成支撑构架，该支撑座1包括两块叠加设置的莫来石砖，其高度200mm。

请参阅图1至图8所示，生长箱A1，其位于支撑座1上端面且外侧套有感应线圈7，该生长箱A1包括中部具有容置空间的箱体、坩埚14及模具13，所述箱体固定于支撑座上，所述坩埚14下方具有两支撑环12，该两支撑环12在坩埚14与箱底之间形成坩埚14的支撑构架，所述模具13放置于灌有氧化铝原料15的坩埚14内，而坩埚14还具有与其匹配的坩埚盖10，该坩埚盖10设置有模具让位孔。所述箱体包括箱底及箱壁，所述箱壁扣设与箱底上，而箱底上设置有与该箱壁内径一直的两个氧化锆块2，所述两个氧化锆块2相互叠加放置，所述坩埚14通过支撑环12放置于两叠加设置的氧化锆块2之上；所述箱壁内侧依次设置至有锆环8及发热体9，锆环8及发热体9均位于两个氧化锆块2之上，所述发热体9包括发热体盖11，而所述籽晶杆机构18一端穿过发热体盖11的中孔伸至于模具13上方；所述发热体9材质为钨或钼，通过线圈感应方式（电磁效应）使得发热体发热，该发热体9的厚度为6+0.1mm；所述坩埚14下方的支撑环12、发热体9下方与氧化锆块2的之间分别设置有小垫块5；所述锆环8为多个环形锆块叠加放置形成，垒成设定圆形；所述箱壁从外至内依次为石英桶4及软炭毡体6，所述软炭毡体6为多层软炭毡叠加形成，而软炭毡软炭毡层数无限制，将石英桶与锆砖中间间隙填满即可。

请参阅图1至图6所示，所述感应线圈7为环形线圈，该感应线圈7与生长箱之间具有200mm缝隙，该感应线圈两端弯折至感应线圈上方且呈平行排列；所述感应线圈外侧设置有四个定位杆71及两个定位板72；所述四个定位杆71均匀通过螺栓固定且分布于感应线圈7四周，每个定位杆71上均直线排布有多个通孔；所述两个定位板72对称分布于感应线圈7外侧，每个定位板72一端固定有弯折状连接片73，而该弯折状连接片73固定于感应线圈7上。

请参阅图1及图4所示，所述模具13为矩形实心块，该实心块上表面具有多个矩形凹槽。

请参阅图1至图6所示，密封盖A2，其扣设于生长箱A1上，该密封盖A2中部设置有阶梯状通孔，而该通孔内设置有籽晶杆机构18，所述籽晶杆机构18一端伸至于模具13上方，该籽晶杆机构18另一端与陶瓷杆21连接，该陶瓷杆21伸出于密封盖外；所述密封盖内设置有多个锥形通孔，该锥形通孔从密封盖底部对称延伸至密封盖外侧且内径逐渐减小。所述密封盖A2包括保温罩16及炭毡组17，所述保温罩16扣设于生长箱A2上端面上，而炭毡组17贴敷于保温罩16设置，所述炭毡组17上端面设置有软炭毡盖20。所述炭毡组17包括多个叠加中层炭毡171及顶部炭毡19层数累加之后高度（约500mm）到达预设所需层数即可，所述软炭毡盖20、顶部炭毡19及中层炭毡171中央均设置有通孔且内径依次减小，进而形成阶梯状籽晶杆机构容置通道；所述保温罩16为多层碳毡，炭毡层数累加之后高度（约500mm）到达预设所需层数即可；所述每个中层炭毡171中央通孔为倒圆角的正方形172且中层炭毡的厚度为40mm。

请参阅图1图7及图8所示，所述籽晶杆机构18及陶瓷杆21与生长箱A1位于同一中心线上，所述籽晶杆机构18上端通过杆状连接扣22与陶瓷杆连接；所述杆状连接扣22为一矩形连接环，所述籽晶杆机构18一端及陶瓷杆21一端对接插入该连接环并通过螺栓锁死，进而实现连接。

请参阅图1图7及图8所示，所述籽晶杆机构18包括籽晶杆181及设置于籽晶杆一端的籽晶头；所述籽晶头包括反射屏钼片182、反射屏钨片183、夹头184及籽晶185，所述籽晶185竖直固定于夹头184上，而夹头184固定于反射屏钨片183下方，所述反射屏钼片182设置于反射屏钨片183上方，所述反射屏钼片182与反射屏钨片183间隔设置并通过两侧的小套筒188串起并固定于籽晶杆181上，所述夹头184两侧设置有钼丝186，且该钼丝186制浆为0.5mm，所述设置于最顶层的反射屏钼片182上设置有顶部钼丝187，该顶部钼丝187直径为0.2mm，其中所述反射屏钼片182、反射屏钨片183的数量分别为4片、1片组合体。

以上所记载，仅为利用本创作技术内容的实施例，任何熟悉本项技艺者运用本创作所做的修饰、变化，皆属本创作主张的专利范围，而不限于实施例所揭示者。

Claims (10)

1.一种蓝宝石晶体生长热场结构，其特征在于：该热场结构包括位于同一中心线的支撑座、生长箱及密封盖，其中：

支撑座，其位于地面之上，并对所述生长箱形成支撑构架；

生长箱，其位于支撑座上端面且外侧套有感应线圈，该生长箱包括中部具有容置空间的箱体、坩埚及模具，所述箱体固定于支撑座上，所述坩埚下方具有两支撑环，该两支撑环在坩埚与箱底之间形成坩埚的支撑构架，所述模具放置于灌有氧化铝原料的坩埚内，而坩埚还具有与其匹配的坩埚盖，该坩埚盖设置有模具让位孔；

密封盖，其扣设于生长箱上，该密封盖中部设置有阶梯状通孔，而该通孔内设置有籽晶杆机构，所述籽晶杆机构一端伸至于模具上方，该籽晶杆机构另一端与陶瓷杆连接，该陶瓷杆伸出于密封盖外；

所述密封盖内设置有多个锥形通孔，该锥形通孔从密封盖底部对称延伸至密封盖外侧且内径逐渐减小。

2.根据权利要求1所述的一种蓝宝石晶体生长热场结构，其特征在于：所述箱体包括箱底及箱壁，所述箱壁扣设与箱底上，而箱底上设置有与该箱壁内径一直的两个氧化锆块，所述两个氧化锆块相互叠加放置，所述坩埚通过支撑环放置于两叠加设置的氧化锆块之上；所述箱壁内侧依次设置至有锆环及发热体，锆环及发热体均位于两个氧化锆块之上，所述发热体包括发热体盖，而所述籽晶杆机构一端穿过发热体盖的中孔伸至于模具上方。

3.根据权利要求2所述的一种蓝宝石晶体生长热场结构，其特征在于：所述坩埚下方的支撑环、发热体下方与氧化锆块的之间分别设置有小垫块。

4.根据权利要求2所述的一种蓝宝石晶体生长热场结构，其特征在于：所述箱壁从外至内依次为石英桶及软炭毡体，所述软炭毡体为多层软炭毡叠加形成。

5.根据权利要求1所述的一种蓝宝石晶体生长热场结构，其特征在于：所述感应线圈为环形线圈，该感应线圈与生长箱之间具有缝隙，该感应线圈两端弯折至感应线圈上方且呈平行排列。

6.根据权利要求1所述的一种蓝宝石晶体生长热场结构，其特征在于：所述密封盖包括保温罩及炭毡组，所述保温罩扣设于生长箱上端面上，而炭毡组贴敷于保温罩设置，所述炭毡组上端面设置有软炭毡盖。

7.根据权利要求6所述的一种蓝宝石晶体生长热场结构，其特征在于：所述炭毡组包括多个叠加中层炭毡及顶部炭毡，碳毡高度即为生长晶体最大行程，碳毡层数累加之后高度到达预设所需层数即可，所述软炭毡盖、顶部炭毡及中层炭毡中央均设置有通孔且内径依次减小，进而形成阶梯状籽晶杆机构容置通道。

8.根据权利要求1所述的一种蓝宝石晶体生长热场结构，其特征在于：所述籽晶杆机构及陶瓷杆与生长箱位于同一中心线上，所述籽晶杆机构上端通过杆状连接扣与陶瓷杆连接。

9.根据权利要求8所述的一种蓝宝石晶体生长热场结构，其特征在于：所述籽晶杆机构包括籽晶杆及设置于籽晶杆一端的籽晶头。

10.根据权利要求9所述的一种蓝宝石晶体生长热场结构，其特征在于：所述籽晶头包括反射屏钼片、反射屏钨片、夹头及籽晶，所述籽晶竖直固定于夹头上，而夹头固定于反射屏钨片下方，所述反射屏钼片设置于反射屏钨片上方，所述反射屏钼片与反射屏钨片间隔设置并通过两侧的小套筒串起，并固定于籽晶杆上。

Images