CN105239155B - 改进的大尺寸蓝宝石单晶炉支架结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种改进的大尺寸蓝宝石单晶炉支架结构。它包括炉体、炉体底座、上下体总成和用于提拉旋转籽晶杆的支架结构，上下体总成包括上体和下体，支架结构包括两端同步升降的龙门支架，龙门支架安装在炉体两侧的上下体总成之间，龙门支架有两组立柱及连接在两组立柱之间的横梁组成。本发明在传统泡生法单晶炉基础上对支架结构进行改进，形成支架结构更稳固、受力更均匀，更加适于生长大尺寸蓝宝石单晶，解决单臂支撑结构在生长大尺寸蓝宝石单晶时因晶体过重而出现的籽晶杆倾斜和丝杠弯曲，造成提拉和旋转系统瘫痪、晶体粘埚，进而使晶体的开裂问题。

Description

改进的大尺寸蓝宝石单晶炉支架结构

（一）技术领域

本发明涉及一种泡生法生长大尺寸蓝宝石单晶的炉体技术领域，具体涉及一种改进的大尺寸蓝宝石单晶炉支架结构。

（二）背景技术

蓝宝石单晶具有优异综合性能，被广泛应用于科学技术、国防与民用工业、半导体行业的诸多领域，尤其是目前LED市场中蓝光GaN外延基板的首选材料。随着蓝宝石单晶生长及加工技术的进步，蓝宝石产品的生产成本不断降低，这使蓝宝石在消费类电子及其它消费类产品方面大范围应用成为可能。市场对蓝宝石产品的质量与尺寸提出了更高的要求，大尺寸、高品质、低成本是蓝宝石单晶产业发展的必然趋势。

目前市面上高品质蓝宝石单晶的主要生长方法为泡生法，采用该方法生长的蓝宝石单晶占市场总量的70%以上。45公斤以下的蓝宝石单晶生长设备与技术已基本成熟，生长更大尺寸的蓝宝石单晶无论对设备还是工艺方面都有更高的要求。设备方面，传统泡生法蓝宝石单晶炉中连接并带动籽晶杆运动的支架为单臂形式的，当生长的晶体重量过大时，容易发生籽晶杆倾斜、甚至发生丝杠弯曲的问题。籽晶杆倾斜则相当于晶体所处热场不再均匀对称，容易造成晶体粘埚、开裂甚至掉埚，严重影响大尺寸蓝宝石单晶的晶体质量及成品率。丝杠弯曲则会破坏单晶炉的提拉和旋转系统，使单晶炉无法正常工作。

（三）发明内容

本发明的目的是在传统泡生法单晶炉基础上对支架结构进行改进，形成支架结构更稳固、受力更均匀，更加适于生长大尺寸蓝宝石单晶，解决单臂支撑结构在生长大尺寸蓝宝石单晶时因晶体过重而出现的籽晶杆倾斜和丝杠弯曲，造成提拉和旋转系统瘫痪、晶体粘埚，进而使晶体开裂问题的改进的大尺寸蓝宝石单晶炉支架结构。

本发明的目的是这样实现的：它包括炉体、炉体底座、上下体总成和用于提拉旋转籽晶杆的支架结构，上下体总成包括上体和下体，支架结构包括两端同步升降的龙门支架，龙门支架安装在炉体两侧的上下体总成之间，龙门支架有两组立柱及连接在两组立柱之间的横梁组成。

本发明还有这样一些特征：

1、所述的龙门支架立柱上各设置有一个横梁支撑结构。

2、所述的横梁其中一端固定在支撑结构上，另外一端通过螺母固定，为可拆卸结构。

3、所述的横梁支撑结构可同步沿立柱上下移动，带动横梁升降。

4、所述的横梁支撑结构可同上体一起沿上下体连接轴旋转。

5、所述的在龙门支架横梁中部设置有用于固定籽晶杆的上下通透的中心孔。

本发明的有益效果有：

1. 在原有设备的基础上由单臂支撑改为龙门支架结构，该结构简单，且结构更加稳固，设备可靠性更高，替换成本低。

2. 该结构可有效避免生长大尺寸蓝宝石单晶时籽晶杆倾斜和丝杠弯曲问题的问题，保证晶体处于对称热场当中，减少工艺控制难度，降低晶体的粘埚几率，提高晶体生长成品率，适于生长大尺寸蓝宝石单晶。

3. 横梁支撑结构与横梁采取一端固定，另一端螺母连接，晶体出炉时，松开螺母，取消横梁与支撑结构间的连接，通过旋转上体，将横梁旋转至远离炉体上方位置，方便晶体取出。

（四）附图说明

图1为改进前的蓝宝石单晶炉结构示意图；

图2为本发明结构示意图。

（五）具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

结合图1，它包括炉体底座31，上下体总成中的上体32，上下体总成中的下体42，炉体33，立柱34，可沿立柱上下运动的支撑结构35，支撑臂36，籽晶杆37，其余辅助部分38（如冷阱、真空泵等）。上下体之间设有旋转轴，上体32可绕旋转轴旋转。晶体生长过程中，通过控制系统使支撑臂36带动籽晶杆37做升降运动。晶体生长结束后，旋转上体32，使籽晶杆37及支撑臂36远离炉体33上方，以方便晶体的取出。

结合图2，其基本结构没有改变，仅支撑籽晶杆运动的方式由单臂支撑改为龙门支撑，由原来的1个上下体总成及1组立柱改为两个上下体总成及两组立柱。它包括炉体底座1，上下体总成中的上体21，上下体总成中的下体22，炉体3，立柱4，支撑结构5，横梁6和籽晶杆7，横梁6的一端与支撑结构5为不可拆卸的连接，横梁的另一侧通过螺母8与支撑结构相互固定。9为其余辅助部分（如冷阱、真空泵等）。晶体生长过程中，通过控制系统使支撑结构沿立柱4做上下同步运动，带动横梁6，进而带动籽晶杆7做升降运动。晶体生长结束后，卸下螺母8，旋转上体21，使籽晶杆7及横梁6远离炉体3上方，以方便晶体的取出。

本发明陈述了尤其适于生长大尺寸蓝宝石单晶的改进支架结构，在本发明的思想基础上，凡可以通过了类似手段达到结构稳固目的的也属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.改进的大尺寸蓝宝石单晶炉支架结构，它包括炉体、炉体底座、上下体总成和用于提拉旋转籽晶杆的支架结构，上下体总成包括上体和下体，其特征在于支架结构包括两端同步升降的龙门支架，龙门支架安装在炉体两侧的上下体总成之间，龙门支架有两组立柱及连接在两组立柱之间的横梁组成。

2.根据权利要求1所述的改进的大尺寸蓝宝石单晶炉支架结构，其特征在于所述的龙门支架立柱上各设置有一个横梁支撑结构。

3.根据权利要求2所述的改进的大尺寸蓝宝石单晶炉支架结构，其特征在于述的横梁其中一端固定在支撑结构上，另外一端通过螺母固定，为可拆卸结构。

4.根据权利要求3所述的改进的大尺寸蓝宝石单晶炉支架结构，其特征在于所述的横梁支撑结构可同步沿立柱上下移动，带动横梁升降。

5.根据权利要求4所述的改进的大尺寸蓝宝石单晶炉支架结构，其特征在于所述的横梁支撑结构可同上体一起沿上下体连接轴旋转。

6.根据权利要求5所述的改进的大尺寸蓝宝石单晶炉支架结构，其特征在于在龙门支架横梁中部设置有用于固定籽晶杆的上下通透的中心孔。