CN111926382A - 半导体石墨热场用的加热器及其加热方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了半导体石墨热场用的加热器，包括底板、点火机构、夹持机构、驱动机构、铰接机构，底板为水平横向放置的矩形板状，底板的底面四个拐角处均设有支撑柱，位于支撑柱之间在底板底面设有点火机构；底板顶面设有外筒，外筒内顶部设有坩埚，位于坩埚的底部两侧在外筒上设有一对夹持机构，且坩埚通过驱动机构与外筒活动连接，外筒的顶面敞口处设有外盖，且外盖通过铰接机构与外筒活动铰接，外盖底面设有坩埚盖。本发明还公开了半导体石墨热场用的加热器的加热方法；本发明解决了螺栓不易拆装的问题，避免了反复拆卸螺栓，造成坩埚加热器二次使用不便，通过各机构的配合使用，提高了坩埚加热的稳定性。

Description

半导体石墨热场用的加热器及其加热方法

技术领域

本发明涉及石墨热场加热技术领域，尤其涉及半导体石墨热场用的加热器及其加热方法。

背景技术

石墨热场系统包括加热系统和支撑系统，石墨坩埚支撑着石英坩埚，多晶硅装在石英坩埚内，加热至1420度，熔化成硅熔液，进行结晶即单晶生长。

目前现有的加热器大多都是用螺栓将加热器本体与密封盖进行连接的，在进行放料和取料时需要经常打开密封盖，经常使用螺栓容易造成螺纹与螺纹孔的损坏，使用螺栓不易拆装。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的半导体石墨热场用的加热器。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

半导体石墨热场用的加热器，包括底板、点火机构、夹持机构、驱动机构、铰接机构，所述底板为水平横向放置的矩形板状，所述底板的底面四个拐角处均设有支撑柱，位于支撑柱之间在底板底面设有点火机构；所述底板顶面设有外筒，所述外筒内顶部设有坩埚，位于坩埚的底部两侧在外筒上设有一对夹持机构，且所述坩埚通过驱动机构与外筒活动连接，所述外筒的顶面敞口处设有外盖，且所述外盖通过铰接机构与外筒活动铰接，所述外盖底面设有坩埚盖。

优选地，所述点火机构包括限位筒、点火板、喷火筒、铰接缸，所述底板的顶面中部设有限位筒，位于限位筒的底部端口下方在底板底面设有点火板，所述点火板顶面设有喷火筒；所述点火板的底面四个拐角处均设有第一铰接座，所述第一铰接座与铰接缸的铰接杆端部活动铰接；所述支撑柱内侧面底部均设有第二铰接座，所述第二铰接座与铰接缸底部活动铰接。

优选地，所述点火板的底面一端设有燃气筒，且所述燃气筒顶端位于喷火筒内底部，所述燃气筒底端通过燃气管与外接燃气罐连通；所述点火板的底面另一端设有助燃筒，且所述助燃筒顶端位于喷火筒内底部，所述助燃筒底端通过气管与外接风机的出气端口连通。

优选地，所述夹持机构包括弧形板、夹持伸缩缸，位于外筒内在坩埚底部设有一对弧形板，位于弧形板对应的位置在外筒两侧中部凹陷有夹持通孔，所述夹持通孔内安装有夹持伸缩缸，所述夹持伸缩缸的伸缩杆端部设有夹持连块，所述夹持连块与弧形板的外侧面中部固接。

优选地，所述弧形板的外侧面四个拐角处均设有第一固定块，位于第一固定块对应的位置在外筒外侧面均设有夹持滑筒，所述夹持滑筒内均插设有夹持滑杆，所述夹持滑杆里端与对应的第一固定块固接，所述夹持滑杆外端设有第二固定块，且位于第一固定块与夹持滑筒之间在夹持滑杆上套设有夹持弹簧。

优选地，所述驱动机构包括固定板、驱动电机、驱动皮带，所述坩埚的两侧面设有一对固定板，每块固定板的外侧面中部均设有加固板，其中，一块加固板的外侧面中部设有从动轴，且所述从动轴转动插设在外筒内侧壁顶部，另一块加固板的外侧面中部设有主动轴，位于主动轴对应的位置在外筒的侧壁顶部设有转筒，且所述主动轴贯穿转筒伸入至外筒外侧；位于转筒下方在在外筒的外侧壁上安装有驱动电机，所述驱动电机的电机轴端部套设有第一皮带轮，所述主动轴的外端部套设有第二皮带轮，且所述驱动皮带的两端部分别套设在第一皮带轮、第二皮带轮上。

优选地，所述铰接机构包括固定伸缩缸、双向铰接座、定位伸缩缸，所述外筒的顶面后端设有双耳座，所述外盖的底面后端设有单耳座，且所述双耳座通过铰接轴与单耳座活动铰接；所述外筒的外侧面前端中部设有安装座，所述安装座顶面安装有固定伸缩缸，所述固定伸缩缸的伸缩杆端部通过销轴与双向铰接座一端活动铰接；所述外盖的前端横向凹陷有定位槽，所述定位槽内安装有定位伸缩缸，所述定位伸缩缸的伸缩杆端部通过销轴与双向铰接座另一端活动铰接。

本发明还提出了半导体石墨热场用的加热器的加热方法，包括以下步骤：

步骤一，铰接缸、夹持伸缩缸、驱动电机、固定伸缩缸、定位伸缩缸依次通过外接电源线与外接电源电性连接；把需要加热的石墨材料倒入坩埚内；

步骤二，待石墨材料倒入后，通过驱动机构控制坩埚的前后轻微摆动振荡，控制驱动电机启动，驱动电机的电机轴通过第一皮带轮带动驱动皮带同步转动，进而通过第二皮带轮带动主动轴在转筒内转动，进而带动从动轴同步转动，使其内部的石墨材料混合均匀；

步骤三，待石墨材料混合均匀后，通过夹持机构控制坩埚底部进行固定；控制夹持伸缩缸的伸缩缸杆伸长，进而带动夹持滑杆沿着夹持滑筒横向滑动，进而带动夹持弹簧被压缩，进而带动两侧弧形板分别与坩埚底部夹持固接；

步骤四，待坩埚固定后，通过铰接机构控制外盖与外筒闭合，在双向铰接座的铰接作用下，同时控制固定伸缩缸的伸缩杆缩短、定位伸缩缸的伸缩杆缩短，进而带动单耳座配合双耳座活动转动，进而带动外盖与外盖闭合，使得坩埚盖与坩埚闭合密封；

步骤五，待坩埚盖闭合后，通过点火机构控制点火工作，燃气筒底端通过燃气管与外接燃气罐连通，助燃筒底端通过气管与外接风机的出气端口连通，控制四组铰接缸的铰接杆同步伸长，在铰接作用的配合下，进而带动喷火筒在限位筒内升高，使得喷火筒顶部靠近坩埚底部。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过驱动机构控制坩埚的前后轻微摆动振荡，使其内部的石墨材料混合均匀；通过夹持机构控制坩埚底部进行固定，进而带动两侧弧形板分别与坩埚底部夹持固接；

2、通过铰接机构控制外盖与外筒闭合，使得坩埚盖与坩埚闭合密封；通过点火机构控制点火工作，使得喷火筒顶部靠近坩埚底部；

综上所述，本发明解决了螺栓不易拆装的问题，避免了反复拆卸螺栓，造成坩埚加热器二次使用不便，通过各机构的配合使用，提高了坩埚加热的稳定性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的主视剖面图；

图2为本发明的主视图；

图3为本发明的夹持机构俯视图；

图4为本发明的图1中A处放大图；

图5为本发明的加热方法示意图；

图中序号：底板1、支撑柱11、限位筒12、点火板13、喷火筒14、燃气筒15、助燃筒16、铰接缸17、外筒2、弧形板21、夹持伸缩缸22、夹持滑筒23、夹持滑杆24、固定伸缩缸25、双向铰接座26、外盖27、定位伸缩缸28、坩埚盖29、坩埚3、固定板31、加固板32、从动轴33、主动轴34、转筒35、驱动电机36、第一皮带轮37、驱动皮带38、第二皮带轮39。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1：为了解决了螺栓不易拆装的问题，提高坩埚加热的稳定性，本实施例中提出了半导体石墨热场用的加热器，参见图1-4，包括底板1、点火机构、夹持机构、驱动机构、铰接机构，所述底板1为水平横向放置的矩形板状，所述底板1的底面四个拐角处均设有支撑柱11，位于支撑柱11之间在底板1底面设有点火机构；所述底板1顶面设有竖向放置且顶面敞口的外筒2，所述外筒2内顶部设有竖向放置的坩埚3，位于坩埚3的底部两侧在外筒2上设有一对夹持机构，且所述坩埚3通过驱动机构与外筒2活动连接，所述外筒2的顶面敞口处设有外盖27，且所述外盖27通过铰接机构与外筒2活动铰接，所述外盖27底面设有圆形状的坩埚盖29。

在本发明中，所述点火机构包括限位筒12、点火板13、喷火筒14、铰接缸17，所述底板1的顶面中部设有贯穿固接的限位筒12，位于限位筒12的底部端口下方在底板1底面设有横向放置的点火板13，所述点火板13顶面设有锥形状的喷火筒14；所述点火板13的底面四个拐角处均设有开口朝下的第一铰接座，所述第一铰接座的开口内通过销轴与铰接缸17的铰接杆端部活动铰接，所述铰接缸17的型号为HR6000；所述支撑柱11内侧面底部均设有开口朝内的第二铰接座，所述第二铰接座的开口内通过销轴与铰接缸17底部活动铰接；所述点火板13的底面一端设有贯穿固接的燃气筒15，且所述燃气筒15顶端位于喷火筒14内底部，所述燃气筒15底端通过燃气管与外接燃气罐连通；所述点火板13的底面另一端设有贯穿固接的助燃筒16，且所述助燃筒16顶端位于喷火筒14内底部，所述助燃筒16底端通过气管与外接风机的出气端口连通；通过点火机构控制点火工作，使得喷火筒14顶部靠近坩埚3底部。

在本发明中，所述夹持机构包括弧形板21、夹持伸缩缸22，位于外筒1内在坩埚3底部设有一对对称放置的弧形板21，位于弧形板21对应的位置在外筒3两侧中部凹陷有夹持通孔，所述夹持通孔内安装有输出端朝内的夹持伸缩缸22，所述夹持伸缩缸22的型号为DSTH-CA100-2000-3S，所述夹持伸缩缸22的伸缩杆端部设有夹持连块，所述夹持连块与弧形板21的外侧面中部固接；所述弧形板21的外侧面四个拐角处均设有第一固定块，位于第一固定块对应的位置在外筒3外侧面均设有横向贯穿固接的夹持滑筒23，所述夹持滑筒23内均插设有滑动连接的夹持滑杆24，所述夹持滑杆24里端与对应的第一固定块固接，所述夹持滑杆24外端设有第二固定块，且位于第一固定块与夹持滑筒23之间在夹持滑杆23上套设有夹持弹簧；通过夹持机构控制坩埚3底部进行固定，进而带动两侧弧形板21分别与坩埚3底部夹持固接。

在本发明中，所述驱动机构包括固定板31、驱动电机36、驱动皮带38，所述坩埚3的两侧面设有一对固定板31，每块固定板31的外侧面中部均设有加固板32，其中一块加固板32的外侧面中部设有横向放置的从动轴33，且所述从动轴33转动插设在外筒2内侧壁顶部，另一块加固板32的外侧面中部设有横向放置的主动轴34，位于主动轴34对应的位置在外筒2的侧壁顶部设有贯穿固接的转筒35，且所述主动轴34贯穿转筒35伸入至外筒2外侧；位于转筒35下方在在外筒2的外侧壁上安装有输出端朝外的驱动电机36，所述驱动电机36的型号为YB3，所述驱动电机36的电机轴端部套设有同轴转动的第一皮带轮37，所述主动轴34的外端部套设有同轴转动的第二皮带轮39，且所述驱动皮带38的两端部分别套设在第一皮带轮37、第二皮带轮39上；通过驱动机构控制坩埚3的前后轻微摆动振荡，使其内部的石墨材料混合均匀。

在本发明中，所述铰接机构包括固定伸缩缸25、双向铰接座26、定位伸缩缸28，所述外筒2的顶面后端设有开口朝上的双耳座，所述外盖27的底面后端设有单耳座，且所述双耳座的开口内通过铰接轴与单耳座活动铰接；所述外筒2的外侧面前端中部设有安装座，所述安装座顶面安装有输出端朝上的固定伸缩缸25，所述固定伸缩缸25的型号为DSTH-CA100-2000-3S，所述固定伸缩缸25的伸缩杆端部通过销轴与双向铰接座26一端活动铰接；所述外盖27的前端横向凹陷有定位槽，所述定位槽内安装有输出端朝前的定位伸缩缸28，所述定位伸缩缸28的型号为HR6000，所述定位伸缩缸28的伸缩杆端部通过销轴与双向铰接座26另一端活动铰接；通过铰接机构控制外盖27与外筒3闭合，使得坩埚盖29与坩埚3闭合密封。

实施例2：参见图5，在本实施例中，本发明还提出了半导体石墨热场用的加热器的加热方法，包括以下步骤：

步骤一，铰接缸17、夹持伸缩缸22、驱动电机36、固定伸缩缸25、定位伸缩缸28依次通过外接电源线与外接电源电性连接；把需要加热的石墨材料倒入坩埚3内；

步骤二，待石墨材料倒入后，通过驱动机构控制坩埚3的前后轻微摆动振荡，控制驱动电机36启动，驱动电机36的电机轴通过第一皮带轮37带动驱动皮带38同步转动，进而通过第二皮带轮39带动主动轴34在转筒35内转动，进而带动从动轴33同步转动，使其内部的石墨材料混合均匀；

步骤三，待石墨材料混合均匀后，通过夹持机构控制坩埚3底部进行固定；控制夹持伸缩缸22的伸缩缸杆伸长，进而带动夹持滑杆24沿着夹持滑筒23横向滑动，进而带动夹持弹簧被压缩，进而带动两侧弧形板21分别与坩埚3底部夹持固接；

步骤四，待坩埚3固定后，通过铰接机构控制外盖27与外筒2闭合，在双向铰接座26的铰接作用下，同时控制固定伸缩缸25的伸缩杆缩短、定位伸缩缸28的伸缩杆缩短，进而带动单耳座配合双耳座活动转动，进而带动外盖27与外盖2闭合，使得坩埚盖29与坩埚3闭合密封；

步骤五，待坩埚盖29闭合后，通过点火机构控制点火工作，燃气筒15底端通过燃气管与外接燃气罐连通，助燃筒16底端通过气管与外接风机的出气端口连通，控制四组铰接缸17的铰接杆同步伸长，在铰接作用的配合下，进而带动喷火筒14在限位筒12内升高，使得喷火筒14顶部靠近坩埚3底部。

本发明解决了螺栓不易拆装的问题，避免了反复拆卸螺栓，造成坩埚加热器二次使用不便，通过各机构的配合使用，提高了坩埚加热的稳定性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.半导体石墨热场用的加热器，包括底板（1）、点火机构、夹持机构、驱动机构、铰接机构，其特征在于：所述底板（1）为水平横向放置的矩形板状，所述底板（1）的底面四个拐角处均设有支撑柱（11），位于支撑柱（11）之间在底板（1）底面设有点火机构；所述底板（1）顶面设有外筒（2），所述外筒（2）内顶部设有坩埚（3），位于坩埚（3）的底部两侧在外筒（2）上设有一对夹持机构，且所述坩埚（3）通过驱动机构与外筒（2）活动连接，所述外筒（2）的顶面敞口处设有外盖（27），且所述外盖（27）通过铰接机构与外筒（2）活动铰接，所述外盖（27）底面设有坩埚盖（29）。

2.根据权利要求1所述的半导体石墨热场用的加热器，其特征在于：所述点火机构包括限位筒（12）、点火板（13）、喷火筒（14）、铰接缸（17），所述底板（1）的顶面中部设有限位筒（12），位于限位筒（12）的底部端口下方在底板（1）底面设有点火板（13），所述点火板（13）顶面设有喷火筒（14）；所述点火板（13）的底面四个拐角处均设有第一铰接座，所述第一铰接座与铰接缸（17）的铰接杆端部活动铰接；所述支撑柱（11）内侧面底部均设有第二铰接座，所述第二铰接座与铰接缸（17）底部活动铰接。

3.根据权利要求2所述的半导体石墨热场用的加热器，其特征在于：所述点火板（13）的底面一端设有燃气筒（15），且所述燃气筒（15）顶端位于喷火筒（14）内底部，所述燃气筒（15）底端通过燃气管与外接燃气罐连通；所述点火板（13）的底面另一端设有助燃筒（16），且所述助燃筒（16）顶端位于喷火筒（14）内底部，所述助燃筒（16）底端通过气管与外接风机的出气端口连通。

4.根据权利要求1所述的半导体石墨热场用的加热器，其特征在于：所述夹持机构包括弧形板（21）、夹持伸缩缸（22），位于外筒（1）内在坩埚（3）底部设有一对弧形板（21），位于弧形板（21）对应的位置在外筒（3）两侧中部凹陷有夹持通孔，所述夹持通孔内安装有夹持伸缩缸（22），所述夹持伸缩缸（22）的伸缩杆端部设有夹持连块，所述夹持连块与弧形板（21）的外侧面中部固接。

5.根据权利要求4所述的半导体石墨热场用的加热器，其特征在于：所述弧形板（21）的外侧面四个拐角处均设有第一固定块，位于第一固定块对应的位置在外筒（3）外侧面均设有夹持滑筒（23），所述夹持滑筒（23）内均插设有夹持滑杆（24），所述夹持滑杆（24）里端与对应的第一固定块固接，所述夹持滑杆（24）外端设有第二固定块，且位于第一固定块与夹持滑筒（23）之间在夹持滑杆（23）上套设有夹持弹簧。

6.根据权利要求1所述的半导体石墨热场用的加热器，其特征在于：所述驱动机构包括固定板（31）、驱动电机（36）、驱动皮带（38），所述坩埚（3）的两侧面设有一对固定板（31），每块固定板（31）的外侧面中部均设有加固板（32），其中，一块加固板（32）的外侧面中部设有从动轴（33），且所述从动轴（33）转动插设在外筒（2）内侧壁顶部，另一块加固板（32）的外侧面中部设有主动轴（34），位于主动轴（34）对应的位置在外筒（2）的侧壁顶部设有转筒（35），且所述主动轴（34）贯穿转筒（35）伸入至外筒（2）外侧；位于转筒（35）下方在在外筒（2）的外侧壁上安装有驱动电机（36），所述驱动电机（36）的电机轴端部套设有第一皮带轮（37），所述主动轴（34）的外端部套设有第二皮带轮（39），且所述驱动皮带（38）的两端部分别套设在第一皮带轮（37）、第二皮带轮（39）上。

7.根据权利要求1所述的半导体石墨热场用的加热器，其特征在于：所述铰接机构包括固定伸缩缸（25）、双向铰接座（26）、定位伸缩缸（28），所述外筒（2）的顶面后端设有双耳座，所述外盖（27）的底面后端设有单耳座，且所述双耳座通过铰接轴与单耳座活动铰接；所述外筒（2）的外侧面前端中部设有安装座，所述安装座顶面安装有固定伸缩缸（25），所述固定伸缩缸（25）的伸缩杆端部通过销轴与双向铰接座（26）一端活动铰接；所述外盖（27）的前端横向凹陷有定位槽，所述定位槽内安装有定位伸缩缸（28），所述定位伸缩缸（28）的伸缩杆端部通过销轴与双向铰接座（26）另一端活动铰接。

8.根据权利要求1-7任一所述的半导体石墨热场用的加热器的加热方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，铰接缸（17）、夹持伸缩缸（22）、驱动电机（36）、固定伸缩缸（25）、定位伸缩缸（28）依次通过外接电源线与外接电源电性连接；把需要加热的石墨材料倒入坩埚（3）内；

步骤二，待石墨材料倒入后，通过驱动机构控制坩埚（3）的前后轻微摆动振荡，控制驱动电机（36）启动，驱动电机（36）的电机轴通过第一皮带轮（37）带动驱动皮带（38）同步转动，进而通过第二皮带轮（39）带动主动轴（34）在转筒（35）内转动，进而带动从动轴（33）同步转动，使其内部的石墨材料混合均匀；

步骤三，待石墨材料混合均匀后，通过夹持机构控制坩埚（3）底部进行固定；控制夹持伸缩缸（22）的伸缩缸杆伸长，进而带动夹持滑杆（24）沿着夹持滑筒（23）横向滑动，进而带动夹持弹簧被压缩，进而带动两侧弧形板（21）分别与坩埚（3）底部夹持固接；

步骤四，待坩埚（3）固定后，通过铰接机构控制外盖（27）与外筒（2）闭合，在双向铰接座（26）的铰接作用下，同时控制固定伸缩缸（25）的伸缩杆缩短、定位伸缩缸（28）的伸缩杆缩短，进而带动单耳座配合双耳座活动转动，进而带动外盖（27）与外盖（2）闭合，使得坩埚盖（29）与坩埚（3）闭合密封；

步骤五，待坩埚盖（29）闭合后，通过点火机构控制点火工作，燃气筒（15）底端通过燃气管与外接燃气罐连通，助燃筒（16）底端通过气管与外接风机的出气端口连通，控制四组铰接缸（17）的铰接杆同步伸长，在铰接作用的配合下，进而带动喷火筒（14）在限位筒（12）内升高，使得喷火筒（14）顶部靠近坩埚（3）底部。

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