CN113337881A - 一种单晶炉 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种单晶炉，包括单晶炉底座，所述单晶炉底座内设有工作腔，所述工作腔内下壁转动设有传动轴，所述传动轴上端面固定设有石墨托盘，所述石墨托盘内摆放设有用于进行单晶硅熔化的坩埚，所述坩埚内设有开口向上的熔化腔，本发明通过在进行单晶材料直拉生长工作时，在工作腔内惰性气体输入过大导致气压增大时通过将进气管道内左右两侧连通的横截面积减少，进而降低输入的惰性气体的速度，进而对工作腔内部达到气压恒定调节的效果，使单晶材料的直拉生长工作效果更好，并通过自动的速度调节使在进行单晶直拉生长工作过程中，提拉的转速维持在一定的速度范围内，进而提高单晶直拉生长的工作效率。

Description

一种单晶炉
技术领域
本发明涉及单晶炉技术领域，具体为一种单晶炉。
背景技术
在工业生产过程中，单晶炉是一种在惰性气体中将多晶硅等多晶材料融化后，通过拉升生成单晶柱的设备，一般的单晶炉在使用过程中因要将晶体硅处于惰性气体中进行熔化，对其工作腔内部的气密性具有较高的要求，且在进行后续的单晶直拉工作的过程中，其籽晶轴以及石墨托的转速若不一致，则会造成单晶炉内直拉的单晶内部密度较差的效果，且对于恒定的内部工作气压具有较高的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种单晶炉，用于克服现有技术中的上述缺陷。
根据本发明的一种单晶炉，包括单晶炉底座，所述单晶炉底座内设有工作腔，所述工作腔内下壁转动设有传动轴，所述传动轴上端面固定设有石墨托盘，所述石墨托盘内摆放设有用于进行单晶硅熔化的坩埚，所述坩埚内设有开口向上的熔化腔，所述工作腔内下壁固定设有用于进行加热的加热板，所述单晶炉底座上壁固定设有固定板，所述固定板内设有与所述工作腔连通的提升腔，所述提升腔内设有能上下移动的提升板，所述提升板下端面固定连接有籽晶夹持器，所述提升腔上壁内设有提升组件，所述提升组件能控制所述提升板的升降移动，所述工作腔左壁连通设有开口向左的进气管道，所述进气管道与外界的惰性气体管道连接，所述进气管道下壁连通设有封闭腔，所述封闭腔内设有能上下移动的封闭板，所述单晶炉底座上端面固定设有圆环形的转动板，所述转动板内固定设有圆环形且能转动的光学测量仪，所述光学测量仪用于对直拉生长的单晶柱进行直径的测量，所述工作腔下壁内设有转速控制腔，所述转速控制腔内设有转速控制组件，所述转速控制组件能防止所述石墨托盘转动过快从而导致单晶直拉生长过程中造成扭转断裂，所述工作腔下壁内且位于所述转速控制腔右壁内固定设有气压缸，所述气压缸内设有气压腔，所述气压腔内设有能左右移动的移动活塞，所述气压腔上壁左侧与所述工作腔下壁之间连通设有连通管道。
进一步的技术方案，所述单晶炉底座内上侧且位于所述转动板下方设有圆环形的支撑腔，所述支撑腔内设有能转动的且呈圆环形的转动圆盘，所述转动圆盘上端面与所述光学测量仪下端面固定连接。
进一步的技术方案，所述封闭板下端面与所述封闭腔下壁之间固定连接有封闭弹簧，所述封闭板下端面固定连接有连接拉绳。
进一步的技术方案，所述提升组件包括位于所述提升腔上壁内的转动提升腔，所述转动提升腔内转动设有转动工作板，所述转动提升腔下壁与所述提升腔上壁之间连通设有连通槽，所述转动工作板内设有线轮腔，所述线轮腔左右两壁之间转动设有支撑转轴，所述支撑转轴外圆面固定连接有转动线轮，所述转动线轮外圆面固定连接且绕设有一定长度的提升线缆，所述提升线缆贯穿所述连通槽并向下延伸至所述提升腔内并与所述提升板上端固定连接，所述线轮腔左壁内固定设有供能电机，所述支撑转轴左端动力连接于所述供能电机，所述转动提升腔上壁内固定设有转动电机，所述转动工作板上端面转动中心动力连接于所述转动电机。
进一步的技术方案，所述转动电机上侧设有齿轮腔，所述齿轮腔内下壁转动设有主动锥齿轮，所述主动锥齿轮下端面轴心动力连接于所述转动电机，所述齿轮腔内后壁转动设有与所述主动锥齿轮螺纹啮合的从动锥齿轮，所述从动锥齿轮后端面轴心固定连接有传动轴。
进一步的技术方案，所述转速控制组件包括位于所述转速控制腔内且能转动的转动挡板，所述转动挡板内设有开口向上的离心腔，所述石墨托盘下端面转动中心固定连接有传动轴，所述传动轴下端面向下延伸至所述转速控制腔内并延伸至所述离心腔内固定连接有转盘，所述转盘内上端面环形排列分布有固定支撑板。
进一步的技术方案，所述固定支撑板内靠近所述转盘中心一侧设有开口向内的离心滑槽，所述离心滑槽内设有能移动的离心连杆，所述离心连杆向内延伸并固定连接有移动板，所述移动板与所述离心滑槽远离所述转盘轴心一侧壁之间固定连接有离心弹簧，所述转盘外圆面环形排列分布有支撑板，所述支撑板内上端转动设有支撑轴，所述支撑轴外圆面固定连接有能翻转其呈弧形的离心翻转板，所述离心连杆一侧端面向外延伸并与所述离心翻转板固定连接，所述离心腔内部环形排列分布有减速槽，所述转动挡板外侧转动设有接触圆环，所述接触圆环内圆面粗糙并与所述转动挡板外圆面相抵，所述接触圆环下端面与所述转速控制腔下壁之间固定连接有能转动的连接板，所述离心腔内下壁连通设有开口向下的转动槽，所述转盘下端面转动中心固定连接有输入轴。
进一步的技术方案，所述转速控制腔下壁内设有啮合腔，所述输入轴下端面向下延伸至所述啮合腔内并固定连接有转动锥齿轮，所述啮合腔内后壁转动设有与所述转动锥齿轮齿轮啮合的啮合锥齿轮。
进一步的技术方案，所述啮合腔以及所述齿轮腔后壁内设有竖直的带轮腔，所述带轮腔内转动设有上下对称的转动带轮，所述传动轴后端面向后延伸至所述带轮腔内并与上侧所述转动带轮轴心固定连接，所述动力轴后端面向后延伸至所述带轮腔内并与下侧所述转动带轮轴心固定连接，上下两侧所述转动带轮之间绕设有传动皮带。
进一步的技术方案，所述移动活塞右端面与所述气压腔右壁端面之间固定连接有伸缩弹簧，所述移动活塞右端面固定连接有移动连杆，所述气压腔内后壁右侧连通设有开口向后的出气管道，所述气压腔右壁连通设有移动腔，所述移动连杆右端面向右延伸至所述移动腔内，所述移动连杆右端面固定连接有伸缩拉绳，所述伸缩拉绳与所述连接拉绳连接。
本发明的有益效果是：本发明通过在进行单晶材料直拉生长工作时，在工作腔内惰性气体输入过大导致气压增大时通过将进气管道内左右两侧连通的横截面积减少，进而降低输入的惰性气体的速度，进而对工作腔内部达到气压恒定调节的效果，使单晶材料的直拉生长工作效果更好，并通过自动的速度调节使在进行单晶直拉生长工作过程中，提拉的转速维持在一定的速度范围内，进而提高单晶直拉生长的工作效率。
附图说明
图1是本发明的一种多插座转换装置的结构示意图；
图2是本发明的一种单晶炉内部整体结构示意图；
图3是本发明图2中A的局部放大示意图；
图4是本发明图3中B-B的示意图；
图5是本发明图2中C-C的示意图；
图6是本发明图3中D-D的示意图；
图7是本发明图2中E的局部放大示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体说明，应当理解为以下文字仅仅用以描述本发明的一种单晶炉或几种具体的实施方式，并不对本发明具体请求的保护范围进行严格限定，如在本文中所使用，术语上下和左右不限于其严格的几何定义，而是包括对于机加工或人类误差合理和不一致性的容限，下面详尽说明该一种单晶炉的具体特征：
参照图1-7，根据本发明的实施例的一种单晶炉，包括单晶炉底座11，所述单晶炉底座11内设有工作腔43，所述工作腔43内下壁转动设有传动轴44，所述传动轴44上端面固定设有石墨托盘13，所述石墨托盘13内摆放设有用于进行单晶硅熔化的坩埚24，所述坩埚24内设有开口向上的熔化腔23，所述工作腔43内下壁固定设有用于进行加热的加热板12，所述单晶炉底座11上壁固定设有固定板38，所述固定板38内设有与所述工作腔43连通的提升腔27，所述提升腔27内设有能上下移动的提升板26，所述提升板26下端面固定连接有籽晶夹持器25，所述提升腔27上壁内设有提升组件，所述提升组件能控制所述提升板26的升降移动，所述工作腔43左壁连通设有开口向左的进气管道69，所述进气管道69与外界的惰性气体管道连接，所述进气管道69下壁连通设有封闭腔71，所述封闭腔71内设有能上下移动的封闭板74，所述单晶炉底座11上端面固定设有圆环形的转动板40，所述转动板40内固定设有圆环形且能转动的光学测量仪39，所述光学测量仪39用于对直拉生长的单晶柱进行直径的测量，所述工作腔43下壁内设有转速控制腔52，所述转速控制腔52内设有转速控制组件，所述转速控制组件能防止所述石墨托盘13转动过快从而导致单晶直拉生长过程中造成扭转断裂，所述工作腔43下壁内且位于所述转速控制腔52右壁内固定设有气压缸18，所述气压缸18内设有气压腔20，所述气压腔20内设有能左右移动的移动活塞21，所述气压腔20上壁左侧与所述工作腔43下壁之间连通设有连通管道22。
有益地或示例性地，所述单晶炉底座11内上侧且位于所述转动板40下方设有圆环形的支撑腔42，所述支撑腔42内设有能转动的且呈圆环形的转动圆盘41，所述转动圆盘41上端面与所述光学测量仪39下端面固定连接。
有益地或示例性地，所述封闭板74下端面与所述封闭腔71下壁之间固定连接有封闭弹簧72，所述封闭板74下端面固定连接有连接拉绳73。
有益地或示例性地，所述提升组件包括位于所述提升腔27上壁内的转动提升腔75，所述转动提升腔75内转动设有转动工作板76，所述转动提升腔75下壁与所述提升腔27上壁之间连通设有连通槽28，所述转动工作板76内设有线轮腔36，所述线轮腔36左右两壁之间转动设有支撑转轴34，所述支撑转轴34外圆面固定连接有转动线轮35，所述转动线轮35外圆面固定连接且绕设有一定长度的提升线缆37，所述提升线缆37贯穿所述连通槽28并向下延伸至所述提升腔27内并与所述提升板26上端固定连接，所述线轮腔36左壁内固定设有供能电机29，所述支撑转轴34左端动力连接于所述供能电机29，所述转动提升腔75上壁内固定设有转动电机33，所述转动工作板76上端面转动中心动力连接于所述转动电机33。
有益地或示例性地，所述转动电机33上侧设有齿轮腔30，所述齿轮腔30内下壁转动设有主动锥齿轮32，所述主动锥齿轮32下端面轴心动力连接于所述转动电机33，所述齿轮腔30内后壁转动设有与所述主动锥齿轮32螺纹啮合的从动锥齿轮31，所述从动锥齿轮31后端面轴心固定连接有传动轴63。
有益地或示例性地，所述转速控制组件包括位于所述转速控制腔52内且能转动的转动挡板46，所述转动挡板46内设有开口向上的离心腔77，所述石墨托盘13下端面转动中心固定连接有传动轴44，所述传动轴44下端面向下延伸至所述转速控制腔52内并延伸至所述离心腔77内固定连接有转盘45，所述转盘45内上端面环形排列分布有固定支撑板78。
有益地或示例性地，所述固定支撑板78内靠近所述转盘45中心一侧设有开口向内的离心滑槽56，所述离心滑槽56内设有能移动的离心连杆60，所述离心连杆60向内延伸并固定连接有移动板55，所述移动板55与所述离心滑槽56远离所述转盘45轴心一侧壁之间固定连接有离心弹簧59，所述转盘45外圆面环形排列分布有支撑板57，所述支撑板57内上端转动设有支撑轴58，所述支撑轴58外圆面固定连接有能翻转其呈弧形的离心翻转板61，所述离心连杆60一侧端面向外延伸并与所述离心翻转板61固定连接，所述离心腔77内部环形排列分布有减速槽62，所述转动挡板46外侧转动设有接触圆环47，所述接触圆环47内圆面粗糙并与所述转动挡板46外圆面相抵，所述接触圆环47下端面与所述转速控制腔52下壁之间固定连接有能转动的连接板48，所述离心腔77内下壁连通设有开口向下的转动槽53，所述转盘45下端面转动中心固定连接有输入轴67。
有益地或示例性地，所述转速控制腔52下壁内设有啮合腔49，所述输入轴67下端面向下延伸至所述啮合腔49内并固定连接有转动锥齿轮51，所述啮合腔49内后壁转动设有与所述转动锥齿轮51齿轮啮合的啮合锥齿轮50。
有益地或示例性地，所述啮合腔49以及所述齿轮腔30后壁内设有竖直的带轮腔66，所述带轮腔66内转动设有上下对称的转动带轮64，所述传动轴63后端面向后延伸至所述带轮腔66内并与上侧所述转动带轮64轴心固定连接，所述动力轴68后端面向后延伸至所述带轮腔66内并与下侧所述转动带轮64轴心固定连接，上下两侧所述转动带轮64之间绕设有传动皮带65。
有益地或示例性地，所述移动活塞21右端面与所述气压腔20右壁端面之间固定连接有伸缩弹簧14，所述移动活塞21右端面固定连接有移动连杆17，所述气压腔20内后壁右侧连通设有开口向后的出气管道19，所述气压腔20右壁连通设有移动腔15，所述移动连杆17右端面向右延伸至所述移动腔15内，所述移动连杆17右端面固定连接有伸缩拉绳16，所述伸缩拉绳16与所述连接拉绳73连接。
本发明的用于，其工作流程如下：
在进行工作时，将进气管道69与惰性气体管道连接，并将需要进行熔化拉伸的单晶硅等多晶材料放置于熔化腔23内，此时通过进气管道69将惰性气体输入并使工作腔43以及提升腔27内充满惰性气体，方便进行后续的多晶材料的熔化，此时加热板12启动并升温，此时石墨托盘13通过加热板12加热升温并通过坩埚24引导对熔化腔23内的多晶材料进行熔化，随后供能电机29转动并带动支撑转轴34转动，此时支撑转轴34通过固定连接带动转动线轮35转动，此时转动线轮35转动并将绕设于且表面的提升线缆37放松，此时随着转动线轮35转动并将提升线缆37向下放松并带动提升板26向下移动，此时随着提升板26向下移动并通过籽晶夹持器25与熔化腔23内熔化后的多晶材料接触后，此时供能电机29反转启动并带动转动线轮35反转，转动线轮35反转过程中拉动提升线缆37并将其绕设于转动线轮35外圆面，进而达到提升提升板26向上因的效果，与此同时在进行多晶材料直拉生长的过程中，转动电机33启动并带动转动工作板76缓慢转动，同时转动电机33带动主动锥齿轮32转动，主动锥齿轮32通过和齿轮啮合带动从动锥齿轮31转动，从动锥齿轮31通过传动轴63传动带动上侧转动带轮64转动，上下两侧转动带轮64通过传动皮带65传动转动，此时下侧转动带轮64转动通过动力轴68传动带动啮合锥齿轮50转动，啮合锥齿轮50通过齿轮啮合带动转动锥齿轮51转动，此时转动锥齿轮51通过输入轴67传动带动转盘45转动，此时转盘45转动并带动传动轴44转动，此时传动轴44转动并通过固定连接带动石墨托盘13转动，进而达到配合籽晶夹持器25提升的效果，若在此过程中若因籽晶夹持器25上的负载发生变化或因外界因素等原因造成转动电机33转动过快时，此时转动电机33带动转盘45转速加快，此时转盘45转速加快并使离心翻转板61受到的离心力增大，此时因离心翻转板61受到的离心力增大并带动离心连杆60以及移动板55克服离心弹簧59弹力作用向外移动，此时离心翻转板61向外翻转转动，并随着转盘45的持续转动此时离心翻转板61在转动中通过与减速槽62撞击进而达到减速的效果，进而通过自动的速度调节使在进行单晶直拉生长工作过程中，提拉的转速维持在一定的速度范围内，进而提高单晶直拉生长的工作效率，同时工作人员可通过光学测量仪39对工作腔43内单晶直拉后的直径进行观测，且可通过转动转动板40进行不同方位的观测，同时在工作过程中，若工作腔43内气压产生变化，导致增大时，此时工作腔43内的气压通过连通管道22进入至气压腔20内，并使气压腔20内位于移动活塞21左侧的气压增大，此时在增大的气压推动下移动活塞21克服伸缩弹簧14弹力作用向右移动，若气压持续增大此时移动活塞21移动至右极限位，并通过出气管道19将多余的气体排除，同时移动活塞21通过固定连接带动移动连杆17向右移动，并使伸缩拉绳16与连接拉绳73的连接放松，此时封闭板74在封闭弹簧72的弹力作用下向上一定，并逐渐将进气管道69内左右两侧连通的横截面积减少，进而降低输入的惰性气体的速度，进而对工作腔43内部达到气压恒定调节的效果，使单晶材料的直拉生长工作效果更好。
本发明的有益效果是：本发明通过在进行单晶材料直拉生长工作时，在工作腔内惰性气体输入过大导致气压增大时通过将进气管道内左右两侧连通的横截面积减少，进而降低输入的惰性气体的速度，进而对工作腔内部达到气压恒定调节的效果，使单晶材料的直拉生长工作效果更好，并通过自动的速度调节使在进行单晶直拉生长工作过程中，提拉的转速维持在一定的速度范围内，进而提高单晶直拉生长的工作效率。
本领域的技术人员可以明确，在不脱离本发明的总体精神以及构思的情形下，可以做出对于以上实施例的各种变型。其均落入本发明的保护范围之内。本发明的保护方案以本发明所附的权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种单晶炉，包括单晶炉底座，其特征在于：所述所述单晶炉底座内设有工作腔，所述工作腔内下壁转动设有传动轴，所述传动轴上端面固定设有石墨托盘，所述石墨托盘内摆放设有用于进行单晶硅熔化的坩埚，所述坩埚内设有开口向上的熔化腔，所述工作腔内下壁固定设有用于进行加热的加热板，所述单晶炉底座上壁固定设有固定板，所述固定板内设有与所述工作腔连通的提升腔，所述提升腔内设有能上下移动的提升板，所述提升板下端面固定连接有籽晶夹持器，所述提升腔上壁内设有提升组件，所述提升组件能控制所述提升板的升降移动，所述工作腔左壁连通设有开口向左的进气管道，所述进气管道与外界的惰性气体管道连接，所述进气管道下壁连通设有封闭腔，所述封闭腔内设有能上下移动的封闭板，所述单晶炉底座上端面固定设有圆环形的转动板，所述转动板内固定设有圆环形且能转动的光学测量仪，所述光学测量仪用于对直拉生长的单晶柱进行直径的测量，所述工作腔下壁内设有转速控制腔，所述转速控制腔内设有转速控制组件，所述转速控制组件能防止所述石墨托盘转动过快从而导致单晶直拉生长过程中造成扭转断裂，所述工作腔下壁内且位于所述转速控制腔右壁内固定设有气压缸，所述气压缸内设有气压腔，所述气压腔内设有能左右移动的移动活塞，所述气压腔上壁左侧与所述工作腔下壁之间连通设有连通管道。
2.根据权利要求1所述的一种单晶炉，其特征在于：所述所述单晶炉底座内上侧且位于所述转动板下方设有圆环形的支撑腔，所述支撑腔内设有能转动的且呈圆环形的转动圆盘，所述转动圆盘上端面与所述光学测量仪下端面固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种单晶炉，其特征在于：所述封闭板下端面与所述封闭腔下壁之间固定连接有封闭弹簧，所述封闭板下端面固定连接有连接拉绳。
4.根据权利要求3所述的一种单晶炉，其特征在于：所述提升组件包括位于所述提升腔上壁内的转动提升腔，所述转动提升腔内转动设有转动工作板，所述转动提升腔下壁与所述提升腔上壁之间连通设有连通槽，所述转动工作板内设有线轮腔，所述线轮腔左右两壁之间转动设有支撑转轴，所述支撑转轴外圆面固定连接有转动线轮，所述转动线轮外圆面固定连接且绕设有一定长度的提升线缆，所述提升线缆贯穿所述连通槽并向下延伸至所述提升腔内并与所述提升板上端固定连接，所述线轮腔左壁内固定设有供能电机，所述支撑转轴左端动力连接于所述供能电机，所述转动提升腔上壁内固定设有转动电机，所述转动工作板上端面转动中心动力连接于所述转动电机。
5.根据权利要求4所述的一种单晶炉，其特征在于：所述转动电机上侧设有齿轮腔，所述齿轮腔内下壁转动设有主动锥齿轮，所述主动锥齿轮下端面轴心动力连接于所述转动电机，所述齿轮腔内后壁转动设有与所述主动锥齿轮螺纹啮合的从动锥齿轮，所述从动锥齿轮后端面轴心固定连接有传动轴。
6.根据权利要求5所述的一种单晶炉，其特征在于：所述转速控制组件包括位于所述转速控制腔内且能转动的转动挡板，所述转动挡板内设有开口向上的离心腔，所述石墨托盘下端面转动中心固定连接有传动轴，所述传动轴下端面向下延伸至所述转速控制腔内并延伸至所述离心腔内固定连接有转盘，所述转盘内上端面环形排列分布有固定支撑板。
7.根据权利要求6所述的一种单晶炉，其特征在于：所述固定支撑板内靠近所述转盘中心一侧设有开口向内的离心滑槽，所述离心滑槽内设有能移动的离心连杆，所述离心连杆向内延伸并固定连接有移动板，所述移动板与所述离心滑槽远离所述转盘轴心一侧壁之间固定连接有离心弹簧，所述转盘外圆面环形排列分布有支撑板，所述支撑板内上端转动设有支撑轴，所述支撑轴外圆面固定连接有能翻转其呈弧形的离心翻转板，所述离心连杆一侧端面向外延伸并与所述离心翻转板固定连接，所述离心腔内部环形排列分布有减速槽，所述转动挡板外侧转动设有接触圆环，所述接触圆环内圆面粗糙并与所述转动挡板外圆面相抵，所述接触圆环下端面与所述转速控制腔下壁之间固定连接有能转动的连接板，所述离心腔内下壁连通设有开口向下的转动槽，所述转盘下端面转动中心固定连接有输入轴。
8.根据权利要求7所述的一种单晶炉，其特征在于：所述转速控制腔下壁内设有啮合腔，所述输入轴下端面向下延伸至所述啮合腔内并固定连接有转动锥齿轮，所述啮合腔内后壁转动设有与所述转动锥齿轮齿轮啮合的啮合锥齿轮。
9.根据权利要求8所述的一种单晶炉，其特征在于：所述啮合腔以及所述齿轮腔后壁内设有竖直的带轮腔，所述带轮腔内转动设有上下对称的转动带轮，所述传动轴后端面向后延伸至所述带轮腔内并与上侧所述转动带轮轴心固定连接，所述动力轴后端面向后延伸至所述带轮腔内并与下侧所述转动带轮轴心固定连接，上下两侧所述转动带轮之间绕设有传动皮带。
10.根据权利要求9所述的一种单晶炉，其特征在于：所述移动活塞右端面与所述气压腔右壁端面之间固定连接有伸缩弹簧，所述移动活塞右端面固定连接有移动连杆，所述气压腔内后壁右侧连通设有开口向后的出气管道，所述气压腔右壁连通设有移动腔，所述移动连杆右端面向右延伸至所述移动腔内，所述移动连杆右端面固定连接有伸缩拉绳，所述伸缩拉绳与所述连接拉绳连接。
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