CN115323490A - 一种用于制备碳化硅晶体的石墨热场单晶生长装置 - Google Patents

一种用于制备碳化硅晶体的石墨热场单晶生长装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于制备碳化硅晶体的石墨热场单晶生长装置，属于石墨热场技术领域，包括生长罐体以及安装在其顶面的可拆卸式顶盖，可拆卸式顶盖的顶面中间位置安装有排风扇外壳，在生长罐体的内腔中设有坩埚体，生长罐体的内腔下部通过隔板分隔有安装腔室，安装腔室内底壁安装有伺服电机，伺服电机的纵向输出轴通过螺杆升降组件连接有升降铝板件，且坩埚体就放置在升降铝板件顶面上。该用于制备碳化硅晶体的石墨热场单晶生长装置，不仅方便对坩埚体进行拿取，在安装腔室的设计下，可以有效隔热，从而保护伺服电机，提高其连接电路的使用寿命，且可以有效排出热量，从而可以快速对生长罐体中的热量进行及时排出。

Description

一种用于制备碳化硅晶体的石墨热场单晶生长装置
技术领域
本发明属于石墨热场技术领域，具体涉及一种用于制备碳化硅晶体的石墨热场单晶生长装置。
背景技术
热场就是热系统，在机械中一般指单晶炉热场，就是单晶炉中的热系统，单晶炉是一种在惰性气体(氮气、氦气为主)环境中，用石墨加热器将多晶硅等多晶材料熔化，用直拉法生长无错位单晶的设备，而石墨热场简单的说就是用来拉单晶硅的整套石墨加热系统。
现有中国专利号为：CN111926383A的一种新型节能半导体石墨热场，其：“包括外壳，所述外壳内部底部的中间位置设置有电动升降杆，所述电动升降杆的顶部设置有底座，所述底座的顶部设置有坩埚，所述坩埚的外侧设置有多组吸热片，所述外壳内侧的中间位置处设置有保温筒，所述保温筒的内侧设置有石墨软毡保温层”其通过底座和电动升降杆的配合下，不需要人力就能取出坩埚，同时能够大幅降低石墨坩埚掉落的危险，也能对应大型化的热场。但是仍然具有美中不足的地方，比如电动升降杆在坩埚下方对坩埚进行升降，而罐体中需要加热时，容易对电动升降杆的线路造成高温损坏，降低了其使用寿命，同时不可以满足不同型号的坩埚夹持使用，容易导致坩埚倾倒。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于制备碳化硅晶体的石墨热场单晶生长装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于制备碳化硅晶体的石墨热场单晶生长装置，包括生长罐体以及安装在其顶面的可拆卸式顶盖，所述可拆卸式顶盖的顶面中间位置安装有排风扇外壳，在生长罐体的内腔中设有坩埚体，生长罐体的内腔下部通过隔板分隔有安装腔室，安装腔室内底壁安装有伺服电机，伺服电机的纵向输出轴通过螺杆升降组件连接有升降铝板件，且坩埚体就放置在升降铝板件顶面上，升降铝板件的底面两侧均安装有加热仓外壳，加热仓外壳中设有对升降铝板件释放热量的热风机，且在可拆卸式顶盖的内腔设有热传导散热组件，所述升降铝板件的顶面对称设有用于夹持坩埚体的夹持组件。
优选的，所述螺杆升降组件包括与伺服电机的输出轴连接的内螺纹套筒以及与其适配连接的外螺纹杆件，所述外螺纹杆件的顶端与升降铝板件的底面连接。
优选的，所述生长罐体的内壁对称纵向开设有行程滑槽，所述升降铝板件的两端均连接有行程滑块，所述行程滑块与行程滑槽适配连接。
优选的，所述热风机的输出端通过气管连接有扩口导热管，所述扩口导热管远离气管的一端与升降铝板件的底面连接。
优选的，每个所述加热仓外壳的底面均连接有缓冲弹簧，且缓冲弹簧远离加热仓外壳的一端与隔板顶面弹性抵接。
优选的，所述热传导散热组件包括安装在可拆卸式顶盖内腔中的铝制散热圆盘以及安装在排风扇外壳中的电子排风扇本体。
优选的，所述铝制散热圆盘的底面等距安装有多根导热铝杆，多根导致铝杆之间交叉连接有冷却液管，所述冷却液管的一端延伸至可拆卸式顶盖外侧，且连接有注液管。
优选的，所述夹持组件包括对称安装在升降铝板件顶面两侧的固定立板以及分别安装在其固定立板内壁上的两根挤压弹簧。
优选的，所述挤压弹簧远离固定立板的一端连接有夹持移动板，两个所述夹持移动板均抵接在坩埚体的外壁上。
优选的，所述生长罐体的外壁下部安装有可拆卸式检修板，可拆卸式检修板通向安装腔室，所述可拆卸式顶盖顶面贯穿连接有进气管，进气管延伸至坩埚体中。
本发明的技术效果和优点：
该用于制备碳化硅晶体的石墨热场单晶生长装置，伺服电机在安装腔室中运行，带动螺杆升降组件，在螺杆升降组件的作用下，带动升降铝板件在生长罐体中进行升降，同时带动坩埚体可以升降，从而方便对坩埚体进行拿取，同时在安装腔室的设计下，可以有效隔热，从而保护伺服电机，提高其连接电路的使用寿命；
热传导散热组件在可拆卸式顶盖中吸取生长罐体中的热量，在排风扇外壳中的电子排风扇的作用下，有效排出热量，从而可以快速对生长罐体中的热量进行及时排出；
安装在升降铝板件上的夹持组件可以对坩埚体进行夹持，从而有利于其坩埚体的稳定性，同时夹持组件为可调节式结构，能够有效满足不同型号的坩埚体使用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的生长罐体的剖视图；
图3为本发明的加热仓外壳和缓冲弹簧的连接示意图；
图4为本发明的内螺纹套筒和外螺纹杆件的连接示意图；
图5为本发明的可拆卸式顶盖的示意图。
图中：1、生长罐体；2、安装底座；3、可拆卸式顶盖；4、进气管；5、排风扇外壳；6、注液管；7、可拆卸式检修板；8、电子排风扇本体；9、坩埚体；10、升降铝板件；11、行程滑槽；12、安装腔室；13、伺服电机；14、隔板；15、加热仓外壳；16、热风机；17、气管；18、扩口导热管；19、支座；20、缓冲弹簧；21、固定立板；22、夹持移动板；23、挤压弹簧；24、行程滑块；25、外螺纹杆件；26、内螺纹套筒；27、冷却液管；28、铝制散热圆盘；29、导热铝杆。
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。
本发明提供了如图1-图5所示的一种用于制备碳化硅晶体的石墨热场单晶生长装置，包括生长罐体1以及安装在其顶面的可拆卸式顶盖3，生长罐体1底面连接有安装底座2，可拆卸式顶盖3的顶面中间位置安装有排风扇外壳5，在生长罐体1的内腔中设有坩埚体9，生长罐体1的内腔下部通过隔板14分隔有安装腔室12，安装腔室12内底壁安装有伺服电机13，伺服电机13的纵向输出轴通过螺杆升降组件连接有升降铝板件10，且坩埚体9就放置在升降铝板件10顶面上，升降铝板件10的底面两侧均安装有加热仓外壳15，加热仓外壳15中设有对升降铝板件10释放热量的热风机16，且在可拆卸式顶盖3的内腔设有热传导散热组件，升降铝板件10的顶面对称设有用于夹持坩埚体9的夹持组件。
具体的，螺杆升降组件包括与伺服电机13的输出轴连接的内螺纹套筒26以及与其适配连接的外螺纹杆件25，外螺纹杆件25的顶端与升降铝板件10的底面连接。
具体的，生长罐体1的内壁对称纵向开设有行程滑槽11，升降铝板件10的两端均连接有行程滑块24，行程滑块24与行程滑槽11适配连接。
具体的，热风机16的输出端通过气管17连接有扩口导热管18，扩口导热管18远离气管17的一端与升降铝板件10的底面连接。
具体的，每个加热仓外壳15的底面均连接有缓冲弹簧20，且缓冲弹簧20远离加热仓外壳15的一端与隔板14顶面弹性抵接，隔板14通过轴承与内螺纹套筒26连接，加热仓外壳15底面安装有支座19，而缓冲弹簧20的顶端与支座19连接。
具体的，热传导散热组件包括安装在可拆卸式顶盖3内腔中的铝制散热圆盘28以及安装在排风扇外壳5中的电子排风扇本体8。
具体的，铝制散热圆盘28的底面等距安装有多根导热铝杆29，多根导热铝杆29之间交叉连接有冷却液管27，冷却液管27的一端延伸至可拆卸式顶盖3外侧，且连接有注液管6。
具体的，夹持组件包括对称安装在升降铝板件10顶面两侧的固定立板21以及分别安装在其固定立板21内壁上的两根挤压弹簧23。
具体的，挤压弹簧23远离固定立板21的一端连接有夹持移动板22，两个夹持移动板22均抵接在坩埚体9的外壁上。
具体的，生长罐体1的外壁下部安装有可拆卸式检修板7，可拆卸式检修板7通向安装腔室12，可拆卸式顶盖3顶面贯穿连接有进气管4，进气管4延伸至坩埚体9中。
工作原理：
该用于制备碳化硅晶体的石墨热场单晶生长装置，通过进气管4对生长罐体1内部注入氩气，氩气进入坩埚体9中，打开热风机16，热风机16通过气管17朝向扩口导热管18喷出热气，热风机16对升降铝板件10进行释放热量，在升降铝板件10的作用下，可以将热量传输至坩埚体9内，对碳化硅晶体的石墨热场单晶进行生长培育；
结束需要拿取坩埚体9时，可以打开伺服电机13，伺服电机13带动内螺纹套筒26转动，转动的内螺纹套筒26与外螺纹杆件25适配，从而带动外螺纹杆件25升降，带动升降铝板件10在生长罐体1中进行升降，在行程滑槽11和行程滑块24的配合下，有效带动升降铝板件10进行升降移动，从而带动坩埚体9进行升降，升降铝板件10下降时在缓冲弹簧20的作用下，防止加热仓外壳15撞击隔板14；
需要对坩埚体9进行夹持时，可以相背掰开两个夹持移动板22，施力于挤压弹簧23上，当松开夹持移动板22时，在挤压弹簧23的作用下，带动夹持移动板22对坩埚体9进行夹持施力，防止坩埚体9倾倒；
对生长罐体1内部进行降温时，关闭热风机16，打开电子排风扇本体8，将工业冷却液(机加工切削冷却液)注入冷却液管27中，在多根导热铝杆29和铝制散热圆盘28的作用下，将热量导热排出，在电子排风扇的作用下，能够有效的降温冷却。
以上所述，仅为发明较佳的具体实施方式，但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发明揭露的技术范围内，根据发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于制备碳化硅晶体的石墨热场单晶生长装置，包括生长罐体(1)以及安装在其顶面的可拆卸式顶盖(3)，其特征在于：所述可拆卸式顶盖(3)的顶面中间位置安装有排风扇外壳(5)，在生长罐体(1)的内腔中设有坩埚体(9)，生长罐体(1)的内腔下部通过隔板(14)分隔有安装腔室(12)，安装腔室(12)内底壁安装有伺服电机(13)，伺服电机(13)的纵向输出轴通过螺杆升降组件连接有升降铝板件(10)，且坩埚体(9)就放置在升降铝板件(10)顶面上，升降铝板件(10)的底面两侧均安装有加热仓外壳(15)，加热仓外壳(15)中设有对升降铝板件(10)释放热量的热风机(16)，且在可拆卸式顶盖(3)的内腔设有热传导散热组件，所述升降铝板件(10)的顶面对称设有用于夹持坩埚体(9)的夹持组件。
2.根据权利要求1所述的一种用于制备碳化硅晶体的石墨热场单晶生长装置，其特征在于：所述螺杆升降组件包括与伺服电机(13)的输出轴连接的内螺纹套筒(26)以及与其适配连接的外螺纹杆件(25)，所述外螺纹杆件(25)的顶端与升降铝板件(10)的底面连接。
3.根据权利要求2所述的一种用于制备碳化硅晶体的石墨热场单晶生长装置，其特征在于：所述生长罐体(1)的内壁对称纵向开设有行程滑槽(11)，所述升降铝板件(10)的两端均连接有行程滑块(24)，所述行程滑块(24)与行程滑槽(11)适配连接。
4.根据权利要求2所述的一种用于制备碳化硅晶体的石墨热场单晶生长装置，其特征在于：所述热风机(16)的输出端通过气管(17)连接有扩口导热管(18)，所述扩口导热管(18)远离气管(17)的一端与升降铝板件(10)的底面连接。
5.根据权利要求4所述的一种用于制备碳化硅晶体的石墨热场单晶生长装置，其特征在于：每个所述加热仓外壳(15)的底面均连接有缓冲弹簧(20)，且缓冲弹簧(20)远离加热仓外壳(15)的一端与隔板(14)顶面弹性抵接。
6.根据权利要求1所述的一种用于制备碳化硅晶体的石墨热场单晶生长装置，其特征在于：所述热传导散热组件包括安装在可拆卸式顶盖(3)内腔中的铝制散热圆盘(28)以及安装在排风扇外壳(5)中的电子排风扇本体(8)。
7.根据权利要求6所述的一种用于制备碳化硅晶体的石墨热场单晶生长装置，其特征在于：所述铝制散热圆盘(28)的底面等距安装有多根导热铝杆(29)，多根导热铝杆(29)之间交叉连接有冷却液管(27)，所述冷却液管(27)的一端延伸至可拆卸式顶盖(3)外侧，且连接有注液管(6)。
8.根据权利要求1所述的一种用于制备碳化硅晶体的石墨热场单晶生长装置，其特征在于：所述夹持组件包括对称安装在升降铝板件(10)顶面两侧的固定立板(21)以及分别安装在其固定立板(21)内壁上的两根挤压弹簧(23)。
9.根据权利要求8所述的一种用于制备碳化硅晶体的石墨热场单晶生长装置，其特征在于：所述挤压弹簧(23)远离固定立板(21)的一端连接有夹持移动板(22)，两个所述夹持移动板(22)均抵接在坩埚体(9)的外壁上。
10.根据权利要求1所述的一种用于制备碳化硅晶体的石墨热场单晶生长装置，其特征在于：所述生长罐体(1)的外壁下部安装有可拆卸式检修板(7)，可拆卸式检修板(7)通向安装腔室(12)，所述可拆卸式顶盖(3)顶面贯穿连接有进气管(4)，进气管(4)延伸至坩埚体(9)中。
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