CN116837467B - 一种三代半导体用带碳化硅涂层的石墨坩埚 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三代半导体用带碳化硅涂层的石墨坩埚，属于石墨坩埚技术领域，包括固定底板，所述固定底板上固定设置有安装环，所述安装环上固定设置有两个对称设置的支架，且两个所述支架上均固定设置有支撑台，两个所述支撑台上均转动设置有转轴，其中一个所述支架上固定设置有载物板，启动电机带动轴体转动时，摆动器上的摆动杆能够坩埚内壳中的物料进行摆动放平，并且当物料与坩埚内壳发生卡死时，摆动杆无法推动物料运作，使得摆动杆无法转动，此时扭力弹簧的扭力不断增加，到增加到一定程度时摆动杆压缩挤压弹簧，将限位杆从控制器内部拔出，使得框架与控制器之间转动打滑，避免对坩埚内壁造成损伤的情况出现。

Description

一种三代半导体用带碳化硅涂层的石墨坩埚

技术领域

本发明属于石墨坩埚技术领域，尤其涉及一种三代半导体用带碳化硅涂层的石墨坩埚。

背景技术

碳化硅是一种宽禁带半导体材料，以碳化硅单晶衬底制作的器件具有耐高温、耐高压、高频、大功率、抗辐射、效率高等优势，在射频、新能源等领域具有重要的应用价值，碳化硅晶体的成长一般采用加热的方式。

现有技术中一般将碳化硅粉料装填在石墨坩埚内，并在石墨坩埚的锅盖内固定有籽晶，然后在石墨坩埚外设置有加热器对石墨坩埚内进行加热处理，如已公开公告号CN116356429A公开的一种均匀加热碳化硅原料的石墨坩埚，通过坩埚和坩埚盖，所述坩埚外设置有加热筒，所述加热筒的顶端可拆卸连接有筒盖，所述加热筒的内壁底部设置有与坩埚底端连接的转动组件，所述加热筒和筒盖之间构成有球形结构的腔室；所述加热筒的内壁固定有水平方向上环形阵列分布的加热件一，所述筒盖的内壁固定有水平方向上环形阵列分布的加热件二；所述坩埚的底端中间位置设置有向上延伸的延伸部。本发明使加热筒内热气从延伸部进入并流通，以从通过延伸部而同时从坩埚内的中间位置对碳化硅粉料进行加热处理，从而提高对坩埚内碳化硅粉料外围和中间位置的均匀加热。

但在使用过程中通常是由工作人员将待加工的物料放置在石墨坩埚内部，在放置过程中，由于物料具有的一定的硬度使得放置过程中可能存在物料歪斜并与石墨坩埚的侧壁接触，在加热过程中由于物料所具有热胀冷缩的物理性质，导致物料膨胀过程中挤压坩埚的侧壁，进而导致石墨坩埚发生破裂的情况出现，造成一定的经济损害降低了工作效率。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中，工作人员将待加工的物料放置在石墨坩埚内部，在放置过程中，由于物料具有的一定的硬度使得放置过程中可能存在物料歪斜并与石墨坩埚的侧壁接触，在加热过程中由于物料所具有热胀冷缩的物理性质，导致物料膨胀过程中挤压坩埚的侧壁，进而导致石墨坩埚发生破裂的情况出现，造成一定的经济损害降低了工作效率的问题，而提出的一种三代半导体用带碳化硅涂层的石墨坩埚。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种三代半导体用带碳化硅涂层的石墨坩埚，包括固定底板，所述固定底板上固定设置有安装环，所述安装环上固定设置有两个对称设置的支架，且两个所述支架上均固定设置有支撑台，两个所述支撑台上均转动设置有转轴，其中一个所述支架上固定设置有载物板，所述载物板上固定设置有减速机，所述减速机的输出端与转轴之间固定连接，两个所述转轴之间固定设置有坩埚外壳；

所述坩埚外壳内部底端上固定设置有加热环，所述坩埚外壳的侧壁上固定设置有多个加热板，所述坩埚外壳底端上转动设置有支撑器，所述支撑器上滑动设置有坩埚内壳，所述坩埚外壳上固定设置有卡环，所述卡环上滑动设置有用于支撑坩埚内壳用的支撑架；

所述坩埚内壳内转动设置有轴体，所述轴体上固定设置有圆盘，所述圆盘上固定设置有扭力弹簧，所述扭力弹簧的另一端上固定设置有用于调节坩埚内壳内物料摆放状态的摆动器，且所述摆动器与轴体之间转动连接，所述坩埚外壳的外壁上固定设置有电机，所述电机与坩埚内壳和轴体之间均设置有传动机构。

优选的，所述支撑器包括转动设置于坩埚外壳底部端面上的上抵压柱，所述抵压柱上滑动设置有圆壳，所述圆壳与抵压柱之间固定设置有压缩弹簧，且所述圆壳的顶部上固定设置有限位架，所述坩埚内壳底部上开设有与限位架相匹配的槽口。

优选的，所述卡环内开设有滑槽，所述滑槽内滑动设置有卡板，且所述滑槽内滚动设置有多个滚珠，且多个所述滚珠均匀分布于卡板的两侧，所述支撑架与卡板之间固定连接。

优选的，所述支撑架呈切斜设置，且支撑架的支撑面与坩埚内壳的侧壁相平行，所述支撑架上固定设置有多个防滑棱，且多个所述防滑棱之间均匀分布。

优选的，所述摆动器包括固定设置于扭力弹簧上的框架，所述框架内固定设置有控制器，且所述控制器上滑动设置有三个限位杆，所述框架上转动设置有三个摆动杆，三个所述摆动杆呈弧形设置，所述摆动杆离控制器较近的一端与限位杆之间转动连接，所述框架上固定设置有三个挡板，所述挡板与摆动杆之间固定设置有挤压弹簧，所述固定底板上设有报警模块。

优选的，所述轴体的底端上固定设置有绞龙和刮板，且所述刮板与坩埚内壳的侧壁相贴合。

优选地，所述刮板的两端呈倾斜设置。

优选的，所述坩埚内壳的外周面侧壁上固定设置有长板，且多个所述长板呈倾斜设置。

优选的，所述传动机构包括固定设置于电机输出端上的齿轮，所述坩埚内壳的顶部外周面上设有一圈与齿轮相啮合的齿纹，所述电机的输出端和轴体上的同一高度处均固定设置链轮，且两个所述链轮之间通过链条传动连接。

优选的，所述坩埚内壳呈底端小顶端大的漏斗形设置。

综上所述，本发明的技术效果和优点：

通过设置双层结构的石墨坩埚实现了在需要使用装置时，能够通过固定设置在石墨坩埚外壳上的加热环和加热板能够快速地升温加热，并且双层结构具有良好的保温效果，当启动电机通过电机输出端上的链轮和链条带动坩埚内壳转动时，使得固定设置在坩埚内壳上的长板转动，倾斜设置的长板能够扇动气流在坩埚外壳与坩埚内壳之间热气流流动使得坩埚内壳能够均匀受热。

2、通过设置轴体上的扭力弹簧和摆动器实现了在将物料放置在坩埚内壳时，启动电机带动轴体转动时，摆动器上的摆动杆能够坩埚内壳中的物料进行摆动放平，并且当物料与坩埚内壳发生卡死时，摆动杆无法推动物料运作，使得摆动杆无法转动，此时扭力弹簧的扭力不断增加，到增加到一定程度时摆动杆压缩挤压弹簧，将限位杆从控制器内部拔出，使得框架与控制器之间转动打滑，避免对坩埚内壁造成损伤的情况出现。

3、设置在固定底板上的警报模块在扭力弹簧的扭力达到预定扭力时发出警报，通知工作人员进行调节检查，保证该装置的正常运行，避免装置发生损坏的情况出现。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明剖视结构示意图；

图3为本发明图1中A处放大结构示意图；

图4为本发明图2中B处放大结构示意图；

图5为本发明中支撑器内部结构示意图；

图6为本发明摆动器的结构示意图；

图7为本发明图6中C处放大结构示意图；

图8为本发明中刮板结构示意图。

图中：1、固定底板；2、安装环；3、支架；4、支撑台；5、转轴；6、载物板；7、减速机；8、坩埚外壳；9、加热环；10、加热板；11、支撑器；12、坩埚内壳；13、卡环；14、支撑架；15、轴体；16、圆盘；17、扭力弹簧；18、电机；19、抵压柱；20、圆壳；21、压缩弹簧；22、限位架；23、滑槽；24、卡板；25、滚珠；26、框架；27、控制器；28、限位杆；29、摆动杆；30、挡板；31、挤压弹簧；32、绞龙；33、长板；34、齿轮；35、链轮；36、链条；37、防滑棱；38、刮板。

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、完整的描述，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。

本发明实施例通过提供一种三代半导体用带碳化硅涂层的石墨坩埚，通过固定设置在石墨坩埚外壳上的加热环和加热板能够快速的升温加热，并且双层结构具有良好的保温效果，当启动电机通过电机输出端上的链轮和链条带动坩埚内壳转动时，使得固定设置在坩埚内壳上的长板转动，倾斜设置的长板能够扇动气流在坩埚外壳与坩埚内壳之间热气流流动使得坩埚内壳能够均匀受热，启动电机带动轴体转动时，摆动器上的摆动杆能够坩埚内壳中的物料进行摆动放平，并且当物料与坩埚内壳发生卡死时，摆动杆无法推动物料运作，使得摆动杆无法转动，此时扭力弹簧的扭力不断增加，到增加到一定程度时摆动杆压缩挤压弹簧，将限位杆从控制器内部拔出，使得框架与控制器之间转动打滑，避免对坩埚内壁造成损伤的情况出现，解决了现有技术中工作人员将待加工的物料放置在石墨坩埚内部，在放置过程中，由于物料具有的一定的硬度使得放置过程中可能存在物料歪斜并与石墨坩埚的侧壁接触，在加热过程中由于物料所具有热胀冷缩的物理性质，导致物料膨胀过程中挤压坩埚的侧壁，进而导致石墨坩埚发生破裂的情况出现，造成一定的经济损害降低了工作效率的问题，

为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细地说明。

参照图1-3，一种三代半导体用带碳化硅涂层的石墨坩埚，包括固定底板1，固定底板1上固定设置有安装环2，安装环2上固定设置有两个对称设置的支架3，支架3为装置本体的承重受力结构，且两个支架3上均固定设置有支撑台4，两个支撑台4上均转动设置有转轴5，其中一个支架3上固定设置有载物板6，载物板6上固定设置有减速机7，减速机7的输出端与转轴5之间固定连接，两个转轴5之间固定设置有坩埚外壳8，工作人员控制减速机7转动的角度，实现对坩埚外壳8倾斜角度的调节控制，简单便捷。

坩埚外壳8内部底端上固定设置有加热环9，坩埚外壳8的侧壁上固定设置有多个加热板10，坩埚外壳8上固定设置的加热环9和加热板10能够对装置整体提供热源供应，坩埚外壳8底端上转动设置有支撑器11，支撑器11上滑动设置有坩埚内壳12。

参照图1、图4和图5，支撑器11包括转动设置于坩埚外壳8外壁上的抵压柱19，抵压柱19上滑动设置有圆壳20，圆壳20与抵压柱19之间固定设置有压缩弹簧21，且圆壳20的顶部上固定设置有限位架22，坩埚内壳12底部上开设有与限位架22相匹配的槽口，在安装本装置时工作人员首先将装置的坩埚外壳8固定完成后，再将坩埚内壳12放置在坩埚外壳8上的限位架22上，将坩埚内壳12底部上的槽口与限位架22对其卡合即可，设置在圆壳20与抵压柱19之间的压缩弹簧21保证了工作人员在安装时坩埚内壳12放置时能够与限位架22之间形成一定的缓冲作用，避免由于骤变的压力导致坩埚内壳12底部产生损坏的情况出现，保证装置具有良好的实用性。

坩埚外壳8上固定设置有卡环13，卡环13上滑动设置有用于支撑坩埚内壳12用的支撑架14。

参照图1、图2和图4，卡环13内开设有滑槽23，且滑槽23的横截面呈弧形设置，滑槽23内滑动设置有卡板24，且滑槽23内滚动设置有多个滚珠25，当卡板24转动时滚动设置在滑槽23内的多个滚珠25能够通过滚动摩擦代替滑动摩擦，使得卡板24转动更加便捷，同时也降低了卡板24与滑槽23侧壁之间的摩擦损耗，且多个滚珠25均匀分布于卡板24的两侧，支撑架14与卡板24之间固定连接。

参照图2-4，支撑架14呈切斜设置，且支撑架14的支撑面与坩埚内壳12的侧壁相平行，将支撑架14设置成与坩埚内壳12相平行，保证支撑架14能够与坩埚内壳12的外壁相贴合，确保支撑架14能够平稳支撑坩埚内壳12，保证装置运作时的稳定性，支撑架14上固定设置有多个防滑棱37，且多个防滑棱37之间均匀分布，均匀分布的防滑棱37保证其各个防滑棱37之间受力均匀，设置在支撑架14表面上的防滑棱37增加了支撑架14与坩埚内壳12侧壁之间的摩擦力，避免了支撑架14与坩埚内壳12之间可能出现的打滑现象出现。

坩埚内壳12内转动设置有轴体15，轴体15位于坩埚内壳12的中心处，轴体15上固定设置有圆盘16，圆盘16上固定设置有扭力弹簧17，扭力弹簧17的另一端上固定设置有用于调节坩埚内壳12内物料摆放状态的摆动器。

参照图2、图6和图7，摆动器包括固定设置于扭力弹簧17上的框架26，框架26内转动设置有控制器27，且控制器27上滑动设置有三个限位杆28，框架26上转动设置有三个摆动杆29，三个摆动杆29呈弧形设置，摆动杆29离控制器27较近的一端与限位杆28之间转动连接，框架26上固定设置有三个挡板30，挡板30与摆动杆29之间固定设置有挤压弹簧31，固定底板1上设有报警模块，通过设置在圆盘16上的扭力弹簧17，实现了当工作人员将物料放置在坩埚内壳12时，使轴体15转动框架26上的摆动杆29转动，将坩埚内壳12内的物料进行摆动，避免物料卡合在坩埚内壳12的内壁上，当摆动杆29遇到卡合的物料时，物料与摆动杆29之间的压力作用于扭力弹簧17上时，扭力弹簧17的收卷度增加，当扭力弹簧17的扭力达到一定程度时报警模块发出警报，吸引工作人员注意，再由工作人员对其进行手动操作，若工作人员没有及时的处理，摆动杆29受到的压力使其转动，并且使得连接在摆动杆29与挡板30之间的挤压弹簧31压缩，摆动杆29上的限位杆28被从控制器27内抽出，此时框架26与控制器27之间失去同步，摆动杆29停止转动，控制器27依旧保持转动，避免摆动杆29强制转动对装置造成损坏的情况。

且摆动器与轴体15之间转动连接，坩埚外壳8的外壁上固定设置有电机18。

参照图1、图2和图8，轴体15的底端上固定设置有绞龙32和刮板38，且刮板38与坩埚内壳12的侧壁相贴合，通过设置在轴体15底部的绞龙32和刮板38，实现了当轴体15转动时，固定在轴体15上的绞龙32和刮板38转动，绞龙32对坩埚内壳12内的溶液物料进行搅拌，刮板38对附着在坩埚内壳12底部端面上的物料进行刮除，避免加工后物料冷却附着在坩埚内壳12上，实现保证坩埚内壳12底端上的残留物料不会短时间内冷却凝固，避免了被凝固的残汤在下次的熔解时由于急速热膨胀时造成坩埚内壳12破裂的情况出现。

参照图2和图8，刮板38的两端呈倾斜设置，通过设置刮板38的两端呈倾斜设置，使得刮板38能够对坩埚内壳12上的物料进行刮取，避免物料残汤冷凝后黏附在坩埚内壳12表面。

电机18与坩埚内壳12和轴体15之间均设置有传动机构。

参照图1-3，传动机构包括固定设置于电机18输出端上的齿轮34，坩埚内壳12的顶部外周面上设有一圈与齿轮34相啮合的齿纹，电机18的输出端和轴体15上的同一高度处均固定设置链轮35，且两个链轮35之间通过链条36传动连接，启动电机18时固定设置在电机18输出端上的齿轮34转动，通过齿轮34带动带有与齿轮34相啮合齿纹的坩埚内壳12转动，再通过固定设置在电机18输出端和轴体15上的两个链轮35，并通过链条36带动轴体15转动，通过设置在电机18输出端上的齿轮34和链轮35，实现了通过链条36带动轴体15能够同向转动，通过齿轮34和齿纹之间的传动实现了齿轮34与坩埚内壳12之间反向转动，实习了固定在轴体15上的刮板38能够与坩埚内壳12之间能够异向转动，保证其内部物料能够摆动均匀。

参照图2，坩埚内壳12的外周面侧壁上固定设置有长板33，且多个长板33呈倾斜设置，通过设置在坩埚内壳12底部端面上的长板33，实现了当坩埚内壳12转动时，坩埚内壳12上的长板33能够推动气流上升，保证坩埚外壳8与坩埚内壳12之间的气流能够均匀分布，保证坩埚内壳12受热均匀。

参照图1-2，坩埚内壳12呈底端小顶端大的漏斗形设置，将坩埚内壳12设置成底端小顶端大的漏斗形，使得当需要将坩埚内壳12内的物料倾倒出时，启动减速机7使减速机7带动其输出端上的转轴5转动，将装置倾斜从而将坩埚内壳12内的物料倾倒出来。

工作原理：

在使用本装置时，先将装置移动到合适的位置，完成组装置固定，再由工作人员将待加工的物料放置于坩埚内壳12，启动电机18使得固定在电机18输出端上的链轮35转动，并通过链条36带动轴体15转动，固定在转轴5转动框架26上的摆动杆29转动，将坩埚内壳12内的物料进行摆动，避免物料卡合在坩埚内壳12的内壁上，当摆动杆29遇到卡合的物料时，物料与摆动杆29之间的压力作用于扭力弹簧17上时，扭力弹簧17的收卷度增加，当扭力弹簧17的扭力达到一定程度时报警模块发出警报，吸引工作人员注意，再由工作人员对其进行手动操作，若工作人员没有及时的处理，摆动杆29受到的压力使其转动，并且使得连接在摆动杆29与挡板30之间的挤压弹簧31压缩，摆动杆29上的限位杆28被从控制器27内抽出，此时框架26与控制器27之间失去同步，摆动杆29停止转动，控制器27依旧保持转动，避免摆动杆29强制转动对装置造成损坏的情况。

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)

1.一种三代半导体用带碳化硅涂层的石墨坩埚，包括固定底板（1），其特征在于，所述固定底板（1）上固定设置有安装环（2），所述安装环（2）上固定设置有两个对称设置的支架（3），且两个所述支架（3）上均固定设置有支撑台（4），两个所述支撑台（4）上均转动设置有转轴（5），其中一个所述支架（3）上固定设置有载物板（6），所述载物板（6）上固定设置有减速机（7），所述减速机（7）的输出端与转轴（5）之间固定连接，两个所述转轴（5）之间固定设置有坩埚外壳（8）；

所述坩埚外壳（8）内部底端上固定设置有加热环（9），所述坩埚外壳（8）的侧壁上固定设置有多个加热板（10），所述坩埚外壳（8）底端上转动设置有支撑器（11），所述支撑器（11）上滑动设置有坩埚内壳（12），所述坩埚外壳（8）上固定设置有卡环（13），所述卡环（13）上滑动设置有用于支撑坩埚内壳（12）用的支撑架（14）；

所述坩埚内壳（12）内转动设置有轴体（15），所述轴体（15）上固定设置有圆盘（16），所述圆盘（16）上固定设置有扭力弹簧（17），所述扭力弹簧（17）的另一端上固定设置有用于调节坩埚内壳（12）内物料摆放状态的摆动器，且所述摆动器与轴体（15）之间转动连接，所述坩埚外壳（8）的外壁上固定设置有电机（18），所述电机（18）与坩埚内壳（12）和轴体（15）之间均设置有传动机构；

所述摆动器包括固定设置于扭力弹簧（17）上的框架（26），所述框架（26）内转动设置有控制器（27），且所述控制器（27）上滑动设置有三个限位杆（28），所述框架（26）上转动设置有三个摆动杆（29），三个所述摆动杆（29）呈弧形设置，所述摆动杆（29）离控制器（27）较近的一端与限位杆（28）之间转动连接，所述框架（26）上固定设置有三个挡板（30），所述挡板（30）与摆动杆（29）之间固定设置有挤压弹簧（31），所述固定底板（1）上设有报警模块；

所述传动机构包括固定设置于电机（18）输出端上的齿轮（34），所述坩埚内壳（12）的顶部外周面上设有一圈与齿轮（34）相啮合的齿纹，所述电机（18）的输出端和轴体（15）上的同一高度处均固定设置链轮（35），且两个所述链轮（35）之间通过链条（36）传动连接。

2.根据权利要求1所述的一种三代半导体用带碳化硅涂层的石墨坩埚，其特征在于，所述支撑器（11）包括转动设置于坩埚外壳（8）底部端面上的抵压柱（19），所述抵压柱（19）上滑动设置有圆壳（20），所述圆壳（20）与抵压柱（19）之间固定设置有压缩弹簧（21），且所述圆壳（20）的顶部上固定设置有限位架（22），所述坩埚内壳（12）底部上开设有与限位架（22）相匹配的槽口。

3.根据权利要求1所述的一种三代半导体用带碳化硅涂层的石墨坩埚，其特征在于，所述卡环（13）内开设有滑槽（23），所述滑槽（23）内滑动设置有卡板（24），且所述滑槽（23）内滚动设置有多个滚珠（25），且多个所述滚珠（25）均匀分布于卡板（24）的两侧，所述支撑架（14）与卡板（24）之间固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种三代半导体用带碳化硅涂层的石墨坩埚，其特征在于，所述支撑架（14）呈切斜设置，且支撑架（14）的支撑面与坩埚内壳（12）的侧壁相平行，所述支撑架（14）上固定设置有多个防滑棱（37），且多个所述防滑棱（37）之间均匀分布。

5.根据权利要求1所述的一种三代半导体用带碳化硅涂层的石墨坩埚，其特征在于，所述轴体（15）的底端上固定设置有绞龙（32）和刮板（38），且所述刮板（38）与坩埚内壳（12）的侧壁相贴合。

6.根据权利要求5所述的一种三代半导体用带碳化硅涂层的石墨坩埚，其特征在于，所述刮板（38）的两端呈倾斜设置。

7.根据权利要求1所述的一种三代半导体用带碳化硅涂层的石墨坩埚，其特征在于，所述坩埚内壳（12）的外周面侧壁上固定设置有长板（33），且多个所述长板（33）呈倾斜设置。

8.根据权利要求1所述的一种三代半导体用带碳化硅涂层的石墨坩埚，其特征在于，所述坩埚内壳（12）呈底端小顶端大的漏斗形设置。