CN203007500U - 用于长晶炉的防电弧的加热电极组合 - Google Patents

Abstract

一种用于长晶炉的防电弧的加热电极组合，是安装于长晶炉的炉壁及炉壁内的加热器间，其包含：一个介于炉壁与加热器间的隔热板单元、多个电极单元及多个绝缘单元。隔热板单元具有一面对炉壁的第一表面、一面对加热器的第二表面及多个贯穿第一表面与第二表面的贯孔。各电极单元具有一个固定于炉壁的电引入部、一个分别对应轴设在各贯孔的穿套部，及一个连接于其穿套部并固定于加热器的凸缘。各绝缘单元具有一个对应轴设于各贯孔且围绕其所对应的穿套部的绝缘套管，及一个夹置于其所对应的凸缘与隔热板单元的第二表面间的绝缘垫。各绝缘套管分别将隔热板单元的各贯孔作全周连续式阻隔，借由各绝缘单元以避免因电弧放电所衍生的隔热板单元的烧毁问题。

Description

用于长晶炉的防电弧的加热电极组合

技术领域

本实用新型涉及一种长晶炉，特别是涉及一种用于长晶炉的防电弧的加热电极组合。

背景技术

参阅图1，中国台湾第I346152证书号发明专利案公开一种长晶炉1，其包含：一上炉壁11、一封闭该上炉壁11的一底部的炉底盖12、一设置于该上炉壁11与该炉底盖12内的隔热单元13、一设置于该隔热单元13内的支撑桌板14、多个电极单元15，及多个电阻式石墨(graphite)加热器16。各电极单元15具有一固定于该上炉壁11的金属电极柱151，及一自其金属电极柱151向下延伸并贯穿该隔热单元13的石墨电极柱152。各电极单元15的石墨电极柱152的一底部是对应连接各电阻式石墨加热器16。

该长晶炉1于实施多晶硅长晶时，是将硅原料(图未示)放置于该支撑桌板14上的一坩埚17内，并通过该长晶炉1外部的多个电缆线18(图1只显示一个电缆线)以提供高电流低电压的电源给各金属电极柱151，以使高电流自各金属电极柱151依序传递至各石墨电极柱152及各电阻式石墨加热器16，从而使各电阻式石墨加热器16产生高电阻并形成高温；其中，所形成的高温是通过该隔热单元13以构成一热场(thermal field)，并使该坩埚17内的硅原料因高温热场而熔解成一硅熔汤19。

然而，此处需另外说明的是，由于该隔热单元13一般是由导电性的石墨或碳纤(carbon fiber)等材质所构成，而该长晶炉1于各电极单元15的石墨电极柱152与该隔热单元13间并未被施予电气隔绝；因此，各石墨电极柱152与该隔热单元13间在高电流状态下所形成的高温电弧(arc)，便容易使得接触到此高温电弧处的隔热单元13烧毁。经前述说明可知，该长晶炉1于长时间使用下，因高温电弧所衍生的隔热单元13烧毁问题，势必造成长晶热场的变异，并从而影响长晶质量。

另外，参阅图2，中国第CN202107794U授权公告号实用新型专利案公开一种多晶长晶炉2，其包含：一炉体21、一设置于该炉体21内的保温隔热笼22、一设置于该保温隔热笼22顶部的保温隔热顶板23、数个贯穿该保温隔热顶板23的电极单元24，及一与各电极单元24连接的加热器25，且各电极单元24是连接于该加热器25。然而，该多晶长晶炉2的各电极单元24与该保温隔热顶板23间也未显示有电气隔绝的设计；因此，该多晶长晶炉2雷同于前述长晶炉1，也存在有因高温电弧所衍生的保温隔热顶板23烧毁问题，其也势必造成长晶热场的变异，并从而影响长晶质量。

经上述说明可知，改进长晶炉的加热电极组合的结构设计，以降低因电弧所衍生的隔热板烧毁问题并提升长晶质量，是此技术领域相关技术人员可再改善的课题。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种用于长晶炉的防电弧的加热电极组合。

本实用新型用于长晶炉的防电弧的加热电极组合，是安装于一个长晶炉的一个炉壁及一个位于该炉壁内的加热器间。该防电弧的加热电极组合包含：一个隔热板单元、多个电极单元及多个绝缘单元。

该隔热板单元介于该炉壁与该加热器之间，并具有一面对该炉壁的第一表面、一面对该加热器的第二表面，及多个贯穿该第一表面与该第二表面的贯孔。

每一电极单元具有一个电引入部、一个穿套部及一个凸缘。所述电极单元的电引入部分别固定于该炉壁，各电极单元的穿套部分别对应轴设在该隔热板单元的各贯孔，各电极单元的凸缘连接于其穿套部并固定于该加热器。

各绝缘单元具有一个绝缘套管及一个绝缘垫。各绝缘套管分别对应轴设于各贯孔且围绕其所对应的电极单元的穿套部，各绝缘套管分别将各贯孔作全周连续式阻隔。各绝缘垫夹置于其所对应的电极单元的凸缘与该隔热板单元的第二表面间。

本实用新型所述用于长晶炉的防电弧的加热电极组合，各绝缘套管分别具有一个挡缘，各绝缘套管的挡缘是抵靠于该隔热板单元的第一表面。

本实用新型所述用于长晶炉的防电弧的加热电极组合，各绝缘单元还具有一对半圆筒形绝缘衬片，各对半圆筒形绝缘衬片是彼此对合地轴设于其所对应的贯孔中，并夹置于其所对应的绝缘套管与电极单元的穿套部间。

本实用新型所述用于长晶炉的防电弧的加热电极组合，各绝缘垫具有一对C字型绝缘片，且各对C字型绝缘片是彼此对合地夹置于其所对的电极单元的凸缘与该隔热板单元的第二表面间。

本实用新型所述用于长晶炉的防电弧的加热电极组合，各电极单元由一个石墨电极柱及一个金属电极柱连接而成，各石墨电极柱具有其所对应的该电极单元的穿套部及凸缘，各金属电极柱是自其所对应的穿套部朝该炉壁延伸，并具有其所对应的该电极单元的电引入部。

本实用新型所述用于长晶炉的防电弧的加热电极组合，该隔热板单元具有一个第一隔热板及一个第二隔热板，该第一隔热板与该第二隔热板分别具有该隔热板单元的第一表面及该隔热板单元的第二表面。

本实用新型的有益效果在于：借该加热电极组合的各绝缘单元以使各电极单元的穿套部及其凸缘与该隔热单元的各贯孔间形成全周连续式的电气阻隔，可避免因电弧放电所衍生的隔热板单元的烧毁问题，进而增加该长晶炉内的热场稳定性并提升长晶质量。

附图说明

图1是一局部剖视示意图，说明中国台湾第I346152证书号发明专利案所公开的一种长晶炉；

图2是一局部剖视示意图，说明中国第CN202107794U授权公告号实用新型专利案所公开的一种多晶长晶炉；

图3是一局部剖视正视示意图，说明本实用新型用于长晶炉的防电弧的加热电极组合的一较佳实施例；

图4是一局部立体分解图，说明本实用新型该较佳实施例的各元件间的细部结构；

图5是图3的局部放大示意图，说明本实用新型该较佳实施例各元件间的细部连接关系。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型进行详细说明。

参阅图3、图4与图5，本实用新型用于长晶炉的防电弧的加热电极组合的一较佳实施例，是安装于一个长晶炉9的一个炉壁91，及一个位于该炉壁91内且由石墨所构成的加热器92间。该较佳实施例的防电弧的加热电极组合，包含：一个隔热板单元3、多个电极单元4，及多个数量对应于所述电极单元4的绝缘单元5。

该隔热板单元3介于该炉壁91与该加热器92之间，并具有一面对该炉壁91的第一表面31、一面对该加热器92的第二表面32、一个第一隔热板33、一个第二隔热板34，及多个贯穿该第一表面31与该第二表面32并分别界定出一内周面301的贯孔30。该第一隔热板33与该第二隔热板34分别具有该隔热板单元3的第一表面31及该隔热板单元3的第二表面32。该第一隔热板33及该第二隔热板34包含碳纤维材质，且该第二隔热板34的密度大于该第一隔热板33的密度。在本实用新型该较佳实施例中，该第二隔热板34是由一碳/碳复合材料(CCM)所构成，此碳/碳复合材料一般是组合多种碳材并通过多层压合的方式所构成的高致密性碳纤板。

每一电极单元4具有一个电引入部41、一个穿套部42及一个凸缘43。所述电极单元4的电引入部41是分别固定于该炉壁91。各电极单元4的穿套部42是分别沿各贯孔30的一轴线Y对应轴设在该隔热板单元3的各贯孔30。各电极单元4的凸缘43是连接于其穿套部42并以多个石墨螺丝94螺接固定于该加热器92，且沿其所对应的轴线Y的一径向向外凸伸于其所对应的贯孔30外。借由各电极单元4的凸缘43自该隔热板单元3的第二表面32撑托该隔热板单元3，以使该隔热板单元3悬挂于该长晶炉9内的上方。本实施例中，所述电极单元4在结构上是由一个石墨电极柱44及一个金属电极柱45连接而成，各石墨电极柱44具有其所对应的该电极单元4的穿套部42及凸缘43，各金属电极柱45是自其所对应的穿套部42朝该炉壁91延伸，并具有其所对应的该电极单元4的电引入部41。

在本实用新型该较佳实施例中，各电极单元4的金属电极柱45是一铜(Cu)电极柱；各电极单元4的电引入部41是通过外部的电源供应器(图未示)输入低电压高电流至多个电缆线93(图3只显示出一个电缆线)，以借由各电缆线93将电源输入至各电极单元4的金属电极柱45的电引入部41，并从而使得所输入的高电流依序传递至各石墨电极柱44及其下方所连接的加热器92，以使该加热器92在高电流的状态下产生高电阻并形成高热；此外，所形成的高热可通过设置于该加热器92上方的高致密性的第二隔热板34以反射其下方的热辐射，借此达到保温与隔热的效用。

各绝缘单元5具有一个绝缘套管51、一个绝缘垫52及一对半圆筒形绝缘衬片53。各绝缘套管51分别对应轴设于各贯孔30，且围绕其所对应的电极单元4的穿套部42，以使得各绝缘套管51分别将各贯孔30的内周面301作全周连续式的电气阻隔。各绝缘套管51分别具有一挡缘511。各绝缘套管51的挡缘511是抵靠于该隔热板单元3的第一表面31，以防止位于该长晶炉9内部上方的微尘，自各贯孔30及其所对应的绝缘套管51间的间隙处，向下掉落以污染位处于该加热器92下方的一硅熔汤(图未示)。较佳地，各绝缘套管51具有一机械强度，该机械强度是莫氏硬度(Mohs'hardness)2至莫氏硬度9；各绝缘套管51能承受的温度是大于1800℃。在本实用新型该较佳实施例中，各绝缘套管51的材质为氧化铝(Al₂O₃)。

各绝缘垫52具有一对C字型绝缘片521。各对C字型绝缘片521是彼此对合地夹置于其所对应的电极单元4的凸缘43与该隔热板单元3的第二表面32间。各对半圆筒形绝缘衬片53是彼此对合地轴设于其所对应的贯孔30中，并夹置于其所对应的绝缘套管51与电极单元4的穿套部42间。

本实用新型该较佳实施例一方面通过相互对合设置的各对半圆筒形绝缘衬片53及各对C字型绝缘片521，以初步地对该隔热板单元3的各内周面301及该第二表面32进行电气阻隔；另一方面，也利用各绝缘套管51对该隔热板单元3的各内周面301作全周连续式的电气阻隔，借以避免相互对合设置的各对半圆筒形绝缘衬片53间的间隙处与该隔热板单元3的各内周面301间形成电弧的生成路径，并借此全面性地隔绝电弧的产生。因此，本实用新型该较佳实施例的加热电极组合的各电极单元4在配合各绝缘单元5的细部结构设计下，能有效地与该隔热板单元3间形成良好的电气绝缘，并避免高温电弧的产生。值得一提的是，各绝缘单元5也可只具有该绝缘套管51及该绝缘垫52，而省略该对半圆筒形绝缘衬片53。

综上所述，本实用新型用于长晶炉的防电弧的加热电极组合的各电极单元4，在配合各绝缘单元5的细部结构设计下，可使各电极单元4的穿套部42及其凸缘43与该隔热单元3的各内周面301形成全周连续式的电气阻隔，以借此避免高温电弧的产生，进而增加该长晶炉内的热场稳定性并提升长晶质量，所以确实能达成本实用新型的目的。

Claims (6)

1.一种用于长晶炉的防电弧的加热电极组合，是安装于一个长晶炉的一个炉壁及一个位于该炉壁内的加热器间，该防电弧的加热电极组合包含：一个隔热板单元、多个电极单元及多个绝缘单元；其特征在于： 

该隔热板单元介于该炉壁与该加热器之间，并具有一面对该炉壁的第一表面、一面对该加热器的第二表面，及多个贯穿该第一表面与该第二表面的贯孔； 

每一电极单元具有一个电引入部、一个穿套部及一个凸缘，所述电极单元的电引入部分别固定于该炉壁，各电极单元的穿套部分别对应轴设在该隔热板单元的各贯孔，各电极单元的凸缘连接于其穿套部并固定于该加热器；及 

各绝缘单元具有一个绝缘套管及一个绝缘垫，各绝缘套管分别对应轴设于各贯孔且围绕其所对应的电极单元的穿套部，各绝缘套管分别将各贯孔作全周连续式阻隔，各绝缘垫夹置于其所对应的电极单元的凸缘与该隔热板单元的第二表面间。 

2.如权利要求1所述的用于长晶炉的防电弧的加热电极组合，其特征在于：各绝缘套管分别具有一个挡缘，各绝缘套管的挡缘是抵靠于该隔热板单元的第一表面。 

3.如权利要求1所述的用于长晶炉的防电弧的加热电极组合，其特征在于：各绝缘单元还具有一对半圆筒形绝缘衬片，各对半圆筒形绝缘衬片是彼此对合地轴设于其所对应的贯孔中，并夹置于其所对应的绝缘套管与电极单元的穿套部间。 

4.如权利要求1所述的用于长晶炉的防电弧的加热电极组合，其特征在于：各绝缘垫具有一对C字型绝缘片，且各对C字型绝缘片是彼此对合地夹置于其所对的电极单元的凸缘与该隔热板单元的第二表面间。 

5.如权利要求1所述的用于长晶炉的防电弧的加热电极组合，其特征在于：所述电极单元在结构上是由一个石墨电极柱及一个金属电极柱连接而成，各石墨电极柱具有其所对应的该电极单元的穿 套部及凸缘，各金属电极柱是自其所对应的穿套部朝该炉壁延伸，并具有其所对应的该电极单元的电引入部。 

6.如权利要求1所述的用于长晶炉的防电弧的加热电极组合，其特征在于：该隔热板单元具有一个第一隔热板及一个第二隔热板，该第一隔热板与该第二隔热板分别具有该隔热板单元的第一表面及该隔热板单元的第二表面。 

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