CN203045953U

CN203045953U - 制作石英坩埚用模具

Info

Publication number: CN203045953U
Application number: CN 201220715406
Authority: CN
Inventors: 李宗辉; 吴立龙; 王璐
Original assignee: Saint Gobain Research Shanghai Co Ltd; Saint Gobain Quartz Jinzhou Co Ltd
Current assignee: Saint Gobain Research Shanghai Co Ltd; Saint Gobain Quartz Jinzhou Co Ltd
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2022-12-21

Abstract

本实用新型涉及一种制作石英坩埚用模具，包括内表面、外表面，以及内表面和外表面之间界定的模具壁；所述模具上排布有贯穿模具壁的透气孔；所述透气孔在靠近内表面处具有相对大孔径段，在靠近外表面处具有相对小孔径段；所述相邻两个透气孔的孔间距为5～60mm，透气孔的行间距为5～60mm。采用本实用新型的制作石英坩埚用模具，在透气孔的结构设计上选择与现有模具相反，即大孔段设在模具内表面处，小孔段设在模具的外表面处，同时通过实验对孔的排布方式作了调整，这极大地改善了透气孔堵塞的情况，最终制成的石英坩埚品质提高明显。

Description

制作石英坩埚用模具

技术领域

本实用新型大体涉及石英陶瓷加工技术领域，具体地涉及种制作石英坩埚用模具。

背景技术

石英玻璃坩埚是拉制太阳能单晶硅棒的重要辅件。在石英坩埚的制作过程中，一般采用电弧高温熔融法生产石英坩埚。即在旋转的石墨模具的腔体内倒入高纯度的石英砂，并采用刮砂成型工具成型，使石英砂均布在石墨模具的腔体内表面形成石英坩埚坯体。然后将石墨电极伸入腔体内，通入电流使石墨电极放出高温电弧对坯体进行灼烧，经过一定熔融时间后石英砂坯体形成石英坩埚毛坯，再经切割洗净等处理后完成石英坩埚的制作。因为石墨具有耐高温、强度高、可塑性好、耐热震性好等特殊性质，所以其中所用模具为高纯度的石墨材料加工制成。如图1所示，传统模具9一般为全石墨结构，在模具壁上贯穿有一定数量的透气孔91。

透气孔91的结构更清晰地表示在放大的图2中。如图2所示，透气孔91大致呈凸字形，也就是具有两段不同直径的孔段。其中靠近模具内表面的孔段93的孔径较小，靠近模具外表面的孔段94的孔径较大。孔段94的周壁上设有固定过滤材料的装置95。

上述结构的制作石英坩埚用模具，其过滤材料放置在靠近模具外表面的孔段94中，在熔制石英坩埚的过程中，其透气孔在抽气过程中靠近模具内表面的孔段93内容易被正在制备的石英坩埚粉料堵塞填充，导致透气孔两端压降陡增，抽气效果不佳，这直接影响到最终石英坩埚的质量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种制作石英坩埚用模具，以解决现有模具的透气孔在使用过程中容易堵塞、抽气效果不佳的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种制作石英坩埚用模具，包括内表面、外表面，以及内表面和外表面之间界定的模具壁；所述模具上均布有贯穿模具壁的透气孔；其特征在于，所述透气孔在靠近内表面处具有相对大孔径段，在靠近外表面处具有相对小孔径段；所述相邻两个透气孔的孔间距为5～60mm，透气孔行间距为5～60mm。

优选地，每相邻两个透气孔的孔间距均相等，为5～50mm；所述透气孔的行间距为5～50mm。

所述相对大孔径段的孔径为3～12mm，深度为模具壁厚的5～50％。

所述相对小孔径段的孔径为1～8mm。

另一种优选方式为，每相邻两个透气孔的孔间距均相等，为30～50mm；所述透气孔的行间距为30～50mm。

所述相对大孔径段的孔径为9～21mm，深度为模具壁厚的5～50％。

所述相对小孔径段的孔径为6～12mm。

采用本实用新型的制作石英坩埚用模具，在透气孔的结构设计上选择与现有模具相反，即大孔段设在模具内表面处，小孔段设在模具的外表面处，同时通过实验对孔的排布方式作了调整，这极大地改善了透气孔堵塞的情况，最终制成的石英坩埚品质提高明显。

附图说明

在下文中将参照以下附图仅通过例子更具体地描述本实用新型的优选实施例：

图1是现有的制作石英坩埚用模具纵向剖开后的结构示意图；

图2是图1中圈示部分的局部放大图；

图3是本实用新型实施例展示的制作石英坩埚用模具纵向剖开后的结构示意图；

图4是图3中圈示部分的局部放大图；

图5是图3中的透气孔的结构参数示意图；

图6是图3中的外侧表面透气孔的排布示意图。

在上述的各附图中，相似的附图标记应被理解为表示相同、相似或者相应的特征或功能。

具体实施方式

本实用新型的发明人发现，制作石英坩埚用的模具，其过滤材料放置在靠近模具外表面的孔段中，在熔制石英坩埚的过程中，其透气孔在抽气过程中靠近模具内表面的孔段内容易被正在制备的石英坩埚粉料堵塞填充，从而导致制成的石英坩埚品质不佳。因此发明人独创性地将制作石英坩埚用模具上的透气孔分段式地形成靠近内表面处具有的相对大孔径段和靠近外表面处具有的相对小孔径段，同时通过实验对孔的排布方式作了优化调整，这极大地改善了透气孔堵塞的情况，最终制成的石英坩埚品质提高明显。

需要注意的是，在以下优选的实施例的具体描述中，将参考构成本实用新型一部分的所附的附图。所附的附图通过示例的方式示出了能够实现本实用新型的特定的实施例。示例的实施例并不旨在穷尽根据本实用新型的所有实施例。可以理解，在不偏离本实用新型的范围的前提下，可以利用其他实施例，也可以进行结构性或者逻辑性的修改。因此，以下的具体描述并非限制性的，且本实用新型的范围由所附的权利要求所限定。

在以下的具体描述中，参考了所附的附图。附图构成了本实用新型的一部分，在附图中通过示例的方式示出了能够实施本实用新型的特定的实施例。就这一点而言，方向性的术语，例如“左”、“右”“顶部”、“底部”、“前”、“后”等，参考附图中描述的方向使用。因此本实用新型的实施例的部件可被置于多种不同的方向，方向性的术语是用于示例的目的而非限制性的。可以理解，在不偏离本实用新型的范围的前提下，可以利用其他实施例，也可以进行结构性或者逻辑性修改。因此，以下的具体描述并非限制性的，且本实用新型的范围由所附的权利要求所限定。

以下结合附图3～6，详细描述本实用新型的制作石英坩埚用模具的实施方式。

图3是本实用新型的实施例展示的制作石英坩埚用模具纵向剖开后的结构示意图。如图所示，一种制作石英坩埚用模具1，包括内表面、外表面，以及内表面和外表面之间界定的模具壁；所述模具上均布有贯穿模具壁的透气孔2。

图4是图3中圈示部分的局部放大图，更清楚地显示了本发明的透气孔2的结构。如图4所示，本实用新型的制作石英坩埚用模具的模具壁上设有贯穿模具壁的透气孔2，该透气孔2为分段式的，其中在靠近模具内表面23处具有相对大孔径段24，在靠近模具外表面21处具有相对小孔径段22。

图4实施例中的大孔径段24和小孔径段22是连接在一起的，即透气孔2由相连的大孔径段24和小孔径段22构成。需要说明的是，透气孔2也可以采用超过三段式的结构，即大孔径段24和小孔径段22之间还可以设有处于大孔径和小孔径之间的多个孔径段。

图5是图3中的透气孔的结构参数示意图。如图所示，针对制作石英坩埚用模具分成上、中、下三段的情况，所述相对大孔径段的孔径D2为3～12mm，所述相对小孔径段的孔径D1为1～8mm。其中相对大孔径段的深度H1为模具壁厚H的5～50％。剩余的壁厚H2可以是相对小孔径段的深度，也可以是多段孔径段的总体深度。

另一种针对制作石英坩埚用模具分成上、下两段的情况，所述相对大孔径段的孔径D2为9～21mm，所述相对小孔径段的孔径D1为6～12mm。其中相对大孔径段的深度H1为模具壁厚H的5～50％。剩余的壁厚H2可以是相对小孔径段的深度，也可以是多段孔径段的总体深度。

图6是图3中的外侧表面透气孔的排布示意图。如图所示，针对制作石英坩埚用模具分成上、中、下三段的情况，每相邻两个透气孔的孔间距L1均相等，为5～50mm。所述透气孔的行间距L2为5～50mm。行间、孔间的孔呈等腰三角形，或者其中至少一部分的行间、孔间的孔呈等边三角形。本说明书中使用的技术术语“透气孔的行间距”的含义应当理解为相邻三个透气孔中的一个透气孔的中心到另两个透气孔的中心连线的距离。

针对制作石英坩埚用模具分成上、下两段的情况，每相邻两个透气孔的孔间距L1均相等，为30～50mm。所述透气孔的行间距L2为30～50mm。行间、孔间的孔呈等腰三角形，或者其中至少一部分的行间、孔间的孔呈等边三角形。

本实用新型的制备石英坩埚用多孔石墨模具包含两端具有不同直径的透气孔。将该石墨模具放入水冷套中，在水冷套上部和石墨模具接触部分采用耐高温密封圈，将石墨模具固定在水冷套上。采用具有过滤性能的耐火纤维可以有效阻止石英砂被吸入真空设备和减少石英砂堵塞小孔现象。具体而言：1)原先石墨模具使用的过程中，大量的石英砂会堆积在透气孔洞内填满孔洞，随着石墨模具使用时间的增加，石英砂将会在透气孔洞内牢牢的堆积压实，导致透气孔洞失去透气性能，直接影响了石英坩埚的质量。2)透气孔洞的加工时间大大缩短，操作也很容易，孔洞内无螺纹，用专用的阶梯钻头一次成形孔洞。3)模具使用寿命增加，达到500～2000次之间，是以往的模具的两到三倍以上，不易漏料。

应当理解，上述描述的实施例仅用于描述而非限制本实用新型，本领域技术人员可以理解，可以对本实用新型进行修改和变形，只要不偏离本实用新型的精神和范围。上述的修改和变形被认为是本实用新型和所附权利要求的范围。本实用新型的保护范围由所附的权利要求所限定。此外，权利要求中的任何附图标记不应被理解为对本实用新型的限制。动词“包括”和其变形不排除出现权利要求中声明以外的其他的元件或步骤。在元件或步骤之前的不定冠词“一”不排除出现多个这样的元件或步骤。

Claims

1.一种制作石英坩埚用模具，包括内表面、外表面，以及内表面和外表面之间界定的模具壁；所述模具上排布有贯穿模具壁的透气孔；其特征在于，所述透气孔在靠近内表面处具有相对大孔径段，在靠近外表面处具有相对小孔径段；所述相邻两个透气孔的孔间距为5～60mm，透气孔行间距为5～60mm。

2.如权利要求1所述的制作石英坩埚用模具，其特征在于，每相邻两个透气孔的孔间距均相等，为5～50mm；所述透气孔的行间距为5～50mm。

3.如权利要求1所述的制作石英坩埚用模具，其特征在于，所述相对大孔径段的孔径为3～12mm，深度为模具壁厚的5～60％。

4.如权利要求1所述的制作石英坩埚用模具，其特征在于，所述相对小孔径段的孔径为1～8mm。

5.如权利要求1所述的制作石英坩埚用模具，其特征在于，每相邻两个透气孔的孔间距均相等，为30～50mm；所述透气孔的行间距为30～50mm。

6.如权利要求1所述的制作石英坩埚用模具，其特征在于，所述相对大孔径段的孔径为9～21mm，深度为模具壁厚的5～50％。

7.如权利要求1所述的制作石英坩埚用模具，其特征在于，所述相对小孔径段的孔径为6～12mm。