CN203462159U

CN203462159U - 一种碳纤维复合坩埚

Info

Publication number: CN203462159U
Application number: CN201320560012.0U
Authority: CN
Inventors: 申富强
Original assignee: SHANGHAI QI JIE CARBON MATERIALS Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI QI JIE CARBON MATERIALS Co Ltd
Priority date: 2013-09-11
Filing date: 2013-09-11
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2023-09-11

Abstract

本实用新型提供一种碳纤维复合坩埚，应用于单晶硅或多晶硅的制造过程中，包括：上环部、中环部和下碗装部依序连接；其中，上环部为一环状中空体，由若干个弧形第一组合片平行于底部周向排列堆叠，通过垂直于底部的销子组装而成，上环部的侧面具有平行于轴向的缝隙，缝隙上设置有连接机构；中环部为一环状中空体，由若干个弧形第二组合片平行于底部周向排列堆叠，通过垂直于底部的销子组装而成，中环部的侧面具有平行于轴向的缝隙，缝隙上设置有连接机构；下碗装部为一弧形碗状体，包括：若干个第三组合片和一碗底部，第三组合片垂直与碗底部连接形成碗壁。本实用新型的坩埚性价比高、耐腐蚀能力强，可以有效对抗硅蒸汽的侵蚀，使用寿命长。

Description

一种碳纤维复合坩埚

技术领域

本实用新型涉及单晶硅或多晶硅的制造过程中的一种坩埚，具体涉及一种采用碳纤维复合材料制作的碳纤维复合坩埚。

背景技术

在单晶硅的制作中，目前普遍采用直拉法（CZ法），就是沿着垂直方向从熔体中拉制单晶的方法。在现有技术设备中，有一个部件是石墨坩埚，它是用来承载内部的石英坩埚的。在使用过程中，由于石英坩埚和石墨坩埚的膨胀系数不同，而且硅蒸汽与石墨会产生侵蚀反应的原因，存在石墨坩埚龟裂、侵蚀失强等问题。而且，随着单晶硅生长的晶体直径越来越粗，相应的单晶炉的直径也越做越大，这样对热场的可靠性也要求越来越高。由于石墨坩埚强度的局限性，直径越大那么其壁厚要求也越大，所以重量很重，而且热容很高，导致操作笨重，耗能增加，成本提高。另外，受到石墨制造工艺的限制，直径做的越大工艺成本也越高。综合以上所述，现有技术的石墨坩埚具有以下的问题：

1. 存在热应力、硅蒸汽侵蚀，导致坩埚龟裂、侵蚀失强；

2. 需烧结或气相沉积或液相沉积，工时大成本较高；

3. 直径越大壁厚要求也越大，材料成本高。

基于现有技术的石墨坩埚以上几种性能和生产工艺的缺点，因此一种性价比高、耐腐蚀能力强，可以有效对抗硅蒸汽的侵蚀，延长坩埚的使用寿命的碳纤维复合坩埚就为单晶硅或多晶硅的制造所需求。

实用新型内容

针对上述缺陷，本实用新型的目的是提供一种新型的碳纤维复合材料的坩埚，以解决现有技术的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下的技术方案：

一种碳纤维复合坩埚，应用于单晶硅或多晶硅的制造过程中的一种碳纤维复合材料的应用领域，所述碳纤维复合坩埚包括：上环部、中环部和下碗装部，所述上环部、中环部和下碗装部依序连接；其中，

所述上环部为一环状中空体，所述上环部由若干个弧形第一组合片组成，所述第一组合片平行于坩埚底部周向排列堆叠，通过垂直于底部的销子组装而成，所述上环部的侧面具有平行于轴向的缝隙，所述缝隙上设置有连接机构；

所述中环部为一环状中空体，所述中环部由若干个弧形第二组合片组成，所述第二组合片平行于坩埚底部周向排列堆叠，通过垂直于底部的销子组装而成，所述中环部的侧面具有平行于轴向的缝隙，所述缝隙上设置有连接机构；

所述下碗装部为一弧形碗状体，所述下碗装部包括：若干个第三组合片和一碗底部，所述若干个第三组合片垂直与所述碗底部连接，所述若干个第三组合片形成碗状体的碗壁。

依照本新型较佳实施例所述的一种碳纤维复合坩埚，所述连接机构为钼丝嵌合。

依照本新型较佳实施例所述的一种碳纤维复合坩埚，所述连接机构为螺栓螺母嵌合。

依照本新型较佳实施例所述的一种碳纤维复合坩埚，所述连接机构为卯榫嵌合。

依照本新型较佳实施例所述的一种碳纤维复合坩埚，在所述第三组合片上装配有下沉式起重结构。

依照本新型较佳实施例所述的一种碳纤维复合坩埚，所述若干个第三组合片形成的碗壁是整体镂空的或部分镂空的，而且镂空的间隙宽窄和长度是可以调节的。

由于采用了以上的技术使得本实用新型相比现有技术，具有以下的优点和积极效果：

第一、本新型的碳纤维复合坩埚，其强度可以是石墨的10倍以上，可以克服热应力，有效提高坩埚的可靠性；

第二、本新型的碳纤维复合坩埚密度可以根据需要调节，可以有效较少热容，节约能耗；

第三、制造这种碳纤维复合坩埚由于不需要制作胚体，其形状的可塑性强，不受胚体的限制，可以灵活设计，批量生产缩短交货周期，材料加工浪费少；

第四、本新型的碳纤维复合坩埚耐腐蚀能力强，可以有效对抗硅蒸汽的侵蚀，卯榫结构设计，有效解决了热应力难题和排气的问题，延长使用寿命。

附图说明

图1为坩埚示意图；

图2为坩埚内部部份示意图；

图3为下碗装部剖视图；

图4为钼丝嵌合连接机构示意图；

图5为卯榫嵌合连接机构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本新型的几个优选实施例进行详细描述，但本新型并不仅仅限于这些实施例。本新型涵盖任何在本新型的精髓和范围上做的替代、修改以及方案。为了使公众对本新型有彻底的了解，在以下本新型优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本新型。

以下结合附图，具体说明本申请。

请参见图1和图2，

一种碳纤维复合坩埚，应用于单晶硅或多晶硅的制造过程中的一种碳纤维复合材料的应用领域，所述碳纤维复合坩埚包括：上环部10、中环部20和下碗装部30，所述上环部10、中环部20和下碗装部30依序连接，中环部20和下碗装部30是在R角的切线位置分开的；其中，

所述上环部10为一环状中空体，由若干个弧形第一组合片11组成，所述第一组合片11平行于坩埚底部周向排列堆叠，通过垂直于底部的销子40组装而成，所述上环部10的侧面具有平行于轴向的缝隙，所述缝隙上设置有连接机构50；

所述中环部20为一环状中空体，由若干个弧形第二组合片21组成，所述第二组合片21平行于坩埚底部周向排列堆叠，通过垂直于底部的销子40组装而成，所述中环部20的侧面具有平行于轴向的缝隙，所述缝隙上设置有连接机构50；

请同时参见图3，

所述下碗装部30为一弧形碗状体，所述下碗装部30包括：若干个第三组合片31和一碗底部32，所述若干个第三组合片31垂直与所述碗底部32连接，所述若干个第三组合片31形成碗状体的碗壁。为了搬运，在所述第三组合片31上装配有下沉式起重结构33。

这里要进一步说明的是，上环部10和中环部20的缝隙上设置的连接机构50有以下几种形式：如图1所示的螺栓51螺母52嵌合，也就是在缝隙的两侧上对应设置凹槽和通孔，然后以螺栓螺母插入嵌合。

如图4所示的钼丝嵌合，也就是将钼丝53插在缝隙的两侧，将缝隙接合，钼丝53常常使用在高温热场，它耐磨而且耐高温。

如图5所示的卯榫嵌合，也就是利用凹凸方式相接，将缝隙的两侧，一侧设计成凸出的榫头54，另外一侧设计成凹入的卯眼55。

另外，如图1所示，第三组合片31形成的碗壁设计成整体镂空的或部分镂空的，而且镂空的间隙宽窄和长度是可以调节的，也就是第三组合片31之间互相存在间距，通过镂空结构设计可以解决坩埚自保温的问题，从而降低能耗。当然也可以设计成第三组合片31互相之间不存在间距的结构，因为每种坩埚都有不同的设计理念。

与现有技术的坩埚相比，本新型的坩埚采用碳纤维复合材料，不需要制作胚体，坩埚的形状不受胚体的限制，可以灵活设计，由于原料规格统一，可以批量生产，而且生产效率大大提高，同时在坩埚制作过程中不需烧结或气相沉积或液相沉积，工时大大缩短，所以成本较低，交货周期短，易于供应。

综上所述，本新型提供一种碳纤维复合坩埚，这种坩埚采用上、中、下结构设计，可以有效克服拉晶过程中的热应力，减少侵蚀，延长使用寿命。

由于采用了以上的技术使得本新型相比现有技术，具有以下的优点和积极效果：

依照本新型的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该新型仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本新型以及在本新型基础上的修改使用。本新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims

1.一种碳纤维复合坩埚，应用于单晶硅或多晶硅的制造过程中的一种碳纤维复合材料的应用领域，其特征在于，所述碳纤维复合坩埚包括：上环部、中环部和下碗装部，所述上环部、中环部和下碗装部依序连接；其中，

2.如权利要求1所述的一种碳纤维复合坩埚，其特征在于，所述连接机构为钼丝嵌合。

3.如权利要求1所述的一种碳纤维复合坩埚，其特征在于，所述连接机构为螺栓螺母嵌合。

4.如权利要求1所述的一种碳纤维复合坩埚，其特征在于，所述连接机构为卯榫嵌合。

5.如权利要求1所述的一种碳纤维复合坩埚，其特征在于，在所述第三组合片上装配有下沉式起重结构。

6.如权利要求1所述的一种碳纤维复合坩埚，其特征在于，所述若干个第三组合片形成的碗壁是整体镂空的或部分镂空的，而且镂空的间隙宽窄和长度是可以调节的。