CN204325547U - 一种直拉硅单晶炉水冷盘 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种直拉硅单晶炉水冷盘，该水冷盘为中间设有通孔的环状体，包括上端开口的环状底盘和固设于所述底盘上端开口处的环状封板，底盘由一体成型的环状底板、环形内侧围板、环形外侧围板以及分布在内侧围板和外侧围板中间的至少一个环形挡板组成；内侧围板和外侧围板中间还设置直形挡板，底板、封板、直形挡板以及至少一个环形挡板形成一个蛇状水流槽，外侧围板上位于水流槽的两端分别设置进水孔和出水孔。本实用新型解决了现有技术中的水冷套结构带来的单晶炉功耗大，以及现有技术中的水冷套结构复杂、存在较大安全隐患的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及单晶硅生产技术领域，具体涉及一种直拉硅单晶炉水冷盘。
背景技术
利用直拉法制备单晶硅，是在真空腔室中充入惰性气体（氩气），将多晶硅块料放入石英坩埚后，一并放入真空腔室的石墨热场内，通过石墨电阻加热的方式，将多晶硅块料熔化，在特定温区内，通过晶体传动机构带动籽晶运动，通过坩埚传动机构带动熔液运动，形成晶体的固液交界面，并产生一个适合硅晶体生长的温度场，实现无位错的单晶硅棒的生长。在上述的长晶环境中，如果要降低单晶炉的功耗，节约成本，就要通过提高平均拉速、减少拉晶时间来实现，根据晶体过冷凝固的原理，纵向温度梯度越大，平均拉速才有条件更高。
目前大多数制备单晶硅的单晶炉，是在真空腔室上端靠近炉脖位置安装一个水冷套，生长的单晶硅棒从水冷套中间通过，由于此种水冷套的安装部位远离固液交界面，因此此种水冷套为双层长圆筒型，圆筒夹层通水冷却，这样会增大拉晶时间，从而缩小晶体的纵向温度梯度，降低平均拉速，导致单晶炉的功耗较大。另外，此种水冷套的夹层内部结构复杂，加工焊接难度大，这样会导致零件加工的质量不易保证，增大漏水的风险，在使用过程中存在较大安全隐患。
实用新型内容
本实用新型提供一种直拉硅单晶炉水冷盘，以解决现有技术中的水冷套结构带来的单晶炉功耗大的问题，而且现有技术中的水冷套结构复杂、存在较大安全隐患。
本实用新型实施例公开一种直拉硅单晶炉水冷盘，所述水冷盘为中间设有通孔的环状体，包括上端开口的环状底盘和固设于所述底盘上端开口处的环状封板，所述底盘由一体成型的环状底板、环形内侧围板、环形外侧围板以及分布在所述内侧围板和所述外侧围板中间的至少一个环形挡板组成；所述内侧围板和所述外侧围板中间还设置直形挡板，所述底板、所述封板、所述直形挡板以及至少一个所述环形挡板形成一个蛇状水流槽，所述外侧围板上位于所述水流槽的两端分别设置进水孔和出水孔。
结合上述方案，在第一种可能的实现方式中，所述直形挡板包括第一直形挡板和第二直形挡板，所述第一直形挡板的一端与所述外侧围板连接，所述第一直形挡板的另一端与所述内侧围板之间留有供水流通过的间隙，所述第二直形挡板的两端分别与所述外侧围板和所述内侧围板连接；所述环形挡板均具有用于与所述直形挡板连接的连接端和用于供水流通过的自由端，与所述内侧围板相邻的所述环形挡板的连接端与所述第一直形挡板的另一端连接，任意相邻的两个所述环形挡板的连接端分别连接在所述第一直形挡板和所述第二直形挡板上。
结合上述方案的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述第一直形挡板与所述第二直形挡板相互平行，至少一个所述环形挡板在所述外侧围板和所述内侧围板之间均匀分布。
结合上述方案的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述进水孔设于所述外侧围板上位于所述第一直形挡板与所述第二直形挡板之间的区域，所述环形挡板为奇数个时，所述出水孔设于所述外侧围板上位于所述第一直形挡板左侧的区域；所述环形挡板为偶数个时，所述出水孔设于所述外侧围板上位于所述第二直形挡板右侧的区域。
本实用新型提供的一种直拉硅单晶炉水冷盘，安装在靠近硅液的固液交界面处，通过在水冷盘内部设置蛇状水流槽，散热效果显著，减小拉晶时间，从而加大晶体的纵向温度梯度，降低平均拉速，从而降低了单晶炉的功耗，提高了单晶炉生产效率的同时降低了晶体内应力；同时，本实用新型通过水冷盘的底板与内侧围板和外侧围板一体成型的结构，降低加工焊接难度，保证焊接质量，大大降低了漏水的风险，消除了在使用过程中存在的安全隐患。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提供的一种直拉硅单晶炉水冷盘的结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的一种水流槽的结构示意图。
其中，1、底板，2、内侧围板，3、外侧围板，4、封板，5、环形挡板，6、第一直形挡板，7、第二直形挡板，8、进水孔，9、出水孔。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
本实用新型实施例公开一种直拉硅单晶炉水冷盘，安装在靠近硅液的固液交界面处，此处距离硅液交界面较近，因此选择在该处迅速地冷却刚刚凝固的晶体，可以直接有效的加大晶体的纵向温度梯度，从而通过提高拉速降低单晶炉的功耗。
参照图1所示，该水冷盘为中间设有通孔的环状体，晶体可以方便地从该通孔中拉出。该水冷盘包括上端开口的环状底盘和固设于该底盘上端开口处的环状封板4，其中底盘由一体成型的环状底板1、环形内侧围板2、环形外侧围板3以及分布在内侧围板2和外侧围板3中间的至少一个环形挡板5组成，这样一体成型的结构可以保证底盘下部没有焊缝，大大降低了漏水的风险。此外，内侧围板2和外侧围板3中间还设置直形挡板，在具体操作时，直形挡板通过焊接方式设置在底盘上，这样可以降低底盘一体成型的加工难度。在本实施例中，该内侧围板2和该外侧围板3与底板1所在平面垂直设置，环形挡板5与底板1所在平面垂直设置，内侧围板2、外侧围板3和环形挡板5的上端均与封板4连接。底板1、封板4、直形挡板以及至少一个环形挡板5形成一个蛇状水流槽，外侧围板3上位于该水流槽的两端分别设置进水孔8和出水孔9。冷却水从进水孔8进入，经过水流槽并从出水孔9流出，散热效果显著，可均匀带走底盘和封板4上的热量，从而带走从水冷盘通孔中拉出的晶体的热量。
优选地，图2为本实用新型实施例提供的一种水流槽的结构示意图。参照图2所示，形成该水流槽的直形挡板包括第一直形挡板6和第二直形挡板7。在本实施例中，第一直形挡板6与第二直形挡板7相互平行，第一直形挡板6的一端与外侧围板3连接，第一直形挡板6的另一端与内侧围板2之间留有供水流通过的间隙；第二直形挡板7的两端分别与外侧围板3和内侧围板2连接。
同时，形成该水流槽的环形挡板5均具有用于与直形挡板连接的连接端和用于供水流通过的自由端，且各环形挡板5在外侧围板3和内侧围板2之间均匀分布，其中与内侧围板2相邻的环形挡板5的连接端与第一直形挡板6的另一端连接。为形成上述蛇状水流槽，任意相邻的两个环形挡板5的连接端分别连接在第一直形挡板6和第二直形挡板7上。
此外，进水孔8设于外侧围板3上位于第一直形挡板6与第二直形挡板7之间的区域。具体地，为形成供冷却水流通的通道，当环形挡板5为奇数个时，出水孔9设于外侧围板3上位于第一直形挡板6左侧的区域；当环形挡板5为偶数个时，出水孔9设于外侧围板3上位于第二直形挡板7右侧的区域。
参照图2所示，本实施例提供的一种直拉硅单晶炉水冷盘，设置的环形挡板5为五个，进水孔8设于外侧围板3上位于第一直形挡板6与第二直形挡板7之间的区域，出水孔9设于外侧围板3上位于第一直形挡板6左侧的区域，冷却水从进水孔8进入，经过水流槽并从出水孔9流出。
本实用新型提供的一种直拉硅单晶炉水冷盘，安装在靠近硅液的固液交界面处，通过在水冷盘内部设置蛇状水流槽，散热效果显著；同时本实用新型提供的直拉硅单晶炉水冷盘，仅在水冷盘的上部出现用于连接底盘和封板的焊缝，大大降低了漏水的风险，且该焊缝远离高温区，可以保证在高温状态下使用的安全性和可靠性。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种直拉硅单晶炉水冷盘，其特征在于，所述水冷盘为中间设有通孔的环状体，包括上端开口的环状底盘和固设于所述底盘上端开口处的环状封板，所述底盘由一体成型的环状底板、环形内侧围板、环形外侧围板以及分布在所述内侧围板和所述外侧围板中间的至少一个环形挡板组成；所述内侧围板和所述外侧围板中间还设置直形挡板，所述底板、所述封板、所述直形挡板以及至少一个所述环形挡板形成一个蛇状水流槽，所述外侧围板上位于所述水流槽的两端分别设置进水孔和出水孔。
2.根据权利要求1所述的水冷盘，其特征在于，所述直形挡板包括第一直形挡板和第二直形挡板，所述第一直形挡板的一端与所述外侧围板连接，所述第一直形挡板的另一端与所述内侧围板之间留有供水流通过的间隙，所述第二直形挡板的两端分别与所述外侧围板和所述内侧围板连接；所述环形挡板均具有用于与所述直形挡板连接的连接端和用于供水流通过的自由端，与所述内侧围板相邻的所述环形挡板的连接端与所述第一直形挡板的另一端连接，任意相邻的两个所述环形挡板的连接端分别连接在所述第一直形挡板和所述第二直形挡板上。
3.根据权利要求2所述的水冷盘，其特征在于，所述第一直形挡板与所述第二直形挡板相互平行，至少一个所述环形挡板在所述外侧围板和所述内侧围板之间均匀分布。
4.根据权利要求3所述的水冷盘，其特征在于，所述进水孔设于所述外侧围板上位于所述第一直形挡板与所述第二直形挡板之间的区域，所述环形挡板为奇数个时， 所述出水孔设于所述外侧围板上位于所述第一直形挡板左侧的区域；所述环形挡板为偶数个时，所述出水孔设于所述外侧围板上位于所述第二直形挡板右侧的区域。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107790689A (zh) * | 2017-10-30 | 2018-03-13 | 中国航发动力股份有限公司 | 一种提高循环水冷却效果的水冷铜盘装置及其加工方法 |
| CN110923804A (zh) * | 2019-11-13 | 2020-03-27 | 苏州三原流体科技有限公司 | 一种用于单晶硅生长炉的套环式水冷管 |
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