CN204752899U - 一种单晶炉底部加热器 - Google Patents

Abstract

一种单晶炉底部加热器<b>，</b>包括半圆发热体Ⅰ（1）、半圆发热体Ⅱ（2）和电极连接头（3），所述半圆发热体Ⅰ（1）和半圆发热体Ⅱ（2）呈中心对称的环形体串联而成，所述半圆发热体Ⅰ（1）和半圆发热体Ⅱ（2）由炭-炭复合材料或石墨材料制成。本实用新型通过独特的结构设计，可以提高发热体的效率，发热均匀，加工方便，成本低。

Description

一种单晶炉底部加热器

技术领域

本实用新型涉及一种单晶炉，具体涉及一种单晶炉底部加热器。

技术背景

硅单晶炉热场系统对单晶成品率、拉速及单晶棒质量都有很大的影响，而对硅单晶生产企业来说，提高硅材料利用率，降低单位能耗，提高生产效率，降低生产成本一直是企业追求的目标。因此，热场系统设计和热场内关键元件的选材和使用备受关注。

众所周知，硅棒越大，产品品质就越好，单位成本也随之降低。但是，增加硅棒尺寸，热场系统的尺寸也相应增加。目前，单晶硅棒生产企业均在将小容量的热场改大，投料量从原来的90㎏左右（20inch）增加到150㎏（22或23inch）以上，有的厂家甚至将原来的150㎏左右（24inch）增加到200㎏（26inch）以上，显著增加了热场控制的难度。为此，目前运行的大尺寸单晶炉（24inch以上）都在尝试采用双加热结构，也就是在原来环形加热的基础上增加一个底部加热器，这样可以提高热场的均匀性，缩短化料时间，有效解决热场控制难及熔硅再结晶的问题。

目前，底部加热器主要选用石墨材质制造。然而，由于石墨材料自身电阻率较小、力学性能较差且高温热震脆性大等特点，制成的石墨加热器存在如下缺点：（1）电阻率小，在加热器形状一定的情况下，为了提高电阻，有时只能减小横截面积，由于石墨性脆，强度低，横截面积较小容易折断；（2）同样由于石墨性脆，强度低，在维修过程中易损坏，使用寿命较短。

如CN201501940U公开的直拉单晶炉加热器，为一个石墨材质的圆周均匀分布的底部加热器，该底部加热器采用扇形结构，离圆心越近，单位空间的发热面积越大，在使用时会导致离圆心不同距离的点上发热不均匀；同时，由于该加热器采用石墨材料制备，且设计为条状的扇形结构，加工困难，容易折断，维修也不方便。

又如，CN203625526U公开的单晶炉用底部加热器，其蛇形发热部分采用并联方式，且长度较短，为了提高电阻，有时只能减小横截面积或减薄厚度，由于石墨性脆，强度低，横截面积较小容易折断；炭-炭复合材料的加热器因比较薄，造成变形较大，生产加工比较困难，且材料利用率偏低。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种发热效率高，发热均匀，且加工方便，成本低的单晶炉底部加热器。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：一种单晶炉底部加热器，包括半圆发热体Ⅰ、半圆发热体Ⅱ和电极连接头，所述半圆发热体Ⅰ和半圆发热体Ⅱ是呈中心对称的环形体串联而成，所述半圆发热体Ⅰ和半圆发热体Ⅱ由炭-炭复合材料或石墨材料制成。

进一步，所述半圆发热体Ⅰ、半圆发热体Ⅱ和电极连接头为整体的，由同一块材料一次性加工制作而成。

进一步，所述炭-炭复合材料的密度为1.2～1.8g/㎝³，厚度为3～15mm。

进一步，所述石墨材料为等静压石墨且密度≥1.8g/㎝³，厚度为15～30mm。

本实用新型与现有技术相比，有以下优点：

（1）本实用新型加热器的发热体部分为串联的，加热器的电阻可以在较大的范围内设计调节；

（2）本实用新型加热器为圆饼形结构，发热体部分呈中心对称结构，发热均匀，发热效率高，且原材料利用率高。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图；

图2为图1所示实施例的俯视图。

其中：1-半圆发热体Ⅰ，2-半圆发热体Ⅱ，3-电极连接头。

具体实施方式

以下结合实例对本实用新型作进一步说明。

实施例1

参照图1、2，本实施例包括半圆发热体Ⅰ1、半圆发热体Ⅱ2和电极连接头3；半圆发热体Ⅰ1和半圆发热体Ⅱ2是呈中心对称的环形体串联而成，半圆发热体Ⅰ1和半圆发热体Ⅱ2由炭-炭复合材料制成，炭-炭复合材料密度为1.2g/㎝³，厚度为15mm。

为提高材料的利用率，降低加工成本，半圆发热体Ⅰ1、半圆发热体Ⅱ2和电极连接头3为整体的，由同一块材料一次性加工制作而成。

本实施例产品应用于24inch单晶炉热场中，提高了热场的均匀性，缩短化料时间8h。

实施例2

本实施例与实施例1的区别仅在于：半圆发热体Ⅰ1和半圆发热体Ⅱ2由炭-炭复合材料制成，炭-炭复合材料密度为1.8g/㎝³，厚度为3mm。

本实施例应用于23inch单晶炉热场中，提高了热场的均匀性，缩短化料时间9h。

实施例3

本实施例与实施例1的区别仅在于：半圆发热体Ⅰ1和半圆发热体Ⅱ2由炭-炭复合材料制成，炭-炭复合材料密度为1.5g/㎝³，厚度为10mm。

本实施例应用于24inch单晶炉热场中，提高了热场的均匀性，缩短化料时间8h。

实施例4

本实施例与实施例1的区别仅在于：半圆发热体Ⅰ1和半圆发热体Ⅱ2由等静压石墨材料制成且密度为1.8g/㎝³，厚度为30mm。

本实施例应用于24inch单晶炉热场中，提高了热场的均匀性，缩短化料时间7h。

实施例5

本实施例与实施例1的区别仅在于：半圆发热体Ⅰ1和半圆发热体Ⅱ2由等静压石墨材料制成且密度为1.83g/㎝³，厚度为15mm。

本实施例应用于26inch单晶炉热场中，提高了热场的均匀性，缩短化料时间5h。

实施例6

本实施例与实施例1的区别仅在于：半圆发热体Ⅰ1和半圆发热体Ⅱ2由等静压石墨材料制成且密度为1.81g/㎝³，厚度为25mm。

本实施例应用于23inch单晶炉热场中，提高了热场的均匀性，缩短化料时间8h。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何修改、变更以及等效结构变换，均仍属本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种单晶炉底部加热器，包括半圆发热体Ⅰ（1）、半圆发热体Ⅱ（2）和电极连接头（3），其特征在于所述半圆发热体Ⅰ（1）和半圆发热体Ⅱ（2）呈中心对称的环形体串联而成，所述半圆发热体Ⅰ（1）和半圆发热体Ⅱ（2）由炭-炭复合材料或石墨材料制成。

2.根据权利要求1所述的单晶炉底部加热器，其特征在于：所述半圆发热体Ⅰ（1）、半圆发热体Ⅱ（2）和电极连接头（3）为整体的。

3.根据权利要求1或2所述的单晶炉底部加热器，其特征在于：所述炭-炭复合材料的密度为1.2～1.8g/cm㎝³。

4.根据权利要求1或2所述的单晶炉底部加热器，其特征在于：所述石墨材料为等静压石墨且密度≥1.8g/㎝³。

5.根据权利要求3所述的单晶炉底部加热器，其特征在于：所述炭-炭复合材料的厚度为3～15mm。

6.根据权利要求4所述的单晶炉底部加热器，其特征在于：所述石墨材料的厚度为15～30mm。