CN204959088U - 一种大尺寸蓝宝石炉垂直加热器结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种大尺寸蓝宝石炉垂直加热器结构，包括垂直的钨加热棒和底部圆形钨环。钨加热棒上部插入两个铜电极中，下部插入底部的钨环中。本实用新型为大尺寸蓝宝石长晶炉提供了一种加热方式，不仅可以创造更加均匀的热场条件，同时有效的降低了蓝宝石炉热场的使用成本。

Description

一种大尺寸蓝宝石炉垂直加热器结构

技术领域

本实用新型涉及一种蓝宝石炉垂直加热器结构，特别适用于处理直径尺寸大于200mm的蓝宝石加热器。

背景技术

现有技术中的蓝宝石晶体生长炉，如图1所示，一般采用鸟笼式的加热器。但是目前这些加热器都存在一个问题：制造困难价格昂贵，加热棒直径大于5mm，加热器底部热场不均匀。另外由于结构只有单方向开口，在加热生长的晶体重量大的情况下，不易取出，容易碰撞损坏加热器，加热器与制备蓝宝石的坩埚间需要更大的移动空间。

同时，业内也有采用石墨做加热棒的蓝宝石炉加热器，然而受限于石墨本身物理性质，韧性不足，无法缩小直径，往往加热棒直径太大，导致诸如热转化率不高浪费能源、无法精确控制热场、热场分布不均匀导致蓝宝石单晶生长质量难以保证的问题，使用周期很短，如果有单根加热棒出现问题将导致整个加热器无法正常工作。除了上述问题外，被石墨加热棒加工的蓝宝石会因为碳元素含量过高而变成红色，无法达到衬底级蓝宝石的生长要求。

发明内容

针对现有技术的相关技术问题，本实用新型的目的在于：提供一种晶体生长炉加热器，以改善现有技术中蓝宝石炉加热器存在的各种问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种大尺寸蓝宝石炉垂直加热器，包括：

一个环状结构，设置在加热器底部；

两个电极，设置在加热器顶部，相互不直接接触；

加热棒，均匀的设置在加热器侧部，相互平行，两端分别固定在环状结构和电极上；

优选的，所述加热器为筒状，顶部和底部不封闭，所述加热棒材料为钨。

优选的，所述加热棒为细杆状，直径为3.6~4.5mm。

优选的，所述加热棒密集分布在加热器侧部，数量为50~150根，高密集度的分布保证热场均匀，并实现精确控制，数量越多电阻越小，相同工作电压情况下，电热转换效率越高。

优选的，所述加热棒数量为70~90根。

优选的，所述加热器在工作时，内部设有被所述加热棒围绕的坩埚，所述坩埚到加热棒的距离为10~60mm。

优选的，所述加热器在完成蓝宝石加热后，具备先于坩埚取出的功能。

优选的，所述环状结构为钨环，所述电极材料为铜。

本实用新型至少包括以下技术效果：

（1）由于采用密集的钨加热棒，使得加热面相对传统技术更加均匀，并且即使少量损坏，对正常工作也影响很小，依然能保证加热质量。

（2）采用小直径钨加热棒，提高加热棒的数量，70~90根加热棒并联，电阻大幅缩小，电压恒定情况下，热转化率高，节省能源。

（3）加热器顶部与底部不封闭，在取蓝宝石晶体时，可以先将加热器取出，然后取出蓝宝石晶体，不易损坏，操作难度低。

（4）由于可先取出加热器再取蓝宝石晶体，因此不需要预留过大的蓝宝石晶体夹取空间，加热器距离坩埚很近，可以提高加热效率。

附图说明

图1：传统技术的结构示意图。

图2：实施例加热器的结构示意图。

图3：实施例加热器主视图的剖视示意图。

图4：实施例加热器俯视示意图。

图5：实施例加热器与坩埚的位置关系示意图。

图6：实施例加热器工作时的结构俯视示意图。

图7：实施例加热器工作时的结构剖视示意图。

11：第一铜电极；12：第二铜电极；2：钨加热棒；3：钨环；4：定位螺孔；41：定位螺栓；5：坩埚；51：支撑架；52：搬运杆；6：加热炉；61：加热炉第一电极；62：加热炉第二电极。

具体实施方式

下面结合示意图对本实用新型的结构及其制作方法进行详细的描述，借此对本实用新型如何解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。

实施例

本实施例提供的垂直式加热器，具体如下：

如图2~图4所示，本实施例的垂直式加热器呈无底筒状结构，筒状结构的上部是第一铜电极11和第二铜电极12，两者无接触，两电极形状呈C型。筒状结构的侧壁由离散的细杆状钨加热棒2组成。

将钨加热棒2的上端插入两个铜电极中，并挤压铜电极固定；将钨加热棒2的下端插入底部的钨环3中。

如图5所示，坩埚5在工作时装盛蓝宝石晶体，置于支撑架51上，坩埚5与钨加热棒2的距离为D，10mm≤D≤60mm。

如图6~图7所示，加热器通过定位螺孔4固定在加热炉6上，其中，第一铜电极11、第二铜电极12分别和加热炉第一电极61、加热炉第二电极62通过定位螺栓41连接，向加热器通入电源。

钨加热棒2加热棒直径为3.6~4.5mm，数目为70~90根，由于钨加热棒2韧性高，且加热器下部为开放结构，在工作完成后，通过搬运杆52取出坩埚5，只需先松开定位螺栓41，加热器可先于坩埚5取出，不会出现传统加热器在取坩埚5过程中的碰撞损坏。根据电阻特性，本实施例的钨加热棒2单根来看直径小、电阻高，所需电流较小即可达到所需加热温度，温度反应速度快，容易控制；整体来看70~90根加热棒并联，电阻小，恒电压的电场下，发热效率高，节省能源。由于其在坩埚5周围密集的分布，保证了加热热场的均匀性，提高坩埚5内蓝宝石晶体的生长质量。

另一方面，本实施例中由于坩埚5的成品转移空间相比常规不能先于坩埚5取出的加热器结构更大，即可减小预留在坩埚5与钨加热棒2之间的距离D，减少间隔造成的热损失。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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 (8)

1.一种大尺寸蓝宝石炉垂直加热器，包括：

一个环状结构，设置在加热器底部；

两个电极，设置在加热器顶部，相互不直接接触；

加热棒，均匀的设置在加热器侧部，相互平行，两端分别固定在环状结构和电极上；

其特征在于，所述加热器为筒状，顶部和底部不封闭，所述加热棒材料为钨。

2.根据权利要求1所述的一种大尺寸蓝宝石炉垂直加热器，其特征在于：所述加热棒为细杆状，直径为3.6~4.5mm。

3.根据权利要求1所述的一种大尺寸蓝宝石炉垂直加热器，其特征在于：所述加热棒密集分布在加热器侧部，数量为50~150根，高密集度的分布保证热场均匀，并实现精确控制，数量越多电阻越小，相同工作电压情况下，电热转换效率越高。

4.根据权利要求3所述的一种大尺寸蓝宝石炉垂直加热器，其特征在于：所述加热棒数量为70~90根。

5.根据权利要求1所述的一种大尺寸蓝宝石炉垂直加热器，其特征在于：所述加热器在工作时，内部设有被所述加热棒围绕的坩埚，所述坩埚到加热棒的距离为10~60mm。

6.根据权利要求5所述的一种大尺寸蓝宝石炉垂直加热器，其特征在于：所述加热器在完成蓝宝石加热后，具备先于坩埚取出的功能。

7.根据权利要求1所述的一种大尺寸蓝宝石炉垂直加热器，其特征在于：所述环状结构为钨环。

8.根据权利要求1所述的一种大尺寸蓝宝石炉垂直加热器，其特征在于：所述电极材料为铜。