CN205223412U - 一种完全感应加热方式的蓝宝石生产设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种完全感应加热方式的蓝宝石生产设备，包括：炉壳、炉底和炉盖，炉壳、炉底和炉盖形成外部密闭空间；还包括耐火保温结构，耐火保温结构包括：保温层、上保温和下保温；炉盖开设导入孔，高功率等离子电子枪架设在导入孔内，并穿过上保温，悬挂在钨坩埚上方；外部密闭空间的换气孔以及高功率等离子电子枪的出气口均连接至抽真空设备。较大程度的降低蓝宝石晶体生长过程中的能耗，并且降低频繁更换反射屏的成本消耗，从而降低蓝宝石生长过程的成本；改善前期加热受热不均的问题；生产的蓝宝石晶体具有应力小，不需迟火即可进行加工，无移滑带和孪晶缺陷，位错密度低，晶体完整性好，光学均匀性好的特点。

Description

一种完全感应加热方式的蓝宝石生产设备

技术领域

本实用新型蓝宝石生产设备领域，尤其涉及一种完全感应加热方式的蓝宝石生产设备。

背景技术

由于氧化铝单晶具有透过率高、化学稳定性好、不受强酸和强碱侵蚀等特点，并且具有从近紫外到中红外很宽的透过范围，广泛应用于高亮度LED的GaN衬底材料，大规模集成电路的衬底材料，特种光学元器件、高能探测和高功率激光的窗口材料。在蓝宝石大量的制作方法中，泡生法结合了传统的提拉法生长蓝宝石晶体的优点，又具备生长大尺寸和高质量的单晶优点，成为了最常用的方法之一。

但是泡生法采用电阻加热形式，存在电耗高，成本高的问题。为减少蓝宝石生长过程中的能耗，加速推动蓝宝石行业发展，为下游的LED等行业提供有力的支持，市场上出现一些其他加热形式来代替纯电阻加热方式，如中频感应加热方式。但是为了精确的控制温度，中频感应加热方式无法完全代替电阻加热方式，需要两种方式配合使用，由此，仍需要钨钼材料构建的鸟笼进行加热，仍然需要大量能耗，并且前期加热存在受热不均的情况，除此之外，还需要频繁更换反射屏。

发明内容

有鉴于此，本发明的一个目的是提出一种完全感应加热方式的蓝宝石生产设备，以解决目前蓝宝石生产设备需要大量能耗，需要频繁更换反射屏，导致生产成本居高不下，并且前期加热存在受热不均的技术问题。

为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

本实用新型的技术方案如下：

提供一种完全感应加热方式的蓝宝石生产设备，包括：承装氧化铝的钨坩埚、炉壳、炉底和炉盖，所述炉壳、炉底和炉盖形成外部密闭空间，还包括耐火保温结构，所述耐火保温结构包括围绕在所述钨坩埚周围的保温层，以及分别位于所述钨坩埚上方和底部的上保温和下保温，所述保温层、上保温和下保温围设形成内部密闭空间，所述钨坩埚置于所内部密闭空间内；所述保温层外表面设置空心铜管，感应线圈自中高频变压装置引出，并缠绕在所述空心铜管表面；所述炉盖开设导入孔，高功率等离子电子枪架设在所述导入孔内，并穿过所述上保温，悬挂在所述钨坩埚上方；所述外部密闭空间的换气孔以及所述高功率等离子电子枪的出气口均连接至抽真空设备。

进一步的，述外部密闭空间的换气孔以及所述高功率等离子电子枪的进气口均连接至惰性气体充气装置。

进一步的，所述钨坩埚下方设置有坩埚托，所述坩埚托固定在所述下保温上。

进一步的，所述中高频变压装置连接中高频电源装置。

进一步的，所述感应线圈与所述中高频变压装置之间设置有水冷设备。

再进一步的，所述水冷设备的进水管道通过电磁阀连接至所述感应线圈与所述中高频变压装置的连接管上。

有益效果：较大程度的降低蓝宝石晶体生长过程中的能耗，并且降低频繁更换反射屏的成本消耗，从而降低蓝宝石生长过程的成本；改善前期加热受热不均的问题；采用本实用新型的蓝宝石生产设备生产的蓝宝石晶体具有应力小，不需迟火即可进行加工，无移滑带和孪晶缺陷，位错密度低，晶体完整性好，光学均匀性好的特点。

附图说明

图1是本实用新型一种完全感应加热方式的蓝宝石生产设备的结构示意图。

具体实施方式

以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。

在一些说明性的实施例中，如图1所示，提供一种完全感应加热方式的蓝宝石生产设备，包括炉壳1、炉底2和炉盖3，炉壳1、炉底2和炉盖3形成外部密闭空间。

外部密闭空间内设置耐火保温结构，所述耐火保温结构包括：保温层4、上保温5和下保温6。保温层4设置在钨坩埚7周围，上保温5和下保温6分别设置在钨坩埚7的上方和底部，所述保温层4、上保温5和下保温6围设形成内部密闭空间。钨坩埚7设置在内部密闭空间内，钨坩埚7用于承装氧化铝，所述钨坩埚7下方设置有坩埚托10，所述坩埚托10固定在下保温6上。

保温层4外表面设置空心铜管8，空心铜管外表面缠绕由感应线圈9，感应线圈9通过连接管11与中高频变压装置12连接，由此，开启中高频变压装置12即可对钨坩埚7进行加热，空心铜管8和钨坩埚7之间设置保温层4，使得加热更加均匀，外部密闭空间内嵌置内部密闭空间，也更加便于感应线圈9和高功率等离子电子枪13对氧化铝加热，并且加热均匀。所述中高频变压装置12连接中高频电源装置19，中高频电源装置19为中高频变压装置12提供工作电压。

炉盖3开设导入孔，所述导入孔内装设有高功率等离子电子枪13，高功率等离子电子枪13穿过所述上保温5，悬挂在所述钨坩埚7上方，对准钨坩埚7承装的氧化铝。

所述外部密闭空间的换气孔14连接抽真空设备16和惰性气体充气装置17，抽真空设备16还连接至高功率等离子电子枪13的出气口15，惰性气体充气装置17还连接至所述高功率等离子电子枪13的进气口18。抽真空设备16和惰性气体充气装置17同时为外部密闭空间何高功率等离子电子枪13充气和抽气，降低设备整体的功耗和蓝宝石生产成本。

在使用本实用新型进行蓝宝石生产过程中，首先采用高功率等离子电子枪13，从炉盖3顶部进入轰击钨坩埚7内的高纯氧化铝，使得局部的氧化铝快速的形成液态熔池。然后，在熔池状态下的液态氧化铝会受到空心铜管8和感应线圈9的再次加热，感应线圈9的直接加热液态氧化铝，快速扩展到钨坩埚7的全部位置，完全替代了钨钼材料加热的方式，整体降低蓝宝石生产过程中的功耗。

在一些说明性的实施例中，所述感应线圈9与所述中高频变压装置12之间设置有水冷设备20，所述水冷设备20的进水管道通过电磁阀连接至所述感应线圈9与所述中高频变压装置12的连接管11上。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所做的改变，修饰，替代，组合，简化，均应为等效的置换方式，都应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种完全感应加热方式的蓝宝石生产设备，包括：承装氧化铝的钨坩埚、炉壳、炉底和炉盖，所述炉壳、炉底和炉盖形成外部密闭空间，其特征在于，还包括耐火保温结构，所述耐火保温结构包括围绕在所述钨坩埚周围的保温层，以及分别位于所述钨坩埚上方和底部的上保温和下保温，所述保温层、上保温和下保温围设形成内部密闭空间，所述钨坩埚置于所内部密闭空间内；所述保温层外表面设置空心铜管，感应线圈自中高频变压装置引出，并缠绕在所述空心铜管表面；所述炉盖开设导入孔，高功率等离子电子枪架设在所述导入孔内，并穿过所述上保温，悬挂在所述钨坩埚上方；所述外部密闭空间的换气孔以及所述高功率等离子电子枪的出气口均连接至抽真空设备。

2.根据权利要求1所述的一种完全感应加热方式的蓝宝石生产设备，其特征在于，所述外部密闭空间的换气孔以及所述高功率等离子电子枪的进气口均连接至惰性气体充气装置。

3.根据权利要求1所述的一种完全感应加热方式的蓝宝石生产设备，其特征在于，所述钨坩埚下方设置有坩埚托，所述坩埚托固定在所述下保温上。

4.根据权利要求1所述的一种完全感应加热方式的蓝宝石生产设备，其特征在于，所述中高频变压装置连接中高频电源装置。

5.根据权利要求1所述的一种完全感应加热方式的蓝宝石生产设备，其特征在于，所述感应线圈与所述中高频变压装置之间设置有水冷设备。

6.根据权利要求5所述的一种完全感应加热方式的蓝宝石生产设备，其特征在于，所述水冷设备的进水管道通过电磁阀连接至所述感应线圈与所述中高频变压装置的连接管上。