CN208869717U - 一种准单晶铸锭炉下炉体机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于单晶炉技术领域，具体涉及一种准单晶铸锭炉下炉体机构。该准单晶铸锭炉下炉体机构，包括下炉底外壳、装配支撑座、支撑座和支撑柱，所述下炉底外壳内设有导轨传动机构、风门机构和水冷机构，所述风门机构包括热门，风门机构的热门通过导轨传动机构进行传动，所述下炉底外壳内对应风门机构设有加热机构，所述加热机构外围四周均设有溢流机构，溢流机构通过引流孔与溢流报警机构接通。其有益效果是：结构简单，使用方便，有效保护底部籽晶，并设有导流槽，使硅液可迅速到达导流位置，缩短反应时间，快速并有效的进行异常处理，各溢流丝分别连接热电偶，能快速反馈硅液溢流引起的温度异常，且下炉底外壳底部铺设底部溢流丝，能准确判断硅溢流。

Description

一种准单晶铸锭炉下炉体机构

技术领域

本实用新型属于单晶炉技术领域，具体涉及一种准单晶铸锭炉下炉体机构。

背景技术

准单晶铸锭炉是一种在惰性气体（氮气、氦气为主）环境中,用石墨加热器将多晶硅等多晶材料熔化,是基于准单晶铸锭炉的工艺生长无错位单晶的设备，准单晶（MonoLike）是基于多晶铸锭的工艺，在长晶时通过部分使用单晶籽晶，获得外观和电性能均类似单晶的多晶硅片，这种通过铸锭的方式形成单晶硅的技术，其功耗只比普通多晶硅多，所生产的单晶硅的质量接近直拉单晶硅，简单地说，这种技术就是用多晶硅的成本，生产单晶硅的技术，当下量产的准单晶技术大部分为有籽晶铸锭，这种技术先把籽晶、硅料掺杂元素放置在坩埚中，籽晶一般位于坩埚底部，再加热融化硅料，并保持籽晶不被完全融掉，最后控制降温，调节固液相的温度梯度，确保单晶从籽晶位置开始生长，这种技术的难点在于确保在熔化硅料阶段，籽晶不被完全融化，还有控制好温度梯度的分布，这个是提高晶体生长速度和晶体质量的关键，为了满足准单晶对于温度梯度的工艺要求，需要在炉内达到1450摄氏度的情况下打开风门，来进行逐渐降温的过程，且温度分布合适的热场，不仅能保证单晶生长顺利，而且品质较高；传统的设计是将炉体钢笼提升实现炉体散热，此散热方式无法满足准单晶对于温度梯度的要求，不利于单晶生长，影响单晶品质，且发生溢流时容易腐蚀支撑结构件，给炉子安全带来极大的隐患。

实用新型内容

本实用新型为了弥补现有技术的缺陷，提供了一种准单晶铸锭炉下炉体机构。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：

一种准单晶铸锭炉下炉体机构，包括下炉底外壳、装配支撑座、支撑座和支撑柱，所述下炉底外壳内设有导轨传动机构、风门机构和水冷机构，所述风门机构包括热门，风门机构的热门通过导轨传动机构进行传动，所述下炉底外壳内对应风门机构设有加热机构，加热机构包括加热杆和加热室，加热室内设有多根加热杆，加热室上设有DS块，DS块四角分别通过下炉底外壳内的支撑柱进行支撑，所述加热机构外围四周均设有溢流机构，溢流机构包括溢流槽，溢流槽布设在DS块四周，所述溢流槽内设有引流孔，溢流槽外设有多层碳毡，溢流机构通过引流孔与溢流报警机构接通，通过溢流报警系统检测下炉底外壳内部溢流情况，水冷机构包括水冷盘，风门机构位于水冷盘上，下炉底外壳内部通过水冷机构和风门机构实现冷却。

进一步，所述导轨传动机构包括导轨、导轨座、滑动小车、拉杆和转盘，下炉底外壳内中间部位设有支撑轴套，支撑轴套顶部通过连接臂设有多个导轨座，导轨座上设有导轨，导轨上设有滑动小车，支撑轴套内设有传动轴，传动轴位于各导轨的一端设有转盘，转盘上对应各导轨上的滑动小车设有拉杆，拉杆的端部与滑动小车通过万向转轴连接，滑动小车通过连接杆与风门机构的热门连接，通过下炉底外壳底部的驱动轴与驱动设备连接带动传动轴进行转动，使传动轴带动转盘通过拉杆传动滑动小车在导轨上进行移动，从而使各滑动小车上的连接杆带动风门机构上的热门进行传动。

进一步，所述支撑轴套顶部通过连接臂分别设有四条导轨座，四条导轨座成十字型分布，转盘的外部轮廓为十字型，转盘位于十字的各端部分别通过拉杆与滑动小车连接。

进一步，所述风门机构包括底板和热门，底板位于水冷盘上，热门包括第一风门和第二风门，底板上位于中间部位设有两个第二风门，底板上位于中间部位的两第二风门两侧对称设有第一风门，各风门底部位于底板的一侧均设有拉滑块，拉滑块与底板之间位于底板上设有滑轨，拉滑块在底板上的滑轨上进行滑动，各风门与对应的滑动小车上的连接杆连接，连接杆贯穿各拉滑块与对应的风门连接处设有拉滑块固定板，底板四角为圆弧形缺口角。

进一步，所述滑动小车底部设有两排滑轮，导轨座上的导轨位于两排滑轮之间，通过各滑轮与导轨配合实现滑动小车滑动，滑轮与导轨之间的间隙为0.5-1mm，滑轮与导轨均为钨合金钢材料，导轨座采用经过两次渗氮热处理的耐高温不锈钢。

进一步，所述水冷机构还包括水冷盘、进水管和出水管，水冷盘四角分别通过支撑座装配在下炉底外壳内，各支撑座与水冷盘连接处分别设有装配座，装配座通过连接座与水冷盘固定连接，水冷盘内成几字形分布有两条冷却管路，两条冷却管路分别连接有进水管和出水管，下炉底外壳上分别对应各冷却管路的进水管和出水管设有冷却管路口，各冷却管路的进水管通过冷却管路口外接冷却水循环系统。

进一步，所述加热机构的加热室通过装配支撑座设置在下炉底外壳内，装配支撑座通过四周的装配连接翼与下炉底外壳上的装配座支撑管设置在风门机构上，加热室与装配支撑座内壁之间设有多个保温隔热板，加热杆通过加热杆连接轴和电极连接件与下炉底外壳上的铜电极连接，铜电极外设有防护套，加热杆连接轴外设有陶瓷套。

进一步，所述溢流机构还包括引流管、溢流丝固定孔和防护板，溢流槽内的引流孔对应防护板上的溢流丝固定孔设有引流管，溢流槽内底部由中间向两端分别成斜坡状，引流孔位于溢流槽斜坡低端。

进一步，所述溢流报警系统包括溢流丝、热电偶、底部溢流丝和溢流丝接口，溢流丝位于溢流机构上的溢流丝固定孔内，溢流丝固定孔内的溢流丝与下炉底外壳上的热电偶连接，下炉底外壳内底部布设有底部溢流丝，底部溢流丝与下炉底外壳底部的溢流丝接口连接。

进一步，所述支撑座和支撑柱底部位于下炉底外壳内底部的防护座套内，防护座套与下炉底外壳内底部均铺设填充有溢流棉。

进一步，所述DS块为石墨块。

本实用新型的有益效果是：结构简单，使用方便，底部可控水冷热交换，熔化阶段底部辅助加热，长晶阶段向下垂直散热，有效保护底部籽晶，并设有导流槽，使硅液可迅速到达导流位置，缩短反应时间，快速并有效的进行异常处理，各溢流丝分别连接热电偶，能快速反馈硅液溢流引起的温度异常，且下炉底外壳底部铺设底部溢流丝，能准确判断硅溢流。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

附图1为本实用新型的结构示意图；

附图2为本实用新型主视剖面结构示意图；

附图3为本实用新型炉底风门机构侧视剖面图；

附图4为本实用新型风门传动机构的结构示意图；

附图5为本实用新型炉底的右视剖面图；

附图6为本实用新型风门机构的结构示意图；

附图7为本实用新型炉底导轨机构结构示意图；

附图8为本实用新型滑动小车与导轨的连接结构示意图；

附图9为本实用新型导轨传动机构的结构示意图。

图中，1下炉底外壳，2装配支撑座，3防护座套，4加热室，5 DS快，6保温隔热板，7溢流槽，8电极连接件，9铜电极，10水冷盘，11导轨，12热门，13加热杆，14装配连接翼，15碳毡，16引流孔，17引流管，18溢流丝固定孔，19防护板，20防护套，21装配座支撑管，22陶瓷套，23加热杆连接轴，24支撑座，25支撑柱，26拉杆，27滑动小车，28拉滑块固定板，29拉滑块，30滑轨，31底板，32缺口角，33底部溢流丝，34溢流丝接口，35溢流棉，36热电偶，37溢流丝，38传动轴，39连接杆，40连接座，41装配座，42进水管，43出水管，44第一风门，45第二风门，46冷却管路口,47滑轮，48转盘，49导轨座，50万向转轴，51驱动轴，52支撑轴套，53连接臂。

具体实施方式

附图1-9为本实用新型的一种具体实施例。该实用新型一种准单晶铸锭炉下炉体机构，包括下炉底外壳1、装配支撑座2、支撑座24和支撑柱25，所述下炉底外壳1内设有导轨11传动机构、风门机构和水冷机构，所述风门机构包括热门12，风门机构的热门12通过导轨11传动机构进行传动，所述下炉底外壳1内对应风门机构设有加热机构，加热机构包括加热杆13和加热室4，加热室4内设有多根加热杆13，加热室4上设有DS块5，DS块5四角分别通过下炉底外壳1内的支撑柱25进行支撑，所述加热机构外围四周均设有溢流机构，溢流机构包括溢流槽7，溢流槽7布设在DS块5四周，所述溢流槽7内设有引流孔16，溢流槽7外设有多层碳毡15，溢流机构通过引流孔16与溢流报警机构接通，通过溢流报警系统检测下炉底外壳1内部溢流情况，水冷机构包括水冷盘10，风门机构位于水冷盘10上，下炉底外壳1内部通过水冷机构和风门机构实现冷却。

进一步，所述导轨11传动机构包括导轨11、导轨座49、滑动小车27、拉杆26和转盘48，下炉底外壳1内中间部位设有支撑轴套52，支撑轴套52顶部通过连接臂53设有多个导轨座49，导轨座49上设有导轨11，导轨11上设有滑动小车27，支撑轴套52内设有传动轴38，传动轴38位于各导轨11的一端设有转盘48，转盘48上对应各导轨11上的滑动小车27设有拉杆26，拉杆26的端部与滑动小车27通过万向转轴50连接，滑动小车27通过连接杆39与风门机构的热门12连接，通过下炉底外壳1底部的驱动轴51与驱动设备连接带动传动轴38进行转动，使传动轴38带动转盘48通过拉杆26传动滑动小车27在导轨11上进行移动，从而使各滑动小车27上的连接杆39带动风门机构上的热门12进行传动。

进一步，所述支撑轴套52顶部通过连接臂53分别设有四条导轨座49，四条导轨座49成十字型分布，转盘48的外部轮廓为十字型，转盘48位于十字的各端部分别通过拉杆26与滑动小车27连接。

进一步，所述风门机构包括底板31和热门12，底板31位于水冷盘10上，热门12包括第一风门44和第二风门45，底板31上位于中间部位设有两个第二风门45，底板31上位于中间部位的两第二风门45两侧对称设有第一风门44，各风门底部位于底板31的一侧均设有拉滑块29，拉滑块29与底板31之间位于底板31上设有滑轨30，拉滑块29在底板31上的滑轨30上进行滑动，各风门与对应的滑动小车27上的连接杆39连接，连接杆39贯穿各拉滑块29与对应的风门连接处设有拉滑块固定板28，底板31四角为圆弧形缺口角32。

进一步，所述滑动小车27底部设有两排滑轮47，导轨座49上的导轨11位于两排滑轮47之间，通过各滑轮47与导轨11配合实现滑动小车27滑动，滑轮47与导轨11之间的间隙为0.5-1mm，滑轮47与导轨11均为钨合金钢材料，导轨座49采用经过两次渗氮热处理的耐高温不锈钢。

进一步，所述水冷机构还包括水冷盘10、进水管42和出水管43，水冷盘10四角分别通过支撑座24装配在下炉底外壳1内，各支撑座24与水冷盘10连接处分别设有装配座41，装配座41通过连接座40与水冷盘10固定连接，水冷盘10内成几字形分布有两条冷却管路，两条冷却管路分别连接有进水管42和出水管43，下炉底外壳1上分别对应各冷却管路的进水管42和出水管43设有冷却管路口46，各冷却管路的进水管42通过冷却管路口46外接冷却水循环系统。

进一步，所述加热机构的加热室4通过装配支撑座2设置在下炉底外壳1内，装配支撑座2通过四周的装配连接翼14与下炉底外壳1上的装配座支撑管21设置在风门机构上，加热室4与装配支撑座2内壁之间设有多个保温隔热板6，加热杆13通过加热杆连接轴23和电极连接件8与下炉底外壳1上的铜电极9连接，铜电极9外设有防护套20，加热杆连接轴23外设有陶瓷套22。

进一步，所述溢流机构还包括引流管17、溢流丝固定孔18和防护板19，溢流槽7内的引流孔16对应防护板19上的溢流丝固定孔18设有引流管17，溢流槽7内底部由中间向两端分别成斜坡状，引流孔16位于溢流槽7斜坡低端。

进一步，所述溢流报警系统包括溢流丝37、热电偶36、底部溢流丝33和溢流丝接口34，溢流丝37位于溢流机构上的溢流丝固定孔18内，溢流丝固定孔18内的溢流丝37与下炉底外壳1上的热电偶36连接，下炉底外壳1内底部布设有底部溢流丝33，底部溢流丝33与下炉底外壳1底部的溢流丝接口34连接。

进一步，所述支撑座24和支撑柱25底部位于下炉底外壳1内底部的防护座套3内，防护座套3与下炉底外壳1内底部均铺设填充有溢流棉35。

进一步，所述DS块5为石墨块，提高热传导效果。

该实用新型一种准单晶铸锭炉下炉体机构，使用时导轨座49采用耐高温不锈钢进行二次渗氮热处理工艺，保证在高温条件下能够达到设计的要求。再配合钨合金钢导轨11使滑动小车27能够平稳的按设计要求滑动，传动过程中，传动轴38带动转盘48转动，万向轴承将传动轴38的轴向运动变成直线运动，使四个导轨11四个滑动小车27可以朝四个方向同时前进和后退，从而带动相对应的四个风门开启和闭合，下炉底外壳1内的水冷盘10采用无氧铜且内部成几字形两进两出的水路设计，确保水流量充分带走炉内内部热量，并将其中4个引流孔16对应的溢流丝固定孔18内的溢流丝37与热电偶36连接，一旦有液态硅流到其中一个引流孔16，硅液流入相应的溢流丝固定孔18内，热电偶36通过溢流丝37测得的温度会瞬间上升，再配合电器控制的报警系统，可以第一时间反映给操作工，同时底部还铺有底部溢流丝33，起到双重预警的作用，且支撑座24和支撑柱25底部外围加了一圈防护座套3，同时在防护座套3的内外都填充了溢流棉35，这样就能在大范围溢流的情况下防止高温的硅液溶解支撑座24和支撑柱25，提高炉子的使用安全性。

本实用新型不局限于上述实施方式，任何人应得知在本实用新型的启示下作出的与本实用新型具有相同或相近的技术方案，均落入本实用新型的保护范围之内。

本实用新型未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (10)

1.一种准单晶铸锭炉下炉体机构，包括下炉底外壳、装配支撑座、支撑座和支撑柱，其特征在于，所述下炉底外壳内设有导轨传动机构、风门机构和水冷机构，所述风门机构包括热门，风门机构的热门通过导轨传动机构进行传动，所述下炉底外壳内对应风门机构设有加热机构，加热机构包括加热杆和加热室，加热室内设有多根加热杆，加热室上设有DS块，DS块四角分别通过下炉底外壳内的支撑柱进行支撑，所述加热机构外围四周均设有溢流机构，溢流机构包括溢流槽，溢流槽布设在DS块四周，所述溢流槽内设有引流孔，溢流槽外设有多层碳毡，溢流机构通过引流孔与溢流报警机构接通，通过溢流报警系统检测下炉底外壳内部溢流情况，水冷机构包括水冷盘，风门机构位于水冷盘上，下炉底外壳内部通过水冷机构和风门机构实现冷却。

2.根据权利要求1所述的一种准单晶铸锭炉下炉体机构，其特征在于：所述导轨传动机构包括导轨、导轨座、滑动小车、拉杆和转盘，下炉底外壳内中间部位设有支撑轴套，支撑轴套顶部通过连接臂设有多个导轨座，导轨座上设有导轨，导轨上设有滑动小车，支撑轴套内设有传动轴，传动轴位于各导轨的一端设有转盘，转盘上对应各导轨上的滑动小车设有拉杆，拉杆的端部与滑动小车通过万向转轴连接，滑动小车通过连接杆与风门机构的热门连接，通过下炉底外壳底部的驱动轴与驱动设备连接带动传动轴进行转动，使传动轴带动转盘通过拉杆传动滑动小车在导轨上进行移动，从而使各滑动小车上的连接杆带动风门机构上的热门进行传动。

3.根据权利要求2所述的一种准单晶铸锭炉下炉体机构，其特征在于：所述支撑轴套顶部通过连接臂分别设有四条导轨座，四条导轨座成十字型分布，转盘的外部轮廓为十字型，转盘位于十字的各端部分别通过拉杆与滑动小车连接。

4.根据权利要求1或2所述的一种准单晶铸锭炉下炉体机构，其特征在于：所述风门机构包括底板和热门，底板位于水冷盘上，热门包括第一风门和第二风门，底板上位于中间部位设有两个第二风门，底板上位于中间部位的两第二风门两侧对称设有第一风门，各风门底部位于底板的一侧均设有拉滑块，拉滑块与底板之间位于底板上设有滑轨，拉滑块在底板上的滑轨上进行滑动，各风门与对应的滑动小车上的连接杆连接，连接杆贯穿各拉滑块与对应的风门连接处设有拉滑块固定板，底板四角为圆弧形缺口角。

5.根据权利要求2所述的一种准单晶铸锭炉下炉体机构，其特征在于：所述滑动小车底部设有两排滑轮，导轨座上的导轨位于两排滑轮之间，通过各滑轮与导轨配合实现滑动小车滑动，滑轮与导轨之间的间隙为0.5-1mm，滑轮与导轨均为钨合金钢材料，导轨座采用经过两次渗氮热处理的耐高温不锈钢。

6.根据权利要求1所述的一种准单晶铸锭炉下炉体机构，其特征在于：所述水冷机构还包括水冷盘、进水管和出水管，水冷盘四角分别通过支撑座装配在下炉底外壳内，各支撑座与水冷盘连接处分别设有装配座，装配座通过连接座与水冷盘固定连接，水冷盘内成几字形分布有两条冷却管路，两条冷却管路分别连接有进水管和出水管，下炉底外壳上分别对应各冷却管路的进水管和出水管设有冷却管路口，各冷却管路的进水管通过冷却管路口外接冷却水循环系统。

7.根据权利要求1所述的一种准单晶铸锭炉下炉体机构，其特征在于：所述加热机构的加热室通过装配支撑座设置在下炉底外壳内，装配支撑座通过四周的装配连接翼与下炉底外壳上的装配座支撑管设置在风门机构上，加热室与装配支撑座内壁之间设有多个保温隔热板，加热杆通过加热杆连接轴和电极连接件与下炉底外壳上的铜电极连接，铜电极外设有防护套，加热杆连接轴外设有陶瓷套。

8.根据权利要求1所述的一种准单晶铸锭炉下炉体机构，其特征在于：所述溢流机构还包括引流管、溢流丝固定孔和防护板，溢流槽内的引流孔对应防护板上的溢流丝固定孔设有引流管，溢流槽内底部由中间向两端分别成斜坡状，引流孔位于溢流槽斜坡低端。

9.根据权利要求1所述的一种准单晶铸锭炉下炉体机构，其特征在于：所述溢流报警系统包括溢流丝、热电偶、底部溢流丝和溢流丝接口，溢流丝位于溢流机构上的溢流丝固定孔内，溢流丝固定孔内的溢流丝与下炉底外壳上的热电偶连接，下炉底外壳内底部布设有底部溢流丝，底部溢流丝与下炉底外壳底部的溢流丝接口连接。

10.根据权利要求1所述的一种准单晶铸锭炉下炉体机构，其特征在于：所述支撑座和支撑柱底部位于下炉底外壳内底部的防护座套内，防护座套与下炉底外壳内底部均铺设填充有溢流棉。