CN210560875U - 一种用于硅芯拉制时提高硅芯结晶速度的吹气装置 - Google Patents

Abstract

一种用于硅芯拉制时提高硅芯结晶速度的吹气装置，涉及人工晶体领域，本实用新型在每个吹气管（4）的进气端分别设置节流阀（2），可以对不同结晶温度的拉制孔实现吹气量的调节，这样可以保证每个结晶区的结晶温度一致，进而实现多根硅芯的同时拉制，有效的保证了硅芯质量等，硅芯的快速均匀冷却可以提高晶体的拉制速度、增加所拉制的硅芯的直径，而硅芯直径的加大，又使其后期在还原炉内的生长速度加快，由此提高了生产效率等，本实用新型具有结构简单，使用效果好等优点，适合大范围的推广和应用。

Description

一种用于硅芯拉制时提高硅芯结晶速度的吹气装置

【技术领域】

本实用新型涉及人工晶体领域，尤其涉及一种用于晶体拉制的吹气装置，具体涉及一种用于硅芯拉制时提高硅芯结晶速度的吹气装置。

【背景技术】

已知的，在现有技术的硅芯拉制过程中，一般使用籽晶进行引晶。待引晶完成后再进行硅芯的拉制。在此过程中，籽晶需要借助籽晶夹头夹持。待高频线圈将原料棒的端头局部融化成液体后，籽晶夹头带动籽晶下降，穿过高频线圈的拉制孔后插入原料棒上端的溶液内，随后通过籽晶夹头带动籽晶上升，籽晶带动溶液上升并重新结晶，最终形成所需长度的硅芯。

在籽晶带着融液上升的过程中，当融液离开高频*线圈的拉制孔后会逐渐冷却并重新结晶。此时带动籽晶上升的上轴的提升速度较慢，拉制直径为&8mm的硅芯时，上轴的提升速度为14mm/min左右，拉制直径为&10mm的硅芯时，上轴的提升速度为12mm/min左右，拉制硅芯的直径一般都在&8～&15mm之间。所拉制的硅芯直径越大，其后期在还原炉内的生长速度越快，生产效率越高，所以如何提高硅芯的生产效率和增大硅芯的直径就成了本领域的技术诉求之一。

针对上述技术问题，申请人提出过“一种拉制硅芯时提高硅芯结晶速度的装置”的专利申请（专利申请号为201720154782.3、申请日为2017年02月21日、公告号为CN206494987U）。该申请借助于一吹气装置，有效的提高了硅芯的结晶速度，该申请在本申请中被用作参考。

上述专利申请虽然解决了硅芯结晶速度慢的问题，但在拉制硅芯的过程中由于每个吹气管的气体流量不可调节（即每个吹气管的吹气量是一样的），因为每个吹气管所对应的拉制孔温度不一致，当吹气量一样时会导致新拉制的硅芯结晶速度不一致，影响硅芯质量，严重时还会导致部分硅芯报废等。

【发明内容】

鉴于背景技术中存在的不足，本实用新型公开了一种用于硅芯拉制时提高硅芯结晶速度的吹气装置，本实用新型在每个吹气管的进气端分别设置节流阀，可以对不同结晶温度的拉制孔实现吹气量的调节，这样可以保证每个结晶区的结晶温度一致，进而实现多根硅芯的同时拉制，有效的保证了硅芯质量等。

为实现上述发明目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种用于硅芯拉制时提高硅芯结晶速度的吹气装置，包括吹气环、节流阀和吹气管，所述吹气环为中空结构，在吹气环上设有至少一个进气孔，所述进气孔连接进气管，所述进气管连接气源，在吹气环的上面间隔设有复数个出气孔，每个出气孔分别连接节流阀的进气口，所述节流阀的出气口分别连接吹气管的进气口，每个吹气管的出气口分别对应硅芯的结晶区形成所述的用于硅芯拉制时提高硅芯结晶速度的吹气装置。

所述的用于硅芯拉制时提高硅芯结晶速度的吹气装置，所述吹气环的下方设有石英板，所述石英板上设有复数个硅芯限位孔。

所述的用于硅芯拉制时提高硅芯结晶速度的吹气装置，所述石英板的中部设有工艺孔。

所述的用于硅芯拉制时提高硅芯结晶速度的吹气装置，所述石英板通过下连接块设置在吹气环的下面。

所述的用于硅芯拉制时提高硅芯结晶速度的吹气装置，所述出气孔连接上连接块的进气孔，上连接块的出气孔连接节流阀的进气口。

所述的用于硅芯拉制时提高硅芯结晶速度的吹气装置，所述吹气环的下面设有至少一个排污口，在每个排污口上设有堵头。

所述的用于硅芯拉制时提高硅芯结晶速度的吹气装置，所述进气管的端部连接炉室接头，所述炉室接头的端部固定设置在炉室的内壁上，炉室接头外接气源。

所述的用于硅芯拉制时提高硅芯结晶速度的吹气装置，所述吹气环为方管或圆管折成的环形结构，在方管或圆管的两端分别设有吹气环堵板使方管或圆管形成一个密闭的中空结构，在两吹气环堵板之间设有缺口。

由于采用如上所述的技术方案，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型在每个吹气管的进气端分别设置节流阀，可以对不同结晶温度的拉制孔实现吹气量的调节，这样可以保证每个结晶区的结晶温度一致，进而实现多根硅芯的同时拉制，有效的保证了硅芯质量等，硅芯的快速均匀冷却可以提高晶体的拉制速度、增加所拉制的硅芯的直径，而硅芯直径的加大，又使其后期在还原炉内的生长速度加快，由此提高了生产效率等，本实用新型具有结构简单，使用效果好等优点，适合大范围的推广和应用。

【附图说明】

图1是本实用新型一优选实施例的立体结构示意图；

图2是图1实施例主视方向的示意图；

图3是图1实施例的俯视结构示意图；

图4是图3结构中A-A剖视结构示意图；

图5是图1实施例的左视示意图；

图6是图1实施例的仰视示意图；

在图中：1、吹气环；2、节流阀；3、上连接块；4、吹气管；5、进气管；6、排污口；7、吹气环堵板；8、硅芯限位孔；9、石英板；10、下连接块；11、炉室接头；12、堵头；13、缺口；14、工艺孔。

【具体实施方式】

通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切变化和改进，本发明并不局限于下面的实施例；

结合附图1～6中所述的一种用于硅芯拉制时提高硅芯结晶速度的吹气装置，包括吹气环1、节流阀2和吹气管4，所述吹气环1为中空结构，具体实施时，所述吹气环1为方管或圆管折成的环形结构，在方管或圆管的两端分别设有吹气环堵板7使方管或圆管形成一个密闭的中空结构，其中吹气环堵板7可以焊接在方管或圆管的两端，由中空结构形成气体通道，在两吹气环堵板7之间设有缺口13使吹气环1形成C形结构，具体如图1、图4所示，吹气环1可以折成圆环形，也可以折成四边形、椭圆形、多角形等形状，具体形状应根据高频线圈的形状来确定，一般优选圆环形，与高频线圈的形状保持一致；

进一步，在吹气环1上设有至少一个用于进气的进气孔，所述进气孔连接进气管5，所述进气管5连接气源，在具体实施时，进气孔设置为左右两个，具体如图1所示，即在吹气环1左右两端的外缘面上设置两个进气孔，每个进气孔的出口端分别焊接有进气管5，进气管5为L形结构，进气管5的端部连接炉室接头11，炉室接头11外接气源。炉室接头11与进气管5采用卡套式连接方式连接，炉室接头11可以直接焊接在炉室侧壁上，也可以连接焊接或丝接在炉室侧壁上的接头，具体选择根据炉室内的空间来选择，如果选择炉室接头11连接接头，那么炉室接头11与接头同样采用卡套式连接方式连接；

进一步，在吹气环1的上面间隔设有复数个出气孔，每个出气孔分别连接节流阀2的进气口，具体实施时，所述出气孔可以连接用于过渡的上连接块3的进气孔，上连接块3的出气孔连接节流阀2的进气口，吹气环1、上连接块3选用铜材，然后上连接块3焊接在吹气环1的出气孔上，其中出气孔的设置数量应根据高频线圈上的拉制孔数量来选择，如高频线上的拉制孔设置为七个，同时拉制七根硅芯，那么出气孔的数量也设置为七个，每个出气孔的设置角度应与高频线圈上硅芯拉制孔的角度保持一致或有稍微偏差，然后在上连接块3的出气孔处通过螺纹配合连接节流阀2的进气口，其中节流阀2可以选择标准件，所述节流阀2的出气口分别连接吹气管4的进气口，吹气管4的进气口与节流阀2的出气口通过卡套式连接形式连接，具体如图5所示，每个吹气管4的出气口分别对应硅芯的结晶区形成所述的用于硅芯拉制时提高硅芯结晶速度的吹气装置。

进一步，在具体实施时，由于吹气管4吹出的气体会造成拉制出的硅芯晃动，晃动的情况会随着拉制硅芯长度的增加越来越明显，因此在所述吹气环1的下方设有石英板9，所述石英板9上设有复数个硅芯限位孔8，这样可以确保硅芯在拉制时不产生晃动。

进一步，为了减少本装置的重量，在所述石英板9的中部设有工艺孔14。同时还可以在石英板9的左右两端设置工艺圆弧，其目的就是为了减轻石英板的重量，同时还可以节约材料成本、增大炉室内部操作空间等。在具体实施时，所述石英板9可以通过下连接块10设置在吹气环1的下面；或者石英板9通过下连接块10设置在吹气环1的上面；当石英板9设置在吹气环1的下面时，在吹气环1的下面焊接下连接块10，然后在下连接块10的下端设置螺纹，通过螺母与螺纹配合将石英板9固定在下连接块10上，具体实施时，石英板9设置在吹气管4出气口的上方，具体如图5所示。当石英板9设置在吹气环1的上面时，在吹气环1的上面焊接下连接块10，然后在下连接块10的上端设置螺纹，通过螺母与螺纹配合将石英板9固定在下连接块10上。

进一步，所述吹气环1的下面设有至少一个排污口6，在每个排污口6上设有堵头12。

吹气环1内的气体可以选择氦气、氖气、氩气、氪气、氙气或氡气中的任意一种。

该实施例中，用于冷却硅芯的气体，经进气管5进入吹气装置之后，经过吹气环1进入节流阀2，然后经节流阀2调节吹气量后进入吹气管4，最终通过吹气管4吹向硅芯的结晶区，从而确保了各根硅芯结晶的均匀化。

如上所述，本实用新型的主要构思是采用节流阀2分别控制每个吹气管4出气口的吹气量，以满足不同温度拉制孔的结晶温度一致，进而实现多根硅芯的同时拉制以及保证每根硅芯拉制的合格率。

以使用硅芯炉拉制硅芯为例，待炉体内的原料棒上端头融化后，通过控制系统将由籽晶夹头带动的籽晶缓缓穿过高频线圈上的拉制孔，并插入到原料棒上端头的融液内，待籽晶的端头与原料棒上端头的融液融为一体后，通过控制系统控制将由籽晶夹头带动的籽晶缓慢提升，当融液离开高频线圈上的拉制孔后逐渐开始结晶并形成所需的硅芯。此时通过控制系统开启进气阀门，氩气通过进气管5进入吹气环1内，然后氩气经各个节流阀2调压后进入各个吹气管4，氩再通过吹气管4将气体吹到硅芯的结晶区，实现对结晶区的快速冷却。

以拉制直径为10mm的硅芯为例，采用本实用新型的吹气装置后，上轴的提升速度“即硅芯的拉制速度”为15-16mm/min；拉制直径为14mm的硅芯，上轴的提升速度为12-14mm/min。由此大大提高了晶体的拉制速度。由于硅芯的结晶速度加快，也加大了硅芯的可拉制直径。

以上内容中未细述部份为现有技术，故未做细述。

为了公开本发明的目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是，应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。

Claims (8)

1.一种用于硅芯拉制时提高硅芯结晶速度的吹气装置，包括吹气环（1）、节流阀（2）和吹气管（4），其特征是：所述吹气环（1）为中空结构，在吹气环（1）上设有至少一个进气孔，所述进气孔连接进气管（5），所述进气管（5）连接气源，在吹气环（1）的上面间隔设有复数个出气孔，每个出气孔分别连接节流阀（2）的进气口，所述节流阀（2）的出气口分别连接吹气管（4）的进气口，每个吹气管（4）的出气口分别对应硅芯的结晶区形成所述的用于硅芯拉制时提高硅芯结晶速度的吹气装置。

2.根据权利要求1所述的用于硅芯拉制时提高硅芯结晶速度的吹气装置，其特征是：所述吹气环（1）的下方设有石英板（9），所述石英板（9）上设有复数个硅芯限位孔（8）。

3.根据权利要求2所述的用于硅芯拉制时提高硅芯结晶速度的吹气装置，其特征是：所述石英板（9）的中部设有工艺孔（14）。

4.根据权利要求2所述的用于硅芯拉制时提高硅芯结晶速度的吹气装置，其特征是：所述石英板（9）通过下连接块（10）设置在吹气环（1）的下面。

5.根据权利要求1所述的用于硅芯拉制时提高硅芯结晶速度的吹气装置，其特征是：所述出气孔连接上连接块（3）的进气孔，上连接块（3）的出气孔连接节流阀（2）的进气口。

6.根据权利要求1所述的用于硅芯拉制时提高硅芯结晶速度的吹气装置，其特征是：所述吹气环（1）的下面设有至少一个排污口（6），在每个排污口（6）上设有堵头（12）。

7.根据权利要求1所述的用于硅芯拉制时提高硅芯结晶速度的吹气装置，其特征是：所述进气管（5）的端部连接炉室接头（11），所述炉室接头（11）的端部固定设置在炉室的内壁上，炉室接头（11）外接气源。

8.根据权利要求1所述的用于硅芯拉制时提高硅芯结晶速度的吹气装置，其特征是：所述吹气环（1）为方管或圆管折成的环形结构，在方管或圆管的两端分别设有吹气环堵板（7）使方管或圆管形成一个密闭的中空结构，在两吹气环堵板（7）之间设有缺口（13）。

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