CN210711822U - 一种光学晶体生长反应釜用温场平衡装置 - Google Patents

Abstract

一种光学晶体生长反应釜用温场平衡装置，包括底座，底座的顶部固定安装有炉体和位于炉体右侧的支撑架，炉体的内部设置有温场平衡机构，温场平衡机构由侧反射屏、固定盘、下反射屏、耐高温保温层和发热体组成，固定盘的中部设置有钨棒，钨棒的顶端依次贯穿固定盘、下反射屏和发热体并延伸至发热体的内部且放置有坩埚，坩埚外表面的顶部设置有上反射屏，底座的顶部设置有炉盖，炉盖和底座之间设置有若干个限位机构。本实用新型通过设置耐高温保温层能够对侧反射屏起到保温隔热的作用，从而减少发热体的温度由侧反射屏扩散出去造成资源的浪费，并且能够防止炉体温度升高烫伤操作人员，提高了该温场平衡装置的安全性。

Description

一种光学晶体生长反应釜用温场平衡装置

技术领域

本实用新型属于光学晶体生产、加工设备领域，具体为一种光学晶体生长反应釜用温场平衡装置。

背景技术

光学晶体生长反应釜又叫单晶硅生长炉，它用于单晶硅的生产和制造，在用光学晶体生长反应釜进行单晶硅的生产时，常规会用到以下步骤：1）把高纯度的多晶硅原料放入高纯石英坩埚，通过石墨加热器产生的高温将其熔化；2）对熔化的硅液稍做降温，使之产生一定的过冷度，再用一根固定在籽晶轴上的硅单晶体（称作籽晶）插入熔体表面，待籽晶与熔体熔和后，慢慢向上拉籽晶，晶体便会在籽晶下端生长；3）控制籽晶生长出一段长为100mm左右、直径为3～5mm的细颈，用于消除高温溶液对籽晶的强烈热冲击而产生的原子排列的位错，这个过程就是引晶；4）放大晶体直径到工艺要求的大小，一般为75～300mm，这个过程称为放肩；5）突然提高拉速进行转肩操作，使肩部近似直角；6）进入等径工艺，通过控制热场温度和晶体提升速度，生长出一定直径规格大小的单晶柱体；7）待大部分硅溶液都已经完成结晶时，再将晶体逐渐缩小而形成一个尾形锥体，称为收尾工艺。这样一个单晶拉制过程就基本完成，进行一定的保温冷却后就可以取出。

目前光学晶体的生长技术主要有火焰法、提拉法、导模法、热交换法、泡生法、温梯法和下降法生长技术，火焰法生长光学晶体具有镶嵌、气泡等严重体缺陷，达不到光学质量的要求，提拉法生长光学晶体具有热应力大、位错密度高，利用率不高的缺点，而热交换法整个晶体生长阶段通流动氦气，而且对控温装置的精确度要求苛刻，因而成本很高，导模法生长光学晶体的优点是可以根据实际需要生长不同形状的晶体，但难以生长高光学质量的晶体，泡生法的生长效率很高，单根晶体的重量在30多公斤以上，晶体成本较低，晶体品质能达到光学级和基片级的要求，是目前LED光学晶体的主流生长技术。

公开号为CN201210279548.5的专利文献公开了一种蓝宝石晶体生长炉温场平衡装置，该种蓝宝石晶体生长炉温场平衡装置由上、下反射屏配合侧反射屏组成炉体温场平衡装置，全方位组合使用反射热量，形成梯度均衡的热场，反射屏变形量小，保持合适的温度梯度，通过合理的控制温度提拉获得高质量的晶体，生长出的蓝宝石晶体大尺寸，晶体结构稳定，然而侧反射屏虽然能够对发热体的温度进行反射，但发热体的温度仍可能通过侧反射屏和炉体进行扩散，从而导致炉体的热量流失。因此我们对此做出改进，提出一种光学晶体生长反应釜用温场平衡装置。

发明内容

为了解决现有光学晶体生产反应釜中采用反射热量技术时，侧反射屏虽然能够对发热体的温度进行反射，但发热体的温度仍可能通过侧反射屏和炉体进行扩散，从而导致炉体的热量流失，影响光学晶体生长的技术问题

本实用新型提供了如下的技术方案：

一种光学晶体生长反应釜用温场平衡装置，包括底座，底座的顶部固定安装有炉体和位于炉体右侧的支撑架，炉体的内部设置有温场平衡机构，温场平衡机构由侧反射屏、固定盘、下反射屏、耐高温保温层和发热体组成，固定盘的中部设置有钨棒，钨棒的顶端依次贯穿固定盘、下反射屏和发热体并延伸至发热体的内部且放置有坩埚，坩埚外表面的顶部设置有上反射屏，底座的顶部设置有炉盖，炉盖和底座之间设置有若干个限位机构，限位机构由第一方孔、第二方孔、方块、方杆和弹簧组成，第一方孔开设在底座上，第二方孔开设在炉盖的外侧，方块设置在第二方孔的内部，方杆的一端与方块的一侧固定连接，方杆的另一端贯穿炉盖并延伸至第二方孔的内部，弹簧设置在方杆的外表面，弹簧位于第二方孔的内壁，且弹簧的两端分别与方块和第二方孔相连。

炉盖上设置有位于炉体内部的电极，电极的底部与发热体的顶部接触，支撑架的顶部设置有调节机构，调节机构由防护箱、步进电机、丝杆、连接杆和限位杆组成。

上述侧反射屏设置在炉体的内部，耐高温保温层设置在侧反射屏和炉体之间，固定盘、下反射屏和发热体从下到上依次设置在侧反射屏的内部。

上述防护箱的底部与支撑架的顶部固定连接，防护箱的左侧面开设有通孔。

上述步进电机设置在支撑架的内部，支撑架的输出轴传过防护箱并延伸至防护箱的内部且与丝杆固定连接，丝杆的顶端通过轴承与防护箱内腔的顶部相连。

上述连接杆的一端与丝杆的外表面螺纹连接，连接杆的另一端穿过通孔并延伸至防护箱的左侧且连接有提拉杆，提拉杆与炉体的中心位置重合。

上述防护箱的内部固定安装有位于丝杆左侧的限位杆，限位杆的外表面与连接杆的内壁穿插连接。

本实用新型的有益效果是：

1）该种光学晶体生长反应釜用温场平衡装置，通过设置耐高温保温层能够对侧反射屏起到保温隔热的作用，从而减少发热体的温度由侧反射屏扩散出去造成资源的浪费，并且能够防止炉体温度升高烫伤操作人员，提高了该温场平衡装置的安全性；

2）通过设置方杆和第一方孔能够对炉盖和底座进行固定，并且向外侧拉动方块并转动方块能够使方块卡在第二方孔的外部即可使方杆与第一方孔分离，从而使操作人员无需一直拉动方块，从而便于操作人员打开炉盖，提高了该温场平衡装置的实用性。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型的正视结构示意图；

图3是图1中A处放大结构示意图。

图中：1、底座；2、炉体；3、侧反射屏；4、固定盘；5、下反射屏；6、钨棒；7、坩埚；8、耐高温保温层；9、上反射屏；10、电极；11、炉盖；12、第一方孔；13、第二方孔；14、方块；15、方杆；16、弹簧；17、发热体；18、支撑架；19、防护箱；20、步进电机；21、丝杆；22、连接杆；23、限位杆；24、提拉杆。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示，本实用新型一种光学晶体生长反应釜用温场平衡装置，包括底座1，底座1的顶部固定安装有炉体2和位于炉体2右侧的支撑架18，炉体2的内部设置有温场平衡机构，温场平衡机构由侧反射屏3、固定盘4、下反射屏5、耐高温保温层8和发热体17组成，固定盘4的中部设置有钨棒6，钨棒6的顶端依次贯穿固定盘4、下反射屏5和发热体17并延伸至发热体17的内部且放置有坩埚7，坩埚7外表面的顶部设置有上反射屏9，底座1的顶部设置有炉盖11，炉盖11和底座1之间设置有若干个限位机构，限位机构由第一方孔12、第二方孔13、方块14、方杆15和弹簧16组成，第一方孔12开设在底座1上，第二方孔13开设在炉盖11的外侧，方块14设置在第二方孔13的内部，方杆15的一端与方块14的一侧固定连接，方杆15的另一端贯穿炉盖11并延伸至第二方孔13的内部，弹簧16设置在方杆15的外表面，弹簧16位于第二方孔13的内壁，且弹簧16的两端分别与方块14和第二方孔13相连，炉盖11上设置有位于炉体2内部的电极10，电极10的底部与发热体17的顶部接触，支撑架18的顶部设置有调节机构，调节机构由防护箱19、步进电机20、丝杆21、连接杆22和限位杆23组成。

其中，侧反射屏3设置在炉体2的内部，耐高温保温层8设置在侧反射屏3和炉体2之间，固定盘4、下反射屏5和发热体17从下到上依次设置在侧反射屏3的内部，通过侧反射屏3、下反射屏5和上反射屏9反射钨棒6的热量，形成梯度均衡的热场，使坩埚7内的高纯氧化铝原料熔化。

其中，防护箱19的底部与支撑架18的顶部固定连接，防护箱19的左侧面开设有通孔，通过设置防护箱19能够对丝杆21和连接杆22起到防护作用，并且通孔能够避免防护箱19影响连接杆22移动。

其中，步进电机20设置在支撑架18的内部，支撑架18的输出轴传过防护箱19并延伸至防护箱19的内部且与丝杆21固定连接，丝杆21的顶端通过轴承与防护箱19内腔的顶部相连，生长过程中步进电机20带动丝杆21转动，通过丝杆21带动连接杆22和提拉杆24匀速向上运动，从而通过微量提拉获得高质量的晶体，丝杆21外接有控制器和驱动器，驱动器与控制器电性连接，控制器与外接电源电性连接。

其中，连接杆22的一端与丝杆21的外表面螺纹连接，连接杆22的另一端穿过通孔并延伸至防护箱19的左侧且连接有提拉杆24，提拉杆24与炉体2的中心位置重合。

其中，防护箱19的内部固定安装有位于丝杆21左侧的限位杆23，限位杆23的外表面与连接杆22的内壁穿插连接，通过设置限位杆23能够对连接杆22的运行位置进行限定，并能够的连接杆22起到辅助支撑作用，进而提高连接杆22的稳定性。

可选的，电机可选型号为52HC368U19的步进电机，所配合该步进电机的驱动器的型号为CSH2285R。

其中，便于可实施的，耐高温保温层8组成物的重量份为：高硼硼酸钙25份，珍珠岩份30份，硅酸钙25份，氧化铁粉末11份，砂岩粉末17粉末，磷酸酯淀粉5份，水66份，将上述远离混合后投入相应的模具中进行高温烧制成型，通过设置耐高温保温层8能够对侧反射屏3起到保温隔热的作用，从而减少发热体17的温度由侧反射屏3扩散出去造成资源的浪费，并且能够防止炉体2温度升高烫伤操作人员。

工作时，首先向外侧拉动方块14使方块14与第一方孔12分离，然后转动方块14使方块14卡在第二方孔13的外部，然后向上提拉炉盖11即可使炉盖11带动电极10与底座1和发热体17分离，然后将坩埚7放置钨棒6的顶部，然后将在高纯氧化铝原料放入坩埚7的内部，然后合上炉盖11，转动方块14使方块14的位置与第二方孔13重合，松开方块14，此时弹簧16的作用力带动方块14进入第二方孔13内，从而使方杆15插入第一方孔12内，进而通过方杆15和第一方孔12的相互配合对炉盖11和底座1的位置进行固定，然后接通该温场平衡装置的外接电源使电极10、发热体17和步进电机20通电，此时发热体17发热，而侧反射屏3、下反射屏5和上反射屏9反射钨棒6的热量，形成梯度均衡的热场，使坩埚7内的高纯氧化铝原料熔化，并在合适的温度梯度条件下生长成为晶体，在生长过程中步进电机20带动丝杆21转动，通过丝杆21带动连接杆22和提拉杆24匀速向上运动，从而通过微量提拉获得高质量的晶体。

Claims (7)

1.一种光学晶体生长反应釜用温场平衡装置，包括底座（1），其特征在于，所述底座（1）的顶部固定安装有炉体（2）和位于炉体（2）一侧的支撑架（18），炉体（2）的内部设置有温场平衡机构，温场平衡机构由侧反射屏（3）、固定盘（4）、下反射屏（5）、耐高温保温层（8）和发热体（17）组成，固定盘（4）的中部设置有钨棒（6），钨棒（6）的顶端依次贯穿固定盘（4）、下反射屏（5）和发热体（17）并延伸至发热体（17）的内部且放置有坩埚（7），坩埚（7）外表面的顶部设置有上反射屏（9），底座（1）的顶部设置有炉盖（11），炉盖（11）和底座（1）之间设置有若干个限位机构，限位机构由第一方孔（12）、第二方孔（13）、方块（14）、方杆（15）和弹簧（16）组成，第一方孔（12）开设在底座（1）上，第二方孔（13）开设在炉盖（11）的外侧，方块（14）设置在第二方孔（13）的内部，方杆（15）的一端与方块（14）的一侧固定连接，方杆（15）的另一端贯穿炉盖（11）并延伸至第二方孔（13）的内部，弹簧（16）设置在方杆（15）的外表面，弹簧（16）位于第二方孔（13）的内壁，且弹簧（16）的两端分别与方块（14）和第二方孔（13）相连。

2.根据权利要求1所述的光学晶体生长反应釜用温场平衡装置，其特征在于：所述炉盖（11）上设置有位于炉体（2）内部的电极（10），电极（10）的底部与发热体（17）的顶部接触，支撑架（18）的顶部设置有调节机构，调节机构由防护箱（19）、步进电机（20）、丝杆（21）、连接杆（22）和限位杆（23）组成。

3.根据权利要求1或2所述的一种光学晶体生长反应釜用温场平衡装置，其特征在于，所述侧反射屏（3）设置在炉体（2）的内部，耐高温保温层（8）设置在侧反射屏（3）和炉体（2）之间，固定盘（4）、下反射屏（5）和发热体（17）从下到上依次设置在侧反射屏（3）的内部。

4.根据权利要求2所述的一种光学晶体生长反应釜用温场平衡装置，其特征在于，所述防护箱（19）的底部与支撑架（18）的顶部固定连接，防护箱（19）的左侧面开设有通孔。

5.根据权利要求2所述的一种光学晶体生长反应釜用温场平衡装置，其特征在于，所述步进电机（20）设置在支撑架（18）的内部，支撑架（18）的输出轴传过防护箱（19）并延伸至防护箱（19）的内部且与丝杆（21）固定连接，丝杆（21）的顶端通过轴承与防护箱（19）内腔的顶部相连。

6.根据权利要求2或4或5所述的一种光学晶体生长反应釜用温场平衡装置，其特征在于，所述连接杆（22）的一端与丝杆（21）的外表面螺纹连接，连接杆（22）的另一端穿过通孔并延伸至防护箱（19）的左侧且连接有提拉杆（24），提拉杆（24）与炉体（2）的中心位置重合。

7.根据权利要求6所述的一种光学晶体生长反应釜用温场平衡装置，其特征在于，所述防护箱（19）的内部固定安装有位于丝杆（21）左侧的限位杆（23），限位杆（23）的外表面与连接杆（22）的内壁穿插连接。

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