CN212925227U - 一种加热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种加热器，包括至少两个组合件、两个支撑件以及至少一个结合件，至少两个组合件通过结合件、以及支撑件围合连接形成筒体，支撑件包括连接部与支撑部；组合件的侧壁设置有槽形结构，槽形结构拼接形成凹槽，凹槽包括第一凹槽和第二凹槽，其中，筒体包括两个相对设置的第二凹槽；结合件嵌设于所述第一凹槽内，并与组合件固定连接；连接部嵌设于第二凹槽内，并与组合件固定连接；连接部与支撑部连接，支撑部用于支撑筒体以及连接电源。本实用新型实施例的加热器可以防止加热器的侧壁变形，以及解决相邻组合件接触不良的问题，以提升加热器的导电发热性能。

Description

一种加热器

技术领域

本实用新型涉及单晶硅制备设备技术领域，尤其涉及一种加热器。

背景技术

在单晶硅制备过程中，作为主要设备的热场，主要包括保温筒、加热器以及坩埚，其中，加热器主要起加热坩埚的作用。

现有的加热器主要为石墨材质的整体式结构，为了适应单晶炉热场规格向大尺寸方向发展的趋势，加热器的规格也需要增大，然而，现有的石墨加热器的侧壁长度较长，厚度较小，从而易导致石墨加热器的侧壁产生弯曲变形，对于拼接式石墨加热器而言，侧壁弯曲变形会使得石墨加热器的组合件的侧壁错位而导致接触不良，会严重影响石墨加热器的导电发热性能，且易损坏石墨加热器，增加石墨加热器的使用成本。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种加热器，以解决现有加热器的侧壁易弯曲变形，以及相邻组合件侧壁接触不良的问题。

为了解决上述问题，本实用新型是这样实现的：

本实用新型实施例提供一种加热器，包括：至少两个组合件、两个支撑件以及至少一个结合件，至少两个所述组合件通过所述结合件、以及所述支撑件围合连接形成筒体，所述支撑件包括连接部与支撑部；

所述组合件的侧壁设置有槽形结构，所述槽形结构拼接形成凹槽，所述凹槽包括第一凹槽和第二凹槽，其中，所述筒体包括两个相对设置的第二凹槽；

所述结合件嵌设于所述第一凹槽内，并与所述组合件固定连接；

所述连接部嵌设于所述第二凹槽内，并与所述组合件固定连接；

所述连接部与所述支撑部连接，所述支撑部用于支撑所述筒体以及连接电源。

可选地，所述组合件包括靠近所述支撑部的第一端面和远离所述支撑部的第二端面；

所述第一凹槽的侧面设置于所述第一端面和所述第二端面之间；

或，所述第一凹槽贯穿所述第一端面和所述第二端面中至少一个。

可选地，所述第二凹槽至少贯穿所述第一端面。

可选地，至少两个所述组合件远离所述支撑部的第二端面齐平。

可选地，沿所述筒体的轴线方向，所述结合件的长度等于所述第一凹槽的长度，所述连接部的长度等于所述第二凹槽的长度。

可选地，所述结合件的厚度等于所述第一凹槽的深度，所述连接部的厚度等于所述第二凹槽的深度。

可选地，所述第一凹槽内开设有第一安装孔，所述第二凹槽内开设有第二安装孔，所述结合件开设有第三安装孔，所述连接部开设有第四安装孔；

所述第三安装孔与所述第一安装孔通过螺栓连接，以使所述结合件与所述组合件固定连接；

所述第四安装孔与所述第二安装孔通过螺栓连接，以使所述连接部与所述组合件固定连接。

可选地，沿所述筒体的轴线方向，所述组合件的投影呈圆弧形；

所述圆弧形的圆心角角度范围在45°至90°之间。

可选地，所述组合件上设置有多个贯穿第一端面的第一通槽，以及多个贯穿第二端面的第二通槽，所述第一通槽与所述第二通槽交替。

可选地，所述支撑部包括相互连接的第一支撑部和第二支撑部，所述第一支撑部与所述连接部连接，所述第二支撑部用于与单晶炉的底面接触；

所述加热器中的一个所述第二支撑部连接所述电源的正极，另一个所述第二支撑部连接所述电源的负极。

在本实用新型实施例中，在本实用新型实施例中，通过至少两个组合件拼接形成加热器的筒体，可以利用较小尺寸的原料加工组合件，进而可以降低选材难度，提升原料利用率，以及降低加热器的生产成本。而且，组合件在侧壁设置有槽形结构，相邻组合件拼接使得槽形结构拼接成凹槽，通过将结合件嵌设于第一凹槽，将支撑件的连接部嵌设于第二凹槽，既可以将组合件连接形成筒体，还可以增加组合件侧壁的刚度，减少组合件侧壁的弯曲变形。而且，还可以使得组合件的侧壁紧密连接，避免相邻组合件的侧壁错位而导致接触不良。从而，本实用新型实施例的加热器，通过解决相邻组合件的侧壁接触不良的问题，可以有效提升加热器的导电发热性能，通过解决组合件侧壁弯曲变形的问题，还可以降低加热器的使用成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1表示本实用新型实施例的第一种加热器的结构示意图；

图2表示本实用新型实施例的一种组合件的结构示意图；

图3表示本实用新型实施例的一种支撑件的结构示意图；

图4表示本实用新型实施例的第二种加热器的结构示意图；

图5表示本实用新型实施例的第三种加热器的结构示意图；

图6表示本实用新型实施例的一种组合件沿筒体轴线方向的投影示意图。

附图标记说明：

10-结合件，11-第三安装孔，20-支撑件，21-连接部，211-第四安装孔，22-支撑部，221-第一支撑部，222-第二支撑部，30-组合件，31-槽形结构，311-第一凹槽，312-第二凹槽，32-第一端面，33-第二端面，34-第一通槽，35-第二通槽，α-圆心角。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本实用新型的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。

参照图1至图3，本实用新型实施例的一种加热器具体可以包括如下结构：

至少一个结合件10、两个支撑件20以及至少两个组合件30，至少两个所述组合件30通过所述结合件10、以及所述支撑件20围合连接形成筒体，所述支撑件20包括连接部21与支撑部22；

所述组合件30的侧壁设置有槽形结构31，所述槽形结构31拼接形成凹槽，所述凹槽包括第一凹槽311和第二凹槽312，其中，所述筒体包括两个相对设置的第二凹槽312；

所述结合件10嵌设于所述第一凹槽311内，并与所述组合件30固定连接；

所述连接部21嵌设于所述第二凹槽312内，并与所述组合件30固定连接；

所述连接部21与所述支撑部22连接，所述支撑部22用于支撑所述筒体以及连接电源。

具体而言，如图1所示，加热器包括至少一个结合件10、两个支撑架20以及至少两个组合件30。如图2所示，组合件30的侧壁设置有槽形结构31，在组合件30拼接形成筒体结构时，槽形结构31拼接形成凹槽，可以理解的是，槽形结构31设置于组合件30靠近相邻的组合件30的侧壁处，以使得相邻的组合件30的槽形结构31拼接时可形成凹槽。其中，凹槽包括第一凹槽311和第二凹槽312，第一凹槽311用于与结合件10连接，第二凹槽312用于与支撑件20连接。

如图1所示，结合件10嵌设于第一凹槽311内，结合件10可以为形状尺寸与第一凹槽311相匹配的板件结构，结合件10与组合件30固定连接，比如，螺栓或铆钉连接。如图1和图3所示，支撑件20包括连接部21与支撑部22，连接部21嵌设于第二凹槽312内，连接部21与组合件30固定连接，比如，螺栓或铆钉连接。可以理解的是，结合件30嵌设固定于第一凹槽311内，连接部21嵌设固定于第二凹槽312内，可以使得相邻组合件30的侧壁紧密连接，避免相邻组合件30的侧壁产生错位而导致加热器导电发热性能降低。此外，还可以增加加热器侧壁的刚度，减少加热器侧壁的弯曲变形，从而可以降低更换组合件30的概率，以降低加热器的使用成本。其中，连接部21与支撑部22连接，一方面，支撑部22用于支撑筒体，另一方面，支撑部22与单晶炉接触的端部用于连接电源，以使得加热器导电发热。当然，支撑件20可以为一体结构件，在加工过程中，通过切割法加工出可嵌设于第二凹槽312内的连接部21。如图3所示，连接部21的厚度小于支撑部22的厚度，支撑部22相对于连接部21凸出的结构可与筒体靠近支撑部22的表面贴合，可以提升支撑部22对筒体的支撑力。

在实际生产应用中，通过至少两个组合件30拼接形成加热器的主体结构，可以利用现有的小块石墨料坯加工组合件30。

具体地，步骤1，将现有石墨料坯沿与其高度垂直的方向切割成多个相同或者不同高度的小石墨料坯。其中，现有石墨料坯为石墨原料被利用后剩余的石墨料中部余料，其高度一般在700mm至800mm之间，为了更好地利用石墨料坯，可以先沿与其高度垂直的方向将石墨料坯切割形成多个小石墨料坯，小石墨料坯的高度与需要拼装的加热器高度相同，加热器高度一般在120mm至500mm之间，从而可以提高对现有石墨料坯的利用率。

步骤2，将切割后的小石墨料坯沿其高度方向切割，形成组合件。其中，将小石墨料坯沿其高度方向切割成预设厚度的组合件，组合件的厚度在15mm至30mm之间，可以理解的是，组合件厚度较大时，强度高，但对小石墨料坯的利用率不高，组合件厚度较小时，对小石墨料坯的利用率高，但组合件强度较低。因此，需要根据生产的加热器的可靠性需要设定组合件的厚度。

步骤3，对组合件进行进一步加工，也即将组合件的内外侧壁加工成圆弧形侧壁。

当然，拼接成一个筒体的组合件可以为两个，也可以为多个，且这些组合件的规格尺寸可以相同，也可以不相同，比如，一个筒体可以由六个组合件拼接组成，其中两个组合件的圆心角度数为90°，另外四个组合件的圆心角度数为45°。而且，可以在加热器易于损坏的部位选用圆心角度数较小的组合件，在加热器不易于损坏的部位选用圆心角度数较大的组合件，以在更换加热器损坏的组合件时，可以进一步降低加热器的使用维护成本。可以理解的是，组合件的数量越多，对石墨料坯的利用率越高，即成本越低，因此，本领域技术人员可结合实际情况设定组合件的数量及规格尺寸，本实用新型实施例对此不做限定。

在本实用新型实施例中，通过至少两个组合件拼接形成加热器的筒体，可以利用较小尺寸的原料加工组合件，进而可以降低选材难度，提升原料利用率，降低加热器的生产成本以及加工工艺的复杂度。而且，组合件在侧壁设置有槽形结构，相邻组合件拼接使得槽形结构拼接成凹槽，通过将结合件嵌设于第一凹槽，将支撑件的连接部嵌设于第二凹槽，既可以将组合件连接形成筒体，还可以增加组合件侧壁的刚度，减少组合件侧壁的弯曲变形。而且，还可以使得组合件的侧壁紧密连接，避免相邻组合件的侧壁错位而导致接触不良。从而，本实用新型实施例的加热器，通过解决相邻组合件的侧壁接触不良的问题，可以有效提升加热器的导电发热性能，通过解决组合件侧壁弯曲变形的问题，还可以降低加热器的使用成本。

可选地，参照图1和图4，所述组合件30包括靠近所述支撑部22的第一端面32和远离所述支撑部22的第二端面33；

所述第一凹槽311的侧面设置于所述第一端面32和所述第二端面33之间；

或，所述第一凹槽311贯穿所述第一端面32和所述第二端面33中至少一个。

具体而言，如图1所示，组合件30包括靠近支撑部22的第一端面32和远离支撑部22的第二端面33，第一凹槽311的侧面可以设置于第一端面32与第二端面33之间，也就是说，第一凹槽311包括四个侧面，且其与第一端面32和第二端面33平行的侧面位于第一端面32与第二端面33之间。当然，第一凹槽311也可以贯穿第一端面32，如图1所示；或者第一凹槽311贯穿第二端面33；或者第一凹槽311贯穿第一端面32和第二端面33，如图4所示。可以理解的是，第一凹槽311贯穿第一端面32，也就是说，第一凹槽311在第一端面32上形成开口。当然，沿筒体的轴线方向，第一凹槽311的长度小于或等于组合件30的高度，第一凹槽311的深度小于组合件30的厚度，本领域技术人员可根据实际情况设定第一凹槽311的位置及规格尺寸，本实用新型实施例对此不做限定。

可选地，参照图1和图5，所述第二凹槽312至少贯穿所述第一端面32。

具体而言，第二凹槽312至少贯穿第一端面32，其中，如图1所述，第二凹槽312贯穿第一端面32；如图5所示，第二凹槽312贯穿第一端面32和第二端面33。可以理解的是，由于连接部21需要与支撑部22相连，因此第二凹槽312需要在第一端面32上形成开口，以便于连接部21与第二凹槽312连接。当然，沿筒体的轴线方向，第二凹槽312的长度可以小于或等于组合件30的高度，第二凹槽312的深度小于组合件30的厚度，本领域技术人员可根据实际情况设定第二凹槽312的规格尺寸，本实用新型实施例对此不做限定。

可选地，参照图1，至少两个所述组合件30远离所述支撑部22的第二端面33齐平。

具体而言，如图1所示，至少两个组合件30远离支撑部22的第二端面33齐平，也就是说，组合件30拼接形成的筒体的上表面齐平。在实际应用中，保证加热器的筒体上表面齐平，能够更好地实现对热场部件的定位，提高拉晶的稳定性。

可选地，参照图1、图4和图5，沿所述筒体的轴线方向，所述结合件10的长度等于所述第一凹槽311的长度，所述连接部21的长度等于所述第二凹槽312的长度。

具体而言，沿筒体的轴线方向，结合件10的长度等于第一凹槽311的长度，连接部21的长度等于第二凹槽312的长度，如图1、图4和图5所示。其中，结合件10的长度等于第一凹槽311的长度时，结合件10可以更稳固地嵌设于第一凹槽311中，可以实现结合件10与第一凹槽311之间的卡接配合，以使得结合件10与第一凹槽311之间产生相互的卡接约束力，以进一步提升结合件10与第一凹槽311之间的装配可靠性。可以理解的是，连接部21的长度等于第二凹槽312的长度时，连接部21嵌设于第二凹槽312中，也可以提升连接部21与第二凹槽312之间的装配可靠性。

可选地，所述结合件10的厚度等于所述第一凹槽311的深度，所述连接部21的厚度等于所述第二凹槽312的深度。

具体而言，结合件10的厚度等于第一凹槽311的深度，连接部21的厚度等于第二凹槽312的深度。当结合件10嵌设于第一凹槽311中，连接部21嵌设于第二凹槽312中时，可以保证筒体的侧壁表面平整，从而可以保证加热器的稳定性和可靠性。

可选地，所述第一凹槽311内开设有第一安装孔，所述第二凹槽312内开设有第二安装孔，所述结合件10开设有第三安装孔11，所述连接部21开设有第四安装孔211；

所述第三安装孔11与所述第一安装孔通过螺栓连接，以使所述结合件10与所述组合件30固定连接；

所述第四安装孔211与所述第二安装孔通过螺栓连接，以使所述连接部21与所述组合件30固定连接。

具体而言，第一凹槽311内可以开设第一安装孔，第二凹槽312内可以开设第二安装孔，结合件10上开设第三安装孔11，连接部21上开设第四安装孔211，第一安装孔和第三安装孔11可以通过螺栓连接，以使结合件10和组合件30固定连接，第二安装孔和第四安装孔211也可以通过螺栓连接，以使连接部21与组合件30固定连接。可以理解的是，加热器的材质为石墨材料，螺栓也为石墨材料或碳碳材料，由于加热器长期处于高温、低压以及大量硅蒸汽的环境中，易被硅蒸汽所腐蚀。因此，本实用新型实施例通过螺栓的连接方式将组合件30与结合件10、支撑件20进行连接，且将连接部位设置于组合件30的侧壁，可以使得结合件10与组合件30直接接触，连接部21与组合件30直接接触，可以降低结合件10、组合件30以及连接部21的连接面与硅蒸汽接触的概率，从而可以降低该接触面被腐蚀的程度。此外，在组合件、结合件或支撑件腐蚀程度较大时，可以直接松开螺栓以替换损坏的部件，以保证加热器结构的可靠性。

可选地，参照图6，沿所述筒体的轴线方向，所述组合件30的投影呈圆弧形；

所述圆弧的圆心角α的角度范围在45°至90°之间。

具体而言，沿筒体的轴线方向，组合件30的投影呈圆弧形。图6示出了沿筒体轴线方向，筒体的投影，其中，筒体由五个组合件拼接而成，每个组合件30的侧壁投影均呈圆弧形，从而多个组合件30拼接后可形成圆环形筒体。其中，组合件30的弧度大小与加热器所需的组合件30的数量相关，组合件30的弧度越小，越利于加工，但筒体的可靠性会降低，组合件30的弧度越大，筒体的可靠性更高，但加工难度及所需的石墨料坯的尺寸会增加，因此，本领域技术人员可根据实际情况设定组合件30的数量及弧度大小。

其中，圆弧形的圆心角α的角度范围在45°至90°之间，圆心角α如图6所示，比如，圆心角α的度数可以为90°、60°或45°。可以理解的是，圆弧的圆心角α为圆弧段的两个端部分别与圆心连线后形成的夹角。圆弧的圆心角α越大，半径相同时，圆弧的弧长越大，拼装成圆形筒体所需的组合件的数量越少。因此，可以生产圆心角α的角度范围在45°至90°之间的组合件，以在保证加热器稳定性和可靠性的同时提升原料的利用率，从而降低加热器的生产成本。

可选地，参照图2，所述组合件30上设置有多个贯穿第一端面32的第一通槽34，以及多个贯穿第二端面33的第二通槽35，所述第一通槽34与所述第二通槽35交替。

具体而言，如图2所示，组合件30上设置有多个贯穿第一端面的第一通槽34，以及多个贯穿第二端面33的第二通槽35，第一通槽34与第二通槽35交替。在组合件30上设置交替的第一通槽34和第二通槽35，可以使得加热器通电后的电流在加热器上的路径增长，可以增大电阻，从而可以使得加热器能够提供更多的热量。其中，第一通槽34和第二通槽35的位置和数量由加热器的输出功率计算获得，其输出功率与第一通槽34、第二通槽35的数量成正比。因此，本领域技术人员可根据实际的目标输出功率设定第一通槽34和第二通槽35的位置和数量，本实用新型实施例对此不做限定。

可选地，参照图3，所述支撑部22包括相互连接的第一支撑部221和第二支撑部222，所述第一支撑部221与所述连接部21连接，所述第二支撑部222用于与单晶炉的底面接触；

所述加热器中的一个所述第二支撑部222连接所述电源的正极，另一个所述第二支撑部222连接所述电源的负极。

具体而言，支撑部22包括相互连接的第一支撑部221和第二支撑部222，第一支撑部221可以和第二支撑部222相互垂直，第一支撑部221与连接部21连接，当然，连接部21、第一支撑部221以及第二支撑部222均可以为一体结构件。其中，加热器包括两个支撑件20，即包括两个第二支撑部222，其中一个第二支撑部222连接电源的正极，另一个第二支撑部222连接电源的负极。加热器的材质为石墨材料，由于石墨材料具有导热性好的特点，因此可以形成一个闭合的回路，在接通电源时，加热器可以产生热能。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本实用新型的保护之内。

Claims (10)

1.一种加热器，其特征在于，包括：至少两个组合件、两个支撑件以及至少一个结合件，至少两个所述组合件通过所述结合件、以及所述支撑件围合连接形成筒体，所述支撑件包括连接部与支撑部；

所述组合件的侧壁设置有槽形结构，所述槽形结构拼接形成凹槽，所述凹槽包括第一凹槽和第二凹槽，其中，所述筒体包括两个相对设置的第二凹槽；

所述结合件嵌设于所述第一凹槽内，并与所述组合件固定连接；

所述连接部嵌设于所述第二凹槽内，并与所述组合件固定连接；

所述连接部与所述支撑部连接，所述支撑部用于支撑所述筒体以及连接电源。

2.根据权利要求1所述的加热器，其特征在于，所述组合件包括靠近所述支撑部的第一端面和远离所述支撑部的第二端面；

所述第一凹槽设置于所述第一端面和所述第二端面之间；

或，所述第一凹槽贯穿所述第一端面和所述第二端面中至少一个。

3.根据权利要求2所述的加热器，其特征在于，

所述第二凹槽至少贯穿所述第一端面。

4.根据权利要求1所述的加热器，其特征在于，

至少两个所述组合件远离所述支撑部的第二端面齐平。

5.根据权利要求1所述的加热器，其特征在于，

沿所述筒体的轴线方向，所述结合件的长度等于所述第一凹槽的长度，所述连接部的长度等于所述第二凹槽的长度。

6.根据权利要求1所述的加热器，其特征在于，

所述结合件的厚度等于所述第一凹槽的深度，所述连接部的厚度等于所述第二凹槽的深度。

7.根据权利要求1所述的加热器，其特征在于，

所述第一凹槽内开设有第一安装孔，所述第二凹槽内开设有第二安装孔，所述结合件开设有第三安装孔，所述连接部开设有第四安装孔；

所述第三安装孔与所述第一安装孔通过螺栓连接，以使所述结合件与所述组合件固定连接；

所述第四安装孔与所述第二安装孔通过螺栓连接，以使所述连接部与所述组合件固定连接。

8.根据权利要求1所述的加热器，其特征在于，

沿所述筒体的轴线方向，所述组合件的投影呈圆弧形；

所述圆弧形的圆心角的角度范围在45°至90°之间。

9.根据权利要求1所述的加热器，其特征在于，

所述组合件上设置有多个贯穿第一端面的第一通槽，以及多个贯穿第二端面的第二通槽，所述第一通槽与所述第二通槽在所述筒体上交替设置。

10.根据权利要求1所述的加热器，其特征在于，

所述支撑部包括相互连接的第一支撑部和第二支撑部，所述第一支撑部与所述连接部连接，所述第二支撑部用于与单晶炉的底面接触；

所述加热器中的一个所述第二支撑部连接所述电源的正极，另一个所述第二支撑部连接所述电源的负极。

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