CN214193511U - 有支撑结构的坩埚 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种有支撑结构的坩埚，所述坩埚包括网状镂空的埚邦和支撑结构，所述支撑结构为中空圆筒体或者柔性片材，所述支撑结构连接所述网状镂空的埚邦内侧。本申请的支撑结构，可以有效提供强度支撑左右，防止石英坩埚从网眼中突出，支撑力强。
Description
技术领域
本实用新型涉及单晶硅或多晶硅的制造过程中的一种碳纤维复合材料的应用，具体涉及一种有支撑结构、采用碳纤维复合材料编织制作的坩埚。
背景技术
在单晶硅的制作中，目前普遍采用直拉法(CZ法)，就是沿着垂直方向从熔体中拉制单晶的方法。在制造设备中，有一个部件是石墨坩埚，它是用来承载内部的石英坩埚的。在使用过程中，由于石英坩埚和石墨坩埚的膨胀系数不同，而且硅蒸汽与石墨会产生侵蚀反应的原因，存在石墨坩埚龟裂、侵蚀失强等问题。而且，随着单晶硅生长的晶体直径越来越粗，相应的单晶炉的直径也越做越大，这样对热场的可靠性也要求越来越高。由于石墨坩埚强度的局限性，直径越大那么其壁厚要求也越大，所以重量很重，而且热容很高，导致操作笨重，耗能增加，成本提高。
作为不使用大尺寸石墨坩埚的技术，已经有申请人提出了包括通过长丝卷绕法使碳纤维成形为坩埚形状、用树脂或沥青作为基质将其浸渍、然后进行烧制以制造由碳/碳纤维复合材(以下称为C/C复合材)制成的坩埚的技术，专利号201721801400.8公开了一种中空网状体的坩埚，利用多根绳股编织形成网状体的坩埚，但是编织形成的坩埚的埚邦是网状镂空的，这样在使用过程中，受热的石英坩埚会从网眼中突出，导致强度不够。
因此，现有技术的坩埚还有提升的地方。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种碳纤维复合材料编织的有支撑结构的坩埚，以解决现有技术的问题。
为实现上述目的，本实用新型采用了以下的技术方案：
一种有支撑结构的坩埚，所述坩埚包括网状镂空的埚邦和支撑结构，所述支撑结构为中空圆筒体或者柔性片材，所述支撑结构连接所述网状镂空的埚邦内侧。
依照本申请较佳实施例所述的坩埚，所述支撑结构为石墨布、碳布、碳碳布、石墨纸、陶瓷纸、陶瓷布、石墨环和陶瓷环的其中一种。
依照本申请较佳实施例所述的坩埚，所述坩埚的埚底和所述埚邦连接的地方包括一凸台。
依照本申请较佳实施例所述的坩埚，所述埚邦为一环形中空网状体，包括：上封边部、中环部和下封边部，所述上封边部、中环部和下封边部依序连接；其中，所述中环部为一环状中空网状体，所述中环部的环状中空网状体通过将一根或多根碳纤维绳编织成相对于所述中环部的中心轴斜向对齐而形成；所述上封边部和下封边部为环形体，由一根或多根所述碳纤维绳编织而成，所述上封边部和下封边部的编织密度，比中环部的编织密度大。
依照本申请较佳实施例所述的坩埚，所述中环部的网状体由一根或多根碳纤维绳沿相对于所述中心轴倾斜第一角度的第一方向对齐；由一根或多根碳纤维绳沿相对于所述中心轴倾斜第二角度的第二方向对齐；所述第二角度与所述第一角度相同，并且其中所述第一方向与所述第二方向相对于所述中心轴对称。
依照本申请较佳实施例所述的坩埚，所述碳纤维绳的每一根均包含多根碳纤维纱线，绳子的中心为平行于绳子轴心的碳纤维纱线，平行于轴心的碳纤维纱线外面包覆碳纤维编织管。
依照本申请较佳实施例所述的坩埚，所述编织方式为针织或机织。
由于采用了以上的技术方案，使得本实用新型具有如下的优点效果：
第一、本申请的支撑结构，可以有效提供强度支撑左右，防止石英坩埚从网眼中突出，支撑力强，解决了强度的问题。
当然，实施本申请内容的任何一个具体实施例，并不一定同时具有以上全部的技术效果。
附图说明
图1为坩埚示意图；
图2为图1部分放大示意图；
图3为埚邦示意图；
图4为另外一种埚邦示意图。
具体实施方式
为便于理解，以下结合附图对本实用新型的较佳实施例做进一步详细叙述。
本申请的核心思想在于，制作一种坩埚，有效的提高和超越传统坩埚的寿命，采用编织结构制作，分段式设计，表面涂层，同时提供一种支撑结构。这种坩埚可以根据实际的设计要求灵活设计其结构，而不需要重新制作胚体，能够有效节约成本和缩短交货期，同时能够批量生产；边缘可以局部封边加强，而封边的设计，可以有效增强坩埚边缘，提高使用寿命；进行表面处理后，可以有效延缓硅蒸汽的侵蚀，达到验收寿命的效果。支撑结构设置在坩埚和石英坩埚的中间，有效提供强度支撑左右，防止石英坩埚从网眼中突出，支撑力强。
以下结合附图，具体说明本申请。请参见图1、图2和图3，一种有支撑结构的坩埚，应用于单晶硅或多晶硅的制造过程中的一种碳纤维复合材料的应用领域，所述坩埚包括网状镂空的埚邦10、支撑结构30和埚底20，本申请中的埚邦10是网状镂空的，因为大多数传统的埚邦10是实体的所以不是本申请的保护范围；所述支撑结构30为中空圆筒体或者是柔性片材，所述支撑结构30连接所述网状镂空的埚邦10内侧，内侧的意思是埚邦10朝向石英坩埚(图未示)的一侧，也就是说所述支撑结构30位于埚邦10和石英坩埚的中间，目的在防止石英坩埚从网眼中突出，因为这个目的所以所述支撑结构30只和所述埚邦10的网状镂空部分连接，不向下延伸不在埚底20部分使用，传统的实体坩埚在埚底20部分放碳布是防止石英坩埚腐蚀的目的，和本申请不同。
优选的，所述支撑结构30为软性的石墨布、软性的碳布、柔性经固化的碳碳布、软性的石墨纸、软性的陶瓷纸、软性的陶瓷布、硬性的石墨环和硬性的陶瓷环的其中一种。装配后的所述支撑结构30夹在埚邦10和石英坩埚的中间不会移动，我们也可以在所述埚底20和所述埚邦10连接的地方设置一凸台21，也就是所述埚底20的上表面径向向内凸出于所述埚邦10，这样在埚邦10内侧的所述支撑结构30向下移动时可以产生阻挡起到支撑的目的，如图2所示，虚线是没有增加凸台时所述埚底20的内侧形状，现在增加了凸台21的结构，虚线仅仅是用于说明清楚本申请。
请参考图3和图4，图3的埚邦10和图4的埚邦10差别在图4的埚邦10包括了上封边部11、中环部12和下封边部13，而图3的埚邦没有上封边部和下封边部，下面以图4为实施例说明本申请，本申请的埚邦10为一环形中空网状体，所述埚底20可以是碗形中空网状体或者是实体。埚邦10包括：上封边部11、中环部12和下封边部13，所述上封边部11、中环部12和下封边部13依次连接；其中，所述中环部12为一环状中空网状体，具有在上表面和下表面开口的基本上为圆筒的中空形状，所述中环部12的环状中空网状体通过将一根或多根碳纤维绳编织成相对于所述中环部12的中心轴斜向对齐而形成。所述碳纤维绳的每一根均包含多根碳纤维纱线，绳子的中心为平行于绳子轴心的碳纤维纱线，平行于轴心的碳纤维纱线外面包覆碳纤维编织管。
所述上封边部11和下封边部13为环形体，由一根或多根所述碳纤维绳编织而成，所述上封边部11和下封边部13的编织方法和中环部12的编织方法不同，所述上封边部11和下封边部13的编织密度比中环部12的编织密度大；所述中环部12的网状体由一根或多根碳纤维绳沿相对于所述中心轴倾斜第一角度的第一方向对齐；由一根或多根碳纤维绳沿相对于所述中心轴倾斜第二角度的第二方向对齐；所述第二角度与所述第一角度相同，并且其中所述第一方向与所述第二方向相对于所述中心轴对称。
中环部12的网状体能够确保高强度，因为碳纤维绳和碳纤维绳之间以编织物状彼此交织，并且能够牢固地保持甚至是具有大重量的石英坩埚。此外，在实施方式中，碳纤维绳和碳纤维绳相对于网状体的中心轴斜向对齐，而不是沿垂直于中心轴的方向对齐，因而得到圆周方向的刚性较低的结构。鉴于此，即使由于上述的原因而导致在使得沿圆周方向膨胀的力作用于坩埚时，由碳纤维绳和碳纤维绳形成的格子扭曲，由此网状体能够沿圆周方向变大，从而能够吸收圆周方向的膨胀。因此，不可能发生碳纤维的断裂，形状不会在很大程度上丧失，所以坩埚具有优异的形状稳定性。
此外，在网状体中，碳纤维绳和碳纤维绳相对于中心轴的倾斜角度可适当变化，这取决于坩埚各部分所需的刚性。通过改变倾斜角度可以调节网状体的圆周方向的刚性，因此圆周方向的刚性可以对应于用途或者根据网状体的各部分改变。换言之，第一角度和第二角度随中空网状体的不同部分而变化。
碳纤维绳各自通过使约数万根碳纤维成束形成。作为构成碳纤维绳的碳纤维，可以使用沥青基碳纤维、PAN基碳纤维、黏胶基碳纤维等。构成碳纤维绳的碳纤维可以为相同材料或不同材料。所述上封边部11和下封边部13的编织方式为针织或机织，通过将一根或多根碳纤维绳编织形成。
由于采用了以上的技术使得本申请相比现有技术，具有以下的优点和积极效果：
第一、本申请的支撑结构，可以有效提供强度支撑左右，防止石英坩埚从网眼中突出，支撑力强，解决了强度的问题。
当然，实施本实用新型内容的任何一个具体实施例，并不一定同时具有以上全部的技术效果。
以上公开的仅仅是本实用新型的较佳实施例，但并非用来限制其本身，任何熟习本领域的技术人员在不违背本实用新型精神内涵的情况下，所做的均等变化和更动，均应落在本实用新型的保护范围内。
Claims (5)
1.一种有支撑结构的坩埚，其特征在于，所述坩埚包括网状镂空的埚邦和支撑结构，所述支撑结构为中空圆筒体或者柔性片材，所述支撑结构连接所述网状镂空的埚邦内侧；
所述埚邦为一环形中空网状体，包括：上封边部、中环部和下封边部，所述上封边部、中环部和下封边部依序连接；其中，所述中环部为一环状中空网状体，所述中环部的环状中空网状体通过将一根或多根碳纤维绳编织成相对于所述中环部的中心轴斜向对齐而形成；所述上封边部和下封边部为环形体，由一根或多根所述碳纤维绳编织而成，所述上封边部和下封边部的编织密度，比中环部的编织密度大。
2.如权利要求1所述的有支撑结构的坩埚，其特征在于，所述支撑结构为石墨布、碳布、碳碳布、石墨纸、陶瓷纸、陶瓷布、石墨环和陶瓷环的其中一种。
3.如权利要求1所述的有支撑结构的坩埚，其特征在于，所述坩埚的埚底和所述埚邦连接的地方包括一凸台。
4.如权利要求1所述的有支撑结构的坩埚，其特征在于，所述中环部的网状体由一根或多根碳纤维绳沿相对于所述中心轴倾斜第一角度的第一方向对齐；由一根或多根碳纤维绳沿相对于所述中心轴倾斜第二角度的第二方向对齐；所述第二角度与所述第一角度相同，并且其中所述第一方向与所述第二方向相对于所述中心轴对称。
5.如权利要求4所述的有支撑结构的坩埚，其特征在于，所述碳纤维绳的每一根均包含多根碳纤维纱线，绳子的中心为平行于绳子轴心的碳纤维纱线，平行于轴心的碳纤维纱线外面包覆碳纤维编织管。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| WO2024082663A1 (zh) * | 2022-10-20 | 2024-04-25 | 上海骐杰碳素材料有限公司 | 一种组合式坩埚及利用该坩埚的单晶炉 |
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2020
- 2020-10-21 CN CN202022348970.4U patent/CN214193511U/zh active Active
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| WO2024082663A1 (zh) * | 2022-10-20 | 2024-04-25 | 上海骐杰碳素材料有限公司 | 一种组合式坩埚及利用该坩埚的单晶炉 |
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