CN216074096U - 一种单晶炉用组合式外导流筒 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种单晶炉用组合式外导流筒，包括:耳部(1)和筒体(2)；所述耳部(1)为环状结构；所述耳部(1)与所述筒体(2)同轴的套设在所述筒体(2)一端的外侧；所述耳部(1)与所述筒体(2)可拆卸地连接。当导流筒耳部或筒部破损失效时，只需更换筒部或耳部，而不会造成整个导流筒报废，降低了导流筒的使用成本。

Description

一种单晶炉用组合式外导流筒

技术领域

本实用新型涉及一种外导流筒，尤其涉及一种单晶炉用组合式外导流筒。

背景技术

半导体硅单晶，大约85％是采用直拉(Czochralski)法(简称CZ法)制造，且通常在单晶硅炉内进行。CZ法硅单晶生长过程为：将多晶硅装入石英衬套内，加热熔化，然后将熔硅稍微降温，给予一定的过冷度，将一支特定晶向的硅单晶体(称做籽晶)与熔体硅接触，通过调整熔体的温度和籽晶向上提升速度，使籽晶放肩长大至目标直径时，调整提升速度，使单晶体以恒定的直径生长，生长过程接近完成时，通过增加晶体的提升速度和调整供热，使晶体直径渐渐减少形成一个锥体，当锥尖足够小时，晶体就会与熔体脱离，从而完成晶体的生长过程。

在使用单晶炉通过直拉法生长半导体单晶的过程中，导流筒是拉晶炉中控制热场的重要部件，可以起到引导氩气流及控制热场温度梯度的作用。

目前国内在CZ单晶炉内，导流筒多为等静压石墨导流筒或整体碳/碳复合材料导流筒；其中，石墨导流筒通常寿命较低，拆装及运输过程中易损伤，且导热系数高，散热大，造成使用成本以及电耗过高；而碳/碳复合材料导流筒的产能低、成本高，局部损伤后需要整个更换，维护成本高。

另外，随着单晶炉越来越大，其热场尺寸从30inch至42inch，导流筒直径也越来越大，整体碳碳复合材料导流筒在化学气相沉积炉(CVD炉)中的装炉越来越少，其制备成本也越来越昂贵。

如何使用新材料、新方案，以提高导流筒的使用寿命，降低生产维护成本，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种单晶炉用组合式外导流筒。

为实现上述实用新型目的，本实用新型提供一种单晶炉用组合式外导流筒，包括:耳部和筒体；

所述耳部为环状结构；

所述耳部与所述筒体同轴的套设在所述筒体一端的外侧；

所述耳部与所述筒体可拆卸地连接。

根据本实用新型的一个方面，所述耳部的内环面上间隔的设置有第一连接孔；

所述筒体连接所述耳部的一端的侧壁上设置有贯穿所述筒体的第二连接孔；

所述第一连接孔和所述第二连接孔相对应的设置，且采用螺纹连接件可拆卸地相连接。

根据本实用新型的一个方面，所述内环面为环形的锥面或球面；

所述筒体承载在所述耳部上，且与所述耳部相接触的一侧设置有与所述内环面配合连接的环形锥面或环形球面。

根据本实用新型的一个方面，若所述内环面为环形的锥面，则所述内环面的锥度为20°至30°。

根据本实用新型的一个方面，所述螺纹连接件的直径为6mm至10mm。

根据本实用新型的一个方面，所述耳部的内环面上设置的第一连接孔的数量为3至10个。

根据本实用新型的一个方面，所述耳部、所述筒体、所述螺纹连接件均采用碳-碳复合材料制成；

所述碳-碳复合材料的密度大于或等于1.3g/cm³，抗弯强度大于或等于80Mpa。

根据本实用新型的一个方面，所述耳部和所述筒体的表面设置有抗氧化涂层；

所述抗氧化涂层的厚度为4μm至100μm。

根据本实用新型的一个方面，所述耳部外侧面为环形的锥面；

沿所述耳部的周向，在所述耳部上阵列设置有多个安装孔；

沿所述耳部的轴向，所述安装孔贯穿所述耳部设置。

根据本实用新型的一个方面，所述筒体包括：筒壁部，过渡部，平底部；

所述筒壁部，所述过渡部，所述平底部均为环状且依次同轴的连接；

所述筒壁部远离所述平底部的一端与所述耳部相连接；

所述平底部设置有通孔，且所述通孔的开口小于所述筒壁部的内径；

所述通孔的内侧面为环形锥面；

所述平底部靠近所述过渡部的一侧设置有环形凸起；

所述环形凸起在所述通孔的边缘设置，且所述环形凸起的内侧面为与所述通孔内侧面锥度一致的环形锥面。

根据本实用新型的一种方案，当导流筒耳部或筒部破损失效时，只需更换筒部或耳部，而不会造成整个导流筒报废；降低了导流筒的使用成本。

根据本实用新型的一种方案，导流筒筒部与耳部分开装入化学气相沉积炉(CVD炉)，提高了CVD炉空间利用率，降低了导流筒的制备成本。

根据本实用新型的一种方案，通过均匀分布的多个第一连接孔和第二连接孔，保证了耳部和筒体相连接位置的受力均匀，达到稳定连接的效果。

根据本实用新型的一种方案，将耳部和筒体相配合位置的侧面设置为环形锥面或环形球面，可实现耳部和筒体相连接时的自定位，以保证耳部和筒体的连接精度和稳定性。同时，通过上述设置的面结构，可有效保证耳部对筒体边缘位置的稳定支撑作用，对保证筒体的结构强度和使用寿命有利。

根据本实用新型的一种方案，将内环面的锥度设置在上述范围内，使得内环面的倾斜较小，进而相应的在筒体上相应位置外侧面的倾斜较小，进而对降低本方案的加工难度有利，且定位稳定性更好。

根据本实用新型的一种方案，将抗氧化涂层的厚度设置在4μm至100μm的范围内，有效的保证了整个外导流筒的抗氧化性能，对保证本方案的使用寿命有利。

附图说明

图1是示意性表示根据本实用新型的一种实施方式的单晶炉用组合式外导流筒的结构图；

图2是示意性表示根据本实用新型的一种实施方式的单晶炉用组合式外导流筒的俯视图；

图3是示意性表示根据本实用新型的一种实施方式的耳部的结构图；

图4是示意性表示根据本实用新型的一种实施方式的筒体的结构图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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方式，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

在针对本实用新型的实施方式进行描述时，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”所表达的方位或位置关系是基于相关附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本实用新型的实施方式并不因此限定于以下实施方式。

结合图1和图2所示，根据本实用新型的一种实施方式，本实用新型的一种单晶炉用组合式外导流筒，包括：耳部1和筒体2。在本实施方式中，耳部1为圆环状结构；耳部1与筒体2同轴的套设在筒体2一端的外侧。在本实施方式中，耳部1与筒体2可拆卸地连接。

根据本实用新型,本方案的外导流筒通过采用分体式可拆卸设置的结构,可以方便的对外导流筒的各部分进行拆装维护,有效的提高了本实用新型的使用寿命和成本。

如图3所示，根据本实用新型的一种实施方式，耳部1的内环面11上间隔的设置有第一连接孔111。在本实施方式中，筒体2连接耳部1的一端的侧壁上设置有贯穿筒体2的第二连接孔2a；其中，第一连接孔111和第二连接孔2a均为螺纹孔。在本实施方式中，第一连接孔111和第二连接孔2a相对应的设置，且采用螺纹连接件a可拆卸地相连接。在本实施方式中，耳部1的内环面11上设置的第一连接孔111的数量为3至10个，优选的，第一连接孔111设置为3个、4个、6个或8个。在本实施方式中，第一连接孔111是等间隔设置的。相应的，第二连接孔2a的设置位置与第一连接孔111是相对应的，用于实现螺纹连接件的对应连接。

在本实施方式中，第一连接孔111为设置在耳部1上的盲孔，第二连接孔2a为贯穿筒体2筒壁的通孔。

通过上述设置，通过均匀分布的多个第一连接孔和第二连接孔，保证了耳部1和筒体2相连接位置的受力均匀，达到稳定连接的效果。

如图3所示，根据本实用新型的一种实施方式，内环面11为环形的锥面或球面。在本实施方式中，筒体2承载在耳部1上，且与耳部1相接触的一侧设置有与内环面11配合连接的环形锥面或环形球面。在本实施方式中，内环面11的上端开口大，下端开口下，相应的，筒体2与内环面11相连接位置的外侧面上端直径大，下端直径小，从而实现了筒体2可承载到耳部1的内环面11上，

通过上述设置，将耳部1和筒体2相配合位置的侧面设置为环形锥面或环形球面，可实现耳部1和筒体2相连接时的自定位，以保证耳部1和筒体2的连接精度和稳定性。同时，通过上述设置的面结构，可有效保证耳部1对筒体2边缘位置的稳定支撑作用，对保证筒体2的结构强度和使用寿命有利。

如图3所示，根据本实用新型的一种实施方式，若内环面11为环形的锥面，则内环面11的锥度α为20°至30°。

通过上述设置，将内环面11的锥度设置在上述范围内，使得内环面11的倾斜较小，进而相应的在筒体上相应位置外侧面的倾斜较小，进而对降低本方案的加工难度有利，且定位稳定性更好。

根据本实用新型的一种实施方式，螺纹连接件的直径为6mm至10mm。在本实施方式中，螺纹连接件的直径优选6mm或8mm。

通过上述设置，将螺纹连接件的直径设置在上述范围内有效的保证了连接件的结构强度对保证本方案的结构稳定有利。

根据本实用新型的一种实施方式，耳部1、筒体2、螺纹连接件均采用碳-碳复合材料制成。在本实施方式中，碳-碳复合材料的密度大于或等于1.3g/cm³，抗弯强度大于或等于80Mpa。

通过上述设置，有效保证了本方案的结构强度和结构稳定性，对提高其使用寿命有利。

根据本实用新型的一种实施方式，耳部1和筒体2的表面设置有抗氧化涂层。在本实施方式中，抗氧化涂层为SiC涂层。在本实施方式中，抗氧化涂层的厚度为4μm至100μm。

通过上述设置，将抗氧化涂层的厚度设置在4μm至100μm的范围内，有效的保证了整个外导流筒的抗氧化性能，对保证本方案的使用寿命有利。

结合图1和图3所示，根据本实用新型的一种实施方式，耳部1外侧面为环形的锥面。在本实施方式中，沿耳部1的周向，在耳部1上阵列设置有多个安装孔12；沿耳部1的轴向，安装孔12贯穿耳部1设置。在本实施方式中，安装孔12可采用阶梯孔结构。

结合图1和图4所示，根据本实用新型的一种实施方式，筒体2包括：筒壁部21，过渡部22，平底部23。在本实施方式中，筒壁部21，过渡部22，平底部23均为环状且依次同轴的连接；在本实施方式中，筒壁部21为直筒结构，过渡部22为锥形筒结构，平底部23整体为平板状结构。在本实施方式中，筒壁部21远离平底部23的一端与耳部1相连接。

在本实施方式中，平底部23设置有通孔231，且通孔231的开口小于筒壁部21的内径；通孔231的内侧面为环形锥面。

在本实施方式中，平底部23靠近过渡部22的一侧设置有环形凸起2311；环形凸起2311在通孔231的边缘设置，且环形凸起2311的内侧面为与通孔231内侧面锥度一致的环形锥面。

在本实施方式中，环形凸起2311的内侧面与通孔231的内侧面是相连接的构成同一的环形锥面，其大直径端位于上方，小直径端位于下方。

上述内容仅为本实用新型的具体方案的例子，对于其中未详尽描述的设备和结构，应当理解为采取本领域已有的通用设备及通用方法来予以实施。

以上所述仅为本实用新型的一个方案而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种单晶炉用组合式外导流筒，其特征在于，包括:耳部(1)和筒体(2)；

所述耳部(1)为环状结构；

所述耳部(1)与所述筒体(2)同轴的套设在所述筒体(2)一端的外侧；

所述耳部(1)与所述筒体(2)可拆卸地连接。

2.根据权利要求1所述的单晶炉用组合式外导流筒，其特征在于，所述耳部(1)的内环面(11)上间隔的设置有第一连接孔(111)；

所述筒体(2)连接所述耳部(1)的一端的侧壁上设置有贯穿所述筒体(2)的第二连接孔(2a)；

所述第一连接孔(111)和所述第二连接孔(2a)相对应的设置，且采用螺纹连接件可拆卸地相连接。

3.根据权利要求2所述的单晶炉用组合式外导流筒，其特征在于，所述内环面(11)为环形的锥面或球面；

所述筒体(2)承载在所述耳部(1)上，且与所述耳部(1)相接触的一侧设置有与所述内环面(11)配合连接的环形锥面或环形球面。

4.根据权利要求3所述的单晶炉用组合式外导流筒，其特征在于，若所述内环面(11)为环形的锥面，则所述内环面(11)的锥度为20°至30°。

5.根据权利要求2所述的单晶炉用组合式外导流筒，其特征在于，所述螺纹连接件的直径为6mm至10mm。

6.根据权利要求2所述的单晶炉用组合式外导流筒，其特征在于，所述耳部(1)的内环面(11)上设置的第一连接孔(111)的数量为3至10个。

7.根据权利要求2至6任一项所述的单晶炉用组合式外导流筒，其特征在于，所述耳部(1)、所述筒体(2)、所述螺纹连接件均采用碳-碳复合材料制成；

所述碳-碳复合材料的密度大于或等于1.3g/cm³，抗弯强度大于或等于80Mpa。

8.根据权利要求7所述的单晶炉用组合式外导流筒，其特征在于，所述耳部(1)和所述筒体(2)的表面设置有抗氧化涂层；

所述抗氧化涂层的厚度为4μm至100μm。

9.根据权利要求1至6任一项所述的单晶炉用组合式外导流筒，其特征在于，所述耳部(1)外侧面为环形的锥面；

沿所述耳部(1)的周向，在所述耳部(1)上阵列设置有多个安装孔(12)；

沿所述耳部(1)的轴向，所述安装孔(12)贯穿所述耳部(1)设置。

10.根据权利要求1至6任一项所述的单晶炉用组合式外导流筒，其特征在于，所述筒体(2)包括：筒壁部(21)，过渡部(22)，平底部(23)；

所述筒壁部(21)，所述过渡部(22)，所述平底部(23)均为环状且依次同轴的连接；

所述筒壁部(21)远离所述平底部(23)的一端与所述耳部(1)相连接；

所述平底部(23)设置有通孔(231)，且所述通孔(231)的开口小于所述筒壁部(21)的内径；

所述通孔(231)的内侧面为环形锥面；

所述平底部(23)靠近所述过渡部(22)的一侧设置有环形凸起(2311)；

所述环形凸起(2311)在所述通孔(231)的边缘设置，且所述环形凸起(2311)的内侧面为与所述通孔(231)内侧面锥度一致的环形锥面。

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