CN217733339U - 一种晶体加热用加热器结构 - Google Patents

Abstract

本申请的一种晶体加热用加热器结构，包括加热棒，加热棒包括位于同一平面且依次连接的第一加热棒、第二加热棒和第三加热棒，第一加热棒与第二加热棒之间的夹角、第三加热棒与第二加热棒之间的夹角相等，且均小于90°；通过环状构件将多根加热棒组合紧固形成具有一个开口的圆锥形筒体结构。使用时，在加热器内放置盛放有中心原料熔体的坩埚，则距离加热器近的中心原料熔体的温度高、距离加热器远的中心原料熔体的温度与现有上下直径一致的加热器中熔体温度相比较低，因此在生产纵向距离长的600公斤级蓝宝石时，晶体下部比晶体上部距加热器的距离远，从而能有效防止晶体下部严重过热现象的出现，保证坩埚内的长晶温度梯度适宜，提高晶体良率。

Description

一种晶体加热用加热器结构

技术领域

本申请涉及人工晶体技术领域，尤其涉及一种晶体加热用加热器结构。

背景技术

蓝宝石是一种氧化铝的单晶，晶格结构独特，耐磨且抗风蚀，硬度仅次于金刚石，具有良好的透光性、特传导性、电气绝缘性，是一种理想的衬底材料。目前广泛应用于LED衬底、消费电子产品保护玻璃、航空航天装备、大尺寸高品质军工窗口和器件以及医疗植入品等领域。随着蓝宝石行业技术的发展，目前用于衬底和加工件的蓝宝石晶体尺寸要求越来越大，因此600公斤级蓝宝石具有很大的竞争优势，而如何设计一种适用于600公斤级蓝宝石生长的加热器成为技术的关键。

晶体生长通常在炉筒中完成，炉筒内设置有加热器，加热器内设置有用于供晶体拉制生产的坩埚。目前行业内常用的鸟笼型加热器的直径都是上下一致的。600公斤级蓝宝石晶体的尺寸大、纵向距离比较大，而炉筒上部有观察孔、籽晶孔等装置的存在，造成晶体的上部散热量大，而炉筒下部几乎全密封状态，晶体的下部散热量小。

因此，在生产大尺寸蓝宝石晶体时常会出现晶体上部温度合适而下部已经过热的情况。晶体下部过热将造成坩埚本体的下部材料挥发快、且伴有部分晶体原料的挥发；同时还导致炉筒内长晶温度梯度差，造成晶体良率低。

实用新型内容

本申请提供了一种晶体加热用加热器结构，以解决在加热器中晶体上部温度适宜而下部过热的问题。

本申请采用的技术方案如下：

一种晶体加热用加热器结构，包括加热棒，所述加热棒包括位于同一平面且依次连接的第一加热棒、第二加热棒和第三加热棒，所述第一加热棒的自由端与第三加热棒的自由端之间的距离小于第二加热棒的长度，且第一加热棒与第二加热棒之间的夹角、第三加热棒与第二加热棒之间的夹角相等，且均小于90°；

通过环状构件将多根所述加热棒组合紧固形成具有一个开口的圆锥形筒体结构。

进一步地，第一加热棒与第二加热棒之间的夹角、第三加热棒与第二加热棒之间的夹角均等于89.7°。

进一步地，从所述圆锥形筒体结构的所述开口向所述圆锥形筒体结构的底端延伸，所述圆锥形筒体结构的直径逐渐增大,所述圆锥形筒体结构中的底端直径与开口直径之差为8毫米-15毫米。

进一步地，所述圆锥形筒体结构的底端由多根上下放置的所述第二加热棒构成，且每根所述第二加热棒的中心点位于同一条直线上，相邻所述第二加热棒之间的夹角相等且为5°-7.5°。

进一步地，所述圆锥形筒体结构由24根、30根或36根所述加热棒组合紧固而成，相邻所述第二加热棒之间的夹角对应为7.5°、6°或5°。

进一步地，所述环状构件包括两根半圆形铜环，相对连接的所述两根半圆形铜环设置在所述圆锥形筒体结构的所述开口一端。

进一步地，所述加热棒的直径为5毫米-10毫米，所述加热棒的长度为1130毫米-1500毫米。

进一步地，所述加热器放置在炉筒中，所述加热器与所述炉筒底壁之间设置有底保温层、所述加热器与所述炉筒内侧壁之间设置有侧保温层；

盛放中心原料熔体的坩埚放置在所述加热器中，所述坩埚上部从下而上设置有中保温层和上保温层；

所述坩埚底部连接支撑杆一端，所述支撑杆另一端依次贯穿所述加热器底部和所述底保温层并延伸至所述炉筒底壁、并与所述炉筒底壁连接。

采用本申请的技术方案的有益效果如下：

本申请的的加热器为具有一个开口的圆锥形筒体结构，且从开口向底端延伸时，圆锥形筒体结构的直径逐渐增大，使得加热器的内部空腔呈现一种开口小、底端大的结构。在使用同一组加热电极的情况下，加热器等电位电阻相同，加热器整体的发热量一致，在加热器内放置盛放有中心原料熔体的坩埚，则距离加热器近的中心原料熔体的温度高、距离加热器远的中心原料熔体的温度与现有上下直径一致的加热器中熔体温度相比较低，在生产纵向距离长的600公斤级蓝宝石时，晶体下部比晶体上部(靠近开口)距加热器的距离远，从而能有效防止晶体下部严重过热现象的出现，保证坩埚内的长晶温度梯度适宜，提高晶体良率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，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。

图1为本申请提供的一种晶体加热用加热器结构的示意图；

图2为本申请实施例所提供的加热棒的结构示意图。

图示说明：

其中，1-炉筒，2-侧保温层，3-加热器，31-加热棒，311-第一加热棒，312-第二加热棒，313-第三加热棒，4-坩埚，5-上保温层，6-底保温层，7-中保温层。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖但不排他的包含，例如，包含了一系列组件的产品或设备不必限于清楚地列出的那些组件，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它组件。

参见图1，为本申请提供的一种晶体加热用加热器结构的示意图；参见图2，为本申请实施例所提供的加热棒的结构示意图。

本申请提供的一种晶体加热用加热器结构，包括加热棒31，参见图2，加热棒31包括位于同一平面且依次连接的第一加热棒311、第二加热棒312和第三加热棒313，第一加热棒311的自由端与第三加热棒313的自由端之间的距离小于第二加热棒312的长度，通过环状构件将多根加热棒组合紧固形成具有一个开口的圆锥形筒体结构。第一加热棒311与第二加热棒312之间的夹角、第三加热棒313与第二加热棒312之间的夹角相等，且均小于90°。优选地，第一加热棒311与第二加热棒312之间的夹角、第三加热棒313与第二加热棒312之间的夹角均等于89.7°。

加热器3呈现一个上小下大的形状，具体是从圆锥形筒体结构的开口向圆锥形筒体结构的底端延伸，圆锥形筒体结构的直径逐渐增大，圆锥形筒体结构中的底端直径(即最大直径)与开口直径(即最小直径)之差为8毫米-15毫米。

在本实施例，圆锥形筒体结构的底端由多根上下放置的第二加热棒构成，且每根第二加热棒的中心点位于同一条直线上，相邻第二加热棒之间的夹角相等且为5°-7.5°。

将24根加热棒组合紧固形成圆锥形筒体结构，且相邻第二加热棒之间的夹角对应为7.5°。或者，将30根加热棒组合紧固形成圆锥形筒体结构，且相邻第二加热棒之间的夹角对应为6°。或者，将36根加热棒组合紧固形成圆锥形筒体结构，且相邻第二加热棒之间的夹角对应为5°。

在本实施例中，环状构件包括两根半圆形铜环，相对连接的两根半圆形铜环设置在圆锥形筒体结构的开口一端，用于紧固多根加热棒31。加热棒31的直径为5毫米-10毫米，加热棒31的长度为1130毫米-1500毫米。

参见图1，将加热器3放置在炉筒1中，加热器3与炉筒1底壁之间设置有底保温层6、加热器3与炉筒1内侧壁之间设置有侧保温层2；盛放中心原料熔体的坩埚4放置在加热器3中，坩埚4上部从下而上设置有中保温层7和上保温层5，其中上保温层5靠近加热器3的开口。坩埚4底部连接有支撑杆一端，支撑杆另一端依次贯穿加热器3底部和底保温层6并延伸至炉筒1底壁、并与炉筒1底壁连接。

本申请的的加热器3为具有一个开口的圆锥形筒体结构，且从开口向底端延伸时，圆锥形筒体结构的直径逐渐增大，使得加热器3的内部空腔呈现一种开口小、底端大的结构。在使用同一组加热电极的情况下，加热器3等电位电阻相同，加热器3整体的发热量一致，在加热器3内放置盛放有中心原料熔体的坩埚4，则距离加热器3近的中心原料熔体的温度高、距离加热器3远的中心原料熔体的温度与现有上下直径一致的加热器中熔体温度相比较低，在生产纵向距离长的600公斤级蓝宝石时，晶体下部比晶体上部(靠近开口)距加热器3的距离远，从而能有效防止晶体下部严重过热现象的出现，保证坩埚4内的长晶温度梯度适宜，提高晶体良率。

本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。

Claims (8)

1.一种晶体加热用加热器结构，包括加热棒，其特征在于，所述加热棒包括位于同一平面且依次连接的第一加热棒、第二加热棒和第三加热棒，所述第一加热棒的自由端与第三加热棒的自由端之间的距离小于第二加热棒的长度，且第一加热棒与第二加热棒之间的夹角、第三加热棒与第二加热棒之间的夹角相等，且均小于90°；

通过环状构件将多根所述加热棒组合紧固形成具有一个开口的圆锥形筒体结构。

2.根据权利要求1所述的晶体加热用加热器结构，其特征在于，第一加热棒与第二加热棒之间的夹角、第三加热棒与第二加热棒之间的夹角均等于89.7°。

3.根据权利要求2所述的晶体加热用加热器结构，其特征在于，从所述圆锥形筒体结构的所述开口向所述圆锥形筒体结构的底端延伸，所述圆锥形筒体结构的直径逐渐增大，所述圆锥形筒体结构中的底端直径与开口直径之差为8毫米-15毫米。

4.根据权利要求3所述的晶体加热用加热器结构，其特征在于，所述圆锥形筒体结构的底端由多根上下放置的所述第二加热棒构成，且每根所述第二加热棒的中心点位于同一条直线上，相邻所述第二加热棒之间的夹角相等且为5°-7.5°。

5.根据权利要求4所述的晶体加热用加热器结构，其特征在于，所述圆锥形筒体结构由24根、30根或36根所述加热棒组合紧固而成，相邻所述第二加热棒之间的夹角对应为7.5°、6°或5°。

6.根据权利要求5所述的晶体加热用加热器结构，其特征在于，所述环状构件包括两根半圆形铜环，相对连接的所述两根半圆形铜环设置在所述圆锥形筒体结构的所述开口一端。

7.根据权利要求1所述的晶体加热用加热器结构，其特征在于，所述加热棒的直径为5毫米-10毫米，所述加热棒的长度为1130毫米-1500毫米。

8.根据权利要求1所述的晶体加热用加热器结构，其特征在于，所述加热器放置在炉筒中，所述加热器与所述炉筒底壁之间设置有底保温层、所述加热器与所述炉筒内侧壁之间设置有侧保温层；

盛放中心原料熔体的坩埚放置在所述加热器中，所述坩埚上部从下而上设置有中保温层和上保温层；

所述坩埚底部连接支撑杆一端，所述支撑杆另一端依次贯穿所述加热器底部和所述底保温层并延伸至所述炉筒底壁、并与所述炉筒底壁连接。

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