CN218232645U - 一种单晶炉分节式外导流筒 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于外导流筒领域，具体是涉及到一种单晶炉分节式外导流筒，包括可拆卸连接的筒体和筒底，所述筒体底部向内倾斜设置有过渡部，过渡部的内壁端面为上方直径大，下方直径小的倾斜面Ⅰ，所述筒底的外端面设置有与倾斜面Ⅰ配合的倾斜面Ⅱ，倾斜面Ⅰ和倾斜面Ⅱ同轴、同心、同直径且相互贴合，在筒底和筒体的安装过程中，倾斜面Ⅰ和倾斜面Ⅱ嵌合，具有自定位效果，简化安装难度，提高安装精度，在筒底安装至筒体底部之后，其可以通过自身重力使倾斜面Ⅱ紧贴倾斜面Ⅰ，提高配合的稳定性，同时由于倾斜面Ⅰ和倾斜面Ⅱ相互贴合，有效增加了筒体对筒底的承靠面积，在提高两者密封性的同时提高了筒底的安装稳定性。

Description

一种单晶炉分节式外导流筒

技术领域

本实用新型属于外导流筒领域，具体是涉及到一种单晶炉分节式外导流筒。

背景技术

半导体硅单晶的制造多数采用直拉(Czochralski)法(简称CZ法)，CZ法中硅单晶的大致生长过程为：将多晶硅装入石英坩埚内，加热熔化，将熔硅降温，将一支特定晶向的硅单晶体(称做籽晶)与熔硅相接触，通过调整熔体的温度和籽晶向上提升的速度，从而使籽晶保持恒定的直径生长，待籽晶不再生长时，再次通过增加晶体的提升速度和调整对埚的供热，使晶体直径渐渐减少并生成一个锥体，当锥尖小到一定程度时，晶体与熔体脱离，从而完成整个晶体的生长过程。在半导体硅单晶的制造过程中，炉内温度高达1550℃左右，因此，使用的导流筒必须具有良好的耐热性能和一定的力学性能，同时还要具有保温隔热性能，从而保障坩埚中的硅液沿径向、在拉的硅棒与坩埚中的硅液沿轴向有合适的温度梯度，进一步保障单晶硅棒的生产质量。

目前单晶炉热场的保温系统以及供热系统，通常由石墨材料或碳碳复合材料整体成型。石墨制件在硅蒸汽和碳化硅附着后，由于膨胀系数不同，高温下会产生应力，使石墨制件出现裂纹，无法继续使用，大大降低了石墨制件的使用寿命；相比石墨材料制件，碳碳复合材料制件具有良好的柔韧性，应力承受能力强，隔热性能较好，非常适用于单晶炉热场，但价格昂贵、加工周期长且供货量紧张。目前市场为了增加单晶炉的投料量，热场部件的尺寸不断增大，导致石墨热屏裂纹现象大大增加，十分影响了生产效率，因此市场上对碳碳复合材料热屏的需求日益增加，这也是碳碳复合热屏的价格不断上涨的原因之一。

中国专利CN202121848240.9中公开了一种单晶炉用分节式外导流筒，包括：筒体，安装在所述筒体下端的筒底；所述筒底与所述筒体同轴且可拆卸地连接。此方案中的分节式外导流筒为两节外导流筒，承接导流筒的破损通常发生在两节导流筒的对接处，因此当对接处的导流筒部分破损也容易造成整体报废的情况，不仅造成浪费也增加生产成本。所以针对此对接处我们设计了一种新型的单晶炉用分节式外导流筒。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种拼装结构且安装方便稳定的单晶炉分节式外导流筒。

本实用新型的内容包括可拆卸连接的筒体和筒底，所述筒体底部向内倾斜设置有过渡部，过渡部的内壁端面为上方直径大，下方直径小的倾斜面Ⅰ，所述筒底的外端面设置有与倾斜面Ⅰ配合的倾斜面Ⅱ，倾斜面Ⅰ和倾斜面Ⅱ同轴、同心、同直径且相互贴合。

更进一步地，所述倾斜面Ⅰ上设置有多个贯通的连接孔Ⅰ，所述倾斜面Ⅱ上设置有多个贯通的连接孔Ⅱ，多个连接孔Ⅰ和多个连接孔Ⅱ一一对应，且每对连接孔Ⅰ和连接孔Ⅱ上设置有连接件。

更进一步地，所述过渡部为弧形结构。

更进一步地，所述筒底呈上大下小的锥形结构，所述倾斜面Ⅱ设置在筒底上端部，所述过渡部外壁与筒底外壁平齐过渡。

更进一步地，所述过渡部内壁与筒底内壁平齐过渡。

更进一步地，所述筒底背离倾斜面Ⅱ一侧设置有导出通道，导出通道外围设置有锥形围边。

更进一步地，所述筒体的筒壁部有多瓣筒板榫卯连接形成。

本实用新型还包括耳圈，所述筒体的顶部外侧设置有外锥角部，外锥角部的外壁端面上方直径大，下方直径小的倾斜面Ⅲ，所述耳圈的内壁面设置有与倾斜面Ⅲ配合的倾斜面Ⅳ，倾斜面Ⅲ和倾斜面Ⅳ同轴、同心、同直径且相互贴合。

更进一步地，所述倾斜面Ⅲ上设置有多个贯通的连接孔Ⅲ，所述倾斜面Ⅳ上设置有多个贯通的连接孔Ⅳ，多个连接孔Ⅲ和多个连接孔Ⅳ一一对应，且每对连接孔Ⅲ和连接孔Ⅳ上设置有连接件。

本实用新型的有益效果是，本实用新型将筒体和筒底作为可拆卸设置结构，若有部分发生损坏只需对其进行拆卸修复或更换即可，不会造成整个外导流筒的报废浪费，有效提高了外导流筒的可维护性和使用成本，另外，在筒底和筒体的安装过程中，筒体和筒底通过同轴、同心、同直径且相互贴合的倾斜面Ⅰ和倾斜面Ⅱ相互嵌合，具有自定位效果，简化安装难度，提高安装精度，在筒底安装至筒体底部之后，其可以通过自身重力使倾斜面Ⅱ紧贴倾斜面Ⅰ，提高配合的稳定性，同时由于倾斜面Ⅰ和倾斜面Ⅱ相互贴合，有效增加了筒体对筒底的承靠面积，在提高两者密封性的同时提高了筒底的安装稳定性。

附图说明

附图1为本实用新型的结构示意图。

附图2为本实用新型的主视图。

附图3为图2中A处的局部放大图。

附图4为图2中B处的局部放大图。

附图5为图2中C处的局部放大图。

附图6为本实用新型中筒体的主视图。

附图7为本实用新型中筒臂部的部分安装示意图。

附图8为本实用新型中筒底的主视图。

附图9为本实用新型中耳圈的主视图。

在图中，1-筒体；11-筒壁部；12-外锥角部；121-倾斜面Ⅲ；122-连接孔Ⅲ；13-过渡部；14-倾斜面Ⅰ；141-连接孔Ⅰ；2-筒底；21-倾斜面Ⅱ；211-连接孔Ⅱ；22-锥形围边；3-耳圈；31-倾斜面Ⅳ；32-连接孔Ⅳ。

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，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，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。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

如附图1-9所示，本实用新型包括可拆卸连接的筒体1和筒底2，所述筒体1底部向内倾斜设置有过渡部13，过渡部13的内壁端面为上方直径大，下方直径小的倾斜面Ⅰ14，所述筒底2的外端面设置有与倾斜面Ⅰ14配合的倾斜面Ⅱ21，倾斜面Ⅰ14和倾斜面Ⅱ21的角度一致，同轴、同心、同直径且相互贴合。

本实用新型将筒体1和筒底2作为可拆卸设置结构，若有部分发生损坏只需对其进行拆卸修复或更换即可，不会造成整个外导流筒的报废浪费，有效提高了外导流筒的可维护性和使用成本，另外，筒体1和筒底2通过角度一致的倾斜面Ⅰ14和倾斜面Ⅱ21嵌合，在筒底2和筒体1的安装过程中，具有自定位效果，简化安装难度提高安装精度，在筒底2安装至筒体1底部之后，其可以通过自身重力使倾斜面Ⅱ21紧贴倾斜面Ⅰ14，提高配合的稳定性，同时由于倾斜面Ⅰ14和倾斜面Ⅱ21相互贴合，有效增加了筒体1对筒底2的承靠面积，同时应力集中情况较少，在提高两者密封性的同时提高了筒底2的安装稳定性。

在其中一个实施例中，所述倾斜面Ⅰ14上设置有多个贯通的连接孔Ⅰ141，所述倾斜面Ⅱ21上设置有多个贯通的连接孔Ⅱ211，多个连接孔Ⅰ141和多个连接孔Ⅱ211一一对应，且每对连接孔Ⅰ141和连接孔Ⅱ211上设置有连接件，通过上述设置，结合连接件再次巩固和提高筒底2和筒体1的连接稳定性，进而保证外导流筒的使用可靠性，所述连接件均为通丝螺杆连接，连接缝隙会更小，整个连接结构会更加稳定且不易变形和滑牙移动。

如图4所示，所述过渡部13为弧形结构，提高导流效果，避免出现应力集中的情况。

如图4和图8所示，所述筒底2呈上大下小的锥形结构，所述倾斜面Ⅱ21设置在筒底2上端部，所述过渡部13外壁与筒底2外壁平齐过渡，使外导流筒在外侧平顺，对保证整个外导流筒的出流稳定连续有利。

所述过渡部13内壁与筒底2内壁平齐过渡，即倾斜面Ⅰ14和倾斜面Ⅱ21的高度一致，使外导流筒在内侧平顺。

所述筒底2背离倾斜面Ⅱ21一侧设置有导出通道，导出通道外围设置有锥形围边22。

如图7所示，所述筒体1的筒壁部11有多瓣筒板榫卯连接形成，若有部分筒板发生损坏只需对其进行拆卸修复或更换即可，不会造成整个筒壁部11的报废浪费，进一步节省使用成本，同时，将筒臂部11分为多块拼接，还可以简化筒底2的安装难度，便于筒底2放入筒臂部11的内部。

本实用新型还包括可拆卸耳圈3，若有耳圈部分发生损坏只需对其进行拆卸修复或更换即可，不会造成整个外导流筒的报废浪费，有效提高了外导流筒的可维护性和使用成本，在整个装炉的过程中可以避免耳圈导致进炉受阻的问题，所述耳圈可单独拆卸、单独进炉，有效增加装炉的生产效率，同时进行模压时对脱模损伤率也会降低，对整个外导流筒的生产十分有利。

如图3和图9所示，所述筒体1的顶部外侧设置有外锥角部12，外锥角部12的外壁端面上方直径大，下方直径小的倾斜面Ⅲ121，所述耳圈3的内壁面设置有与倾斜面Ⅲ121配合的倾斜面Ⅳ31，倾斜面Ⅲ121和倾斜面Ⅳ31的角度一致且相互贴合，本实施例中，通过设置耳圈3，便于筒体1和筒底2安装至合适工位上，同时耳圈3和筒体1采用倾斜面Ⅲ121和倾斜面Ⅳ31配合，可以通过筒体1和筒底2的重量提高耳圈3与筒体1的配合紧密型，进而保证耳圈3的安装稳定。

本实施例中，所述倾斜面Ⅲ121上设置有多个贯通的连接孔Ⅲ122，所述倾斜面Ⅳ31上设置有多个贯通的连接孔Ⅳ32，多个连接孔Ⅲ122和多个连接孔Ⅳ32一一对应，且每对连接孔Ⅲ122和连接孔Ⅳ32上设置有连接件，进一步提高筒体1和耳圈3的连接稳定性，所述连接件均为通丝螺杆连接，连接缝隙会更小，整个连接结构会更加稳定且不易变形和滑牙移动。

根据本实用新型的一种实施方式，本高纯碳/碳单晶炉用分节式外导流筒经过高温纯化后，进行精加工，再进行拼装成一个整体；然后在高纯化学气相沉积炉内进行沉积80-100h；沉积温度：980-1050℃，气源：(丙烯：氮气＝8：1)，沉积炉要求自身热场材料灰分低于20ppm，制得的沉积碳灰分低于50ppm；根据本实用新型的一种实施方式，筒体1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，对增加本实用新型方案的高纯碳/碳单晶炉用分节式外导流筒使用寿命十分有利。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。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的具体实施方式，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，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (9)

1.一种单晶炉分节式外导流筒，其特征是，包括可拆卸连接的筒体(1)和筒底(2)，所述筒体(1)底部向内倾斜设置有过渡部(13)，过渡部(13)的内壁端面为上方直径大，下方直径小的倾斜面Ⅰ(14)，所述筒底(2)的外端面设置有与倾斜面Ⅰ(14)配合的倾斜面Ⅱ(21)，倾斜面Ⅰ(14)和倾斜面Ⅱ(21)同轴、同心、同直径且相互贴合。

2.如权利要求1所述的单晶炉分节式外导流筒，其特征是，所述倾斜面Ⅰ(14)上设置有多个贯通的连接孔Ⅰ(141)，所述倾斜面Ⅱ(21)上设置有多个贯通的连接孔Ⅱ(211)，多个连接孔Ⅰ(141)和多个连接孔Ⅱ(211)一一对应，且每对连接孔Ⅰ(141)和连接孔Ⅱ(211)上设置有连接件。

3.如权利要求1所述的单晶炉分节式外导流筒，其特征是，所述过渡部(13)为弧形结构。

4.如权利要求3所述的单晶炉分节式外导流筒，其特征是，所述筒底(2)呈上大下小的锥形结构，所述倾斜面Ⅱ(21)设置在筒底(2)上端部，所述过渡部(13)外壁与筒底(2)外壁平齐过渡。

5.如权利要求4所述的单晶炉分节式外导流筒，其特征是，所述过渡部(13)内壁与筒底(2)内壁平齐过渡。

6.如权利要求4所述的单晶炉分节式外导流筒，其特征是，所述筒底(2)背离倾斜面Ⅱ(21)一侧设置有导出通道，导出通道外围设置有锥形围边(22)。

7.如权利要求1所述的单晶炉分节式外导流筒，其特征是，所述筒体(1)的筒壁部(11)有多瓣筒板榫卯连接形成。

8.如权利要求1-7任一项所述的单晶炉分节式外导流筒，其特征是，还包括耳圈(3)，所述筒体(1)的顶部外侧设置有外锥角部(12)，外锥角部(12)的外壁端面上方直径大，下方直径小的倾斜面Ⅲ(121)，所述耳圈(3)的内壁面设置有与倾斜面Ⅲ(121)配合的倾斜面Ⅳ(31)，倾斜面Ⅲ(121)和倾斜面Ⅳ(31)的角度一致且相互贴合。

9.如权利要求8所述的单晶炉分节式外导流筒，其特征是，所述倾斜面Ⅲ(121)上设置有多个贯通的连接孔Ⅲ(122)，所述倾斜面Ⅳ(31)上设置有多个贯通的连接孔Ⅳ(32)，多个连接孔Ⅲ(122)和多个连接孔Ⅳ(32)一一对应，且每对连接孔Ⅲ(122)和连接孔Ⅳ(32)上设置有连接件。

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