CN219951287U - 一种单晶炉加热器组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及单晶硅制备技术领域，提供一种单晶炉加热器组件，包括至少两个第一发热体，呈弧形结构，其凸弧面设有楔形斜槽；至少两个第二发热体，呈弧形结构，其通过拼接块与第一发热体相互交叉连接以构成发热圈；成对的支撑脚，其顶端设有楔形舌板；其中，楔形舌板可插入楔形斜槽内，其斜面搭接后通过第一碳碳螺栓的挤压可紧密贴合在一起。发热圈由多个第一发热体和第二发热体通过拼接块相互交叉连接而构成拼接结构，在损坏时只需更换损坏部分，其余部分可继续使用，能够大幅减少生产成本；同时，斜面搭接的楔形舌板与楔形斜槽根部更厚，强度得到加强，可以增加支撑脚与发热圈的接触面积，减少接触面裂纹和缝隙的产生，有效避免发生打火事故。

Description

一种单晶炉加热器组件

技术领域

本实用新型涉及单晶硅制备技术领域，具体涉及一种单晶炉加热器组件。

背景技术

目前，单晶拉制主要采用直拉单晶法，通过把料硅块放入坩埚，在真空及惰性氛围下，先利用加热器发热使硅块受热熔化，再利用单晶籽晶接触液面，硅原子会排列在固液界面形成结晶，生长为硅单晶，硅原子不断排列生长并结晶，最终成为单晶硅棒。其中，加热器可谓单晶生长过程中最关键的一环，从发热使硅料熔化到控制温度使硅液生长为单晶棒，都需要加热器保持稳定工作。

但是，现有加热器存在以下缺陷：

1、发热圈顶面为直角结构（即无圆角），且整体一体成型。在炉台完成一轮拉晶后，需要等炉台冷却后进行拆、装工步以清理加热器上附着的氧化物等，在拆装过程中，发热圈容易因炉内与外界温差产生的热应力而出现裂纹、崩边等现象，实际使用寿命较低，若继续使用不仅影响正常的生产，还可能引发安全事故，因此需要更换全新的发热圈，生产成本高。

2、发热圈与支撑脚采用直面搭接（即为垂直接触面）。随着单晶炉运行时间不断延长，发热圈长期在高温状态，其与支撑脚的连接处会由于耗损而变薄并在中间产生缝隙，导致电阻升高，加热性能不断下降，甚至发生打火事故。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种单晶炉加热器组件，以解决发热圈损坏时需要全新更换而导致生产成本高的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

一种单晶炉加热器组件，包括：

至少两个第一发热体，呈弧形结构，其凸弧面设有楔形斜槽；

至少两个第二发热体，呈弧形结构，其通过拼接块与所述第一发热体相互交叉连接以构成发热圈；及

成对的支撑脚，其顶端设有楔形舌板；

其中，所述楔形舌板可插入所述楔形斜槽内，其斜面搭接后通过第一碳碳螺栓的挤压可紧密贴合在一起。

在本申请公开的一个实施例中，所述第一发热体两端下侧均切除一部分、以形成第一拼接部，所述第二发热体两端下侧均切除一部分、以形成第二拼接部；

所述拼接块包括两个对称布置的第三拼接部，所述第三拼接部通过第二碳碳螺栓分别与所述第一拼接部、第二拼接部相连接。

在本申请公开的一个实施例中，所述拼接块还包括用于隔断所述第一发热体和第二发热体并使两者对正的凸条；

两个所述的第三拼接部对称连接于所述凸条两侧，它们一体成型、以构成T型结构。

在本申请公开的一个实施例中，所述第一发热体和第二发热体内外两侧的弧形边顶部均倒有圆角，其半径为5mm。

在本申请公开的一个实施例中，所述楔形舌板的斜面与其根部所在平面或所述楔形斜槽的斜面与其根部所在平面的夹角为94～108°。

在本申请公开的一个实施例中，所述夹角为94°。

在本申请公开的一个实施例中，所述楔形舌板的根部和楔形斜槽的根部均以倒圆弧的方式加工有阴角。

在本申请公开的一个实施例中，所述阴角为2mm。

在本申请公开的一个实施例中，所述支撑脚呈L型结构，其底端设有连接孔，所述连接孔通过第三碳碳螺栓与单晶炉底的石墨电极相连接。

在本申请公开的一个实施例中，所述支撑脚共对称设置一对，其相互间隔180°布置。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、发热圈由多个第一发热体和第二发热体通过拼接块相互交叉连接而构成拼接结构，在损坏时只需更换损坏部分，其余部分可继续使用，能够大幅减少生产成本。

2、与直面搭接相比，斜面搭接的楔形舌板与楔形斜槽根部更厚，强度得到加强，而且接触面受力得以优化（能够分解出水平力），使其连接更紧密，同时可以增加支撑脚与发热圈的接触面积，从而降低接触面接触电阻和发热功率，降低耗损而变薄的速度，进而减少接触面裂纹和缝隙的产生，有效避免发生打火事故。

3、圆角结构使第一发热体和第二发热体顶面受力更均匀，可以减缓发热圈的应力集中，从而在拆装时减少发热圈因炉内与外界温差产生的热应力而出现裂纹、崩边等现象，有效延长发热圈的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的立体结构示意图；

图2为本实用新型的主剖结构示意图；

图3为图2中局部A放大结构示意图；

图4为第一发热体和第二发热体的立体结构示意图；

图5为拼接块的立体结构示意图；

图6为支撑脚的立体结构示意图。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，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“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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。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。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。

下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。

参见图1～图6所示，本实用新型提供了一种单晶炉加热器组件，包括：

至少两个第一发热体1，呈弧形结构，其凸弧面（即外侧面）设有楔形斜槽11；

至少两个第二发热体2，呈弧形结构，其通过拼接块3与第一发热体1相互交叉连接以构成发热圈；及

成对的支撑脚4，其顶端设有楔形舌板41；

其中，楔形舌板41可插入楔形斜槽11内，其斜面搭接后通过第一碳碳螺栓（图中未示出）的挤压可紧密贴合在一起。

具体地，第一发热体1两端下侧均切除一部分、以形成第一拼接部12，第二发热体2两端下侧均切除一部分、以形成第二拼接部21；拼接块3包括两个对称布置的第三拼接部31，第三拼接部31通过第二碳碳螺栓（图中未示出）分别与第一拼接部12、第二拼接部21相连接。即是说，发热圈由多个第一发热体1和第二发热体2通过拼接块3相互交叉连接而构成拼接结构，在损坏时只需更换损坏部分，其余部分可继续使用，能够大幅减少生产成本。

与直面搭接相比，斜面搭接的楔形舌板41与楔形斜槽11根部更厚，强度得到加强，而且接触面受力得以优化（能够分解出水平力），使其连接更紧密，同时可以增加支撑脚4与发热圈的接触面积，从而降低接触面接触电阻和发热功率，降低耗损而变薄的速度，进而减少接触面裂纹和缝隙的产生，有效避免发生打火事故。

拼接块3还包括用于隔断第一发热体1和第二发热体2并使两者对正的凸条32；两个第三拼接部31对称连接于凸条32两侧，它们一体成型、以构成T型结构。即是说，第三拼接部31能够填补第一拼接部12和第二拼接部21，使得T型结构的拼接块3将第一发热体1和第二发热体2拼接成发热圈。

第一发热体1和第二发热体2内外两侧的弧形边顶部均倒有圆角，其半径为5mm。圆角结构使第一发热体1和第二发热体2顶面受力更均匀，可以减缓发热圈的应力集中，从而在拆装时减少发热圈因炉内与外界温差产生的热应力而出现裂纹、崩边等现象，有效延长发热圈的使用寿命。

楔形舌板41的斜面与其根部所在平面或楔形斜槽11的斜面与其根部所在平面的夹角α为94～108°。在保持发热圈与支撑脚4连接后的厚度不变的情况下，合理控制楔形舌板41的斜面和楔形斜槽11的斜面的倾斜角度，可以适当延长它们之间的搭接长度，从而增大楔形舌板41与楔形斜槽11的接触面积以降低连接处的发热功率。在本实施例中，该夹角α为94°。

参见图3所示，楔形舌板41的根部和楔形斜槽11的根部均以倒圆弧的方式加工有阴角R，如此，能够有效改善加工应力和运行过程中热应力变化不均带来的根部开裂。在本实施例中，该阴角R为2mm。

参见图1、图2和图6所示，支撑脚4呈L型结构，其底端设有连接孔42，连接孔42通过第三碳碳螺栓（图中未示出）与单晶炉底的石墨电极相连接。在本实施例中，支撑脚4共对称设置一对，其相互间隔180°布置。

综上所述，上述单晶炉加热器组件的发热圈采用拼接结构并在顶面倒有圆角，能够大幅减少生产成本和由于长期使用导致的发热圈崩边现象；同时，发热圈与支撑脚4通过楔形斜面搭接，能够减少裂纹产生和打火事故等安全隐患的发生，进而在整体上延长加热器的使用寿命。

上述实施例只是本实用新型的较佳实施例，并不是对本实用新型技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本实用新型专利的权利保护范围内。

Claims (10)

1.一种单晶炉加热器组件，其特征在于，包括：

至少两个第一发热体，呈弧形结构，其凸弧面设有楔形斜槽；

至少两个第二发热体，呈弧形结构，其通过拼接块与所述第一发热体相互交叉连接以构成发热圈；及

成对的支撑脚，其顶端设有楔形舌板；

其中，所述楔形舌板可插入所述楔形斜槽内，其斜面搭接后通过第一碳碳螺栓的挤压可紧密贴合在一起。

2.根据权利要求1所述的单晶炉加热器组件，其特征在于：

所述第一发热体两端下侧均切除一部分、以形成第一拼接部，所述第二发热体两端下侧均切除一部分、以形成第二拼接部；

所述拼接块包括两个对称布置的第三拼接部，所述第三拼接部通过第二碳碳螺栓分别与所述第一拼接部、第二拼接部相连接。

3.根据权利要求2所述的单晶炉加热器组件，其特征在于：

所述拼接块还包括用于隔断所述第一发热体和第二发热体并使两者对正的凸条；

两个所述的第三拼接部对称连接于所述凸条两侧，它们一体成型、以构成T型结构。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的单晶炉加热器组件，其特征在于，所述第一发热体和第二发热体内外两侧的弧形边顶部均倒有圆角，其半径为5mm。

5.根据权利要求1所述的单晶炉加热器组件，其特征在于，所述楔形舌板的斜面与其根部所在平面或所述楔形斜槽的斜面与其根部所在平面的夹角为94～108°。

6.根据权利要求5所述的单晶炉加热器组件，其特征在于，所述夹角为94°。

7.根据权利要求5或6所述的单晶炉加热器组件，其特征在于，所述楔形舌板的根部和楔形斜槽的根部均以倒圆弧的方式加工有阴角。

8.根据权利要求7所述的单晶炉加热器组件，其特征在于，所述阴角为2mm。

9.根据权利要求1或8所述的单晶炉加热器组件，其特征在于，所述支撑脚呈L型结构，其底端设有连接孔，所述连接孔通过第三碳碳螺栓与单晶炉底的石墨电极相连接。

10.根据权利要求9所述的单晶炉加热器组件，其特征在于，所述支撑脚共对称设置一对，其相互间隔180°布置。