CS258949B1 - Držák tyče polovodičového materiálu pro vysokofrekvenční letmou pásmovou tavbu - Google Patents

Abstract

Účelem je zvýšení únosnosti držáku, možnost upevnění polovodičové tyče o velké hmotnosti a délce, zvýšeni spolehlivosti jejího upevnění a úspora drahých kovů. Uvedeného účelu je dosaženo držákem složeným ze dvou navzájem otočných desek, jehož spodní deska je připevněna ke kulovému závěsu. V horní desce jsou vytvořeny ovládací drážky tvaru křivky. Ve spodní desce jsou proti ovládacím drážkám vytvořeny radiální drážky a do otvorů vzniklých průnikem drážek jsou vloženy upínací čepy na spodní straně opatřené závěsnou hlavičkou a na opačné zajištovacím prostředkem. Vzájemným pootočením desek dojde k radiálnímu posuvu upínacích čepů a tím k upevnění polovodičové tyče a jejímu vycentrování.

Description

Vynález se týká držáku tyče polovodičového materiálu, zejména křemíku, pro vysokofrekvenční letnou pásmovou tavbu v rotačně symetrickém uspořádání s kulovým závěsem k hornímu hřídeli pohybového mechanismu.

Příprava polovodičových monokrystalů metodou vysokofrekvenční letmé pásmové tavby se provádí v pracovní komoře zařízení naplněné inertním plynem nebo ve vakuu. Pracqvní komora zařízení je v případě vertikálního rotačně symetrického uspořádání opatřena dvěma vertikálně uloženými na sobě nezávisle pohyblivými hřídeli. Na horním hřídeli je připevněn souose s induktorem uloženým uprostřed pracovní komory zařízení ingot výchozího materiálu, tj. polykrystalická tyč přibližně válcového tvaru, na dolním hřídeli je připevněn monokrystalický zárodek. Pásmová tavba je zahajována ve spodní části tyče polovodičového materiálu, odkud se při rotaci a posuvu obou hřídelí směrem dolů roztavené pásmo posouvá podél tyče polovodičového materiálu k jejímu hornímu konci, kde se v těsné blízkosti držáku tyče polovodičového materiálu pásmová tavba ukončí odtržením konce polovodičové tyče od kapalného pásma.

Držák tyče polovodičového materiálu zprostředkuje její upevněni k hornímu hřídeli a vystředení do rotační osy zařízení pro pásmovou tavbu. Vzhledem ke stále se zvětšujícím požadavkům na průměr, délku a hmotnost navážek polovodičového materiálu je držák tyče polovodičového materiálu značně namáhán mechanicky, přičemž musí odolávat i vysokým teplotám vyvolaným teplem odvedeným a vysálaným z kapalného pásma, nebo přímo vyvolaným absorpcí vysokofrekvenční energie do držáku v blízkosti induktoru.

Dosud je známo několik typů držáků tyče polovodičového materiálu, z nichž nej známější je tzv. pérový držák, jehož těleso je ze strany horního hřídele opatřeno upevňovacím kuželem se zápichem nebo kulovým závěsem a na straně polovodičové tyče je opatřeno růžicí pérových nástavců z pružného drátu nebo planžety. Pro výrobu pérových nástavců se obyčejně používá materiálů udržujících pružnost, jako je molybden a wolfram. Upevňovací síla tohoto typu držáku je vyvolána pružností pérových nástavců a třecí silou nástavců po povrchu tyče polovodičového materiálu.

Nevýhodou těchto známých typů držáků je postupné vyhřívání pružných nástavců a tím zmenšování upevňovací síly s nebezpečím uvolnění tavené polovodičové tyče, které způsobí ztrátu osového vystředění případně i pád tyče polovodičového materiálu s následnými materiálovými ztrátami.

Dalším známým a dosud používaným typem držáku je tzv. vázací držák, jehož těleso většinou tvaru desky kolmé na rotační osu tyče polovodičového materiálu je ze strany horního hřídele opatřeno kulovým závěsem a na straně tyče polovodičového materiálu třemi rozpěrnými středícími šrouby, které se bodově dotýkají kolmého čela tyče polovodičového materiálu, přičemž upevňovací síla je vyvolána přivázáním tyče polovodičového materiálu opatřené kolmými zářezy k tělesu držáku pomoci molybdenových drátů. Rozvněž u tohoto typu držáku dochází často k uvolňování tavených tyčí polovodičového materiálu vlivem vyhřívání upevňovacích molybdenových drátů, zvláště u tyčí polovodičového materiálu velkých průměrů a hmotností.

Výše uvedené nevýhody odstraňuje držák t-yče polovodičového materiálu podle vynálezu, u kterého na základní desku 2 opatřenou nejméně třemi radiálními drážkami 2_ symetricky rozmístěnými okolo rotační osy o délce odpovídající rozsahu průměrů upevňovaných tyčí 2 polovodičového materiálu a centrážním osazením £ spojeným s kulovým závěsem 13 je otočně nasazena ovládací deska otvorem 7_ lícovaným na centrážní osazení 4_. Ovládací deska 5 je opatřena ovládacími drážkami J5 symetricky rozmístěnými okolo rotační osy, tvaru křivky s plynule se zvětšující vzdáleností od rotační osy o shodném počtu jako radiální drážky 2.

Do otvorů 15 tvořených průnikem radiálních drážek 2 ^s ovládacími drážkami jsou vloženy válcové upínací čepy suvně lícované na šířku radiálních drážek 2_ a ovládacích drážek b.

Upínací čepy 2 jsou na straně tyče 2 polovodičového materiálu ·pod základní deskou 2 opatřeny centrážním krčkem 9 se závěsnou hlavičkou 10 a na opačné straně zajišřovacím prostředkem 1?.

Držák tyče polovodičového materiálu podle vynálezu umožňuje rychlé a bezpečné zavěšení tyče polovodičového materiálu k hornímu hřídeli zařízení pro vysokofrekvenční letmou pásmovou tavbu. Rotační osa držáku se samočinně ustaví s dostatečnou přesností do rotační osy tyče polovodičového materiálu. Držák je v kontaktu s tyčí polovodičového materiálu pouze prostřednictvím upínacích čepů, což značně omezuje přenos tepla do držáku a horního hřídele zařízení pro vysokofrekvenční letmou pásmovou tavbu. Je možnost upevňovat tyče polovodičového materiálu o značné hmotnosti a dochází k úspoře kovů jako molybden a wolfram.

Na připojeném výkresu je na obr. 1 znázorněn držák tyče polovodičového materiálu podle vynálezu v řezu rotační osou v poloze zavěšení tyče polovodičového materiálu k hornímu hřídeli zařízení a na obr. 2 je znázorněn držák v půdorysu s vyznačenými radiálními a ovládacími drážkami.

Příklad provedení

Základní deska 1_ kruhového tvaru je opatřena třemi radiálními drážkami 2_ svírající mezi sebou úhel 120° a centrážním osazením £, ke kterému je připevněn kulový závěs 13, zavěšený k hornímu hřídeli 11 zařízení pro vysokofrekvenční letmou pásmovou tavbu. Délka radiálních drážek 2 je zvolena podle rozsahu průměrů upevňovaných tyčí 2 polovodičového materiálu. Otvorem J7 otočně lícovaným na centrážní osazení _4 je na základní desku 1. nasunuta ovládací deska 2, opatřená třemi spirálovými ovládacími drážkami 6_, umístěnými symetricky vzhledem k rotační ose. Do otvorů JLJ5, tvořených průnikem radiálních drážek 2 a ovládacích drážek ji jsou vloženy tři válcové upínací čepy j). Tyto upínací čepy 2 jsou na straně tyče 2 polovodičového materiálu pod základní deskou 2 opatřeny centrážním krčkem 2 a závěsnou hlavičkou 10 a na straně ovládací desky 5 zajištovaoí matici 12. Pod zajišfovací maticí 12 je vložena pojistná podložka 14 se čtyřhrannou dírou lícovanou na čtyřhran upínacího čepu 2·

Tyč 2 polovodičového materiálu přibližně válcového tvaru zaříznutá kolr’o k rotační ose musí být opatřena obvodovým zavěšovacím zářezem. K upevnění tyče 2 polovodičového materiálu dojde otáčením ovládací desky ji kolem centrážního osazení £ základní desky 2· Při vzájemném pootáčení desek se upínací čepy ji radiálně posouvají směrem k rotační ose držáku, * * až závěsné hlavičky 10 zapadnou do zavěšovacího zářezu tyče 2 polovodičového materiálu a centrážní krčky 9 dosednou na její válcovou plochu. Potom se upínací čepy 2 zajistí utažením zajištovacích matic 12.

Držák tyče polovodičového materiálu podle vynálezu lze použít ve všech zařízeních pro vysokofrekvenční letmou pásmovou tavbu k bezpečnému upevnění polovodičových tyčí, zejména o velké hmotnosti a délce.

Claims (1)

1. Držák tyče polovodičového materiálu pro vysokofrekvenční letmou pásmovou tavbu v rotačně symetrickém uspořádání s kulovým závěsem k hornímu hřídeli pohybového mechanismu vyznačený tím, že na základní desku (1) opatřenou nejméně třemi radiálními drážkami (2) symetricky rozmístěnými okolo rotační osy o délce odpovídající rozsahu průměrů upevňovaných tyčí (3) polovodičového materiálu a centrážním osazením (4) spojeným s kulovým závěsem (13) je otočně nasazena ovládací deska (5) otvorem (7) lícovaným na centrážní osazení (4), opatřená ovládacími drážkami (6) tvaru křivky s plynule se zvětšující vzdáleností od rotační osy symetricky rozmístěnými okolo rotační osy o shodném počtu jako radiální drážky (2), přičemž do otvorů (15) tvořených průnikem radiálních drážek (2) s ovládacími drážkami (6) jsou vloženy válcové upínací čepy (8) suvně lícované na šířku radiálních drážek (2) a ovládacích drážek (6), přičemž válcové upínací čepy (8) jsou na straně tyče (3) polovodičového materiálu pod základní deskou (1) opatřeny centrážním krčkem (9) se závěsnou hlavičkou (10) a na opačné straně zajištovacím prostředkem (12).