DE2308136A1

DE2308136A1 - Verfahren zum herstellen von stromzufuehrungen

Info

Publication number: DE2308136A1
Application number: DE19732308136
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr Keller
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-02-19
Filing date: 1973-02-19
Publication date: 1974-08-22
Also published as: GB1424487A; IT1006337B; FR2218627A1; PL88640B1; BE805413A; DK145818C; FR2218627B1; US3916088A; DE2308136C3; DE2308136B2; DK145818B

Description

Verfahren zum Herstellen von Stromzuführungen.

Die vorliegende Patentanmeldung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Stromzuführungen in Koaxialbauv/eise, insbesondere von solchen, welche für Induktionsheizspulen zur Erzeugung der Schmelzzone in Halbleiterkristallstäben beim tiegelfreien Zonenschmelzen Anwendung finden.

Beim tiegelfreien Zonenschmelzen wird ein Halbleiterkristallstab senkrecht an seinen beiden Enden in Halterungen eingespannt und in einem Rezipienten mittels einer Induktionsheizspule mit Hochfrequenz geschmolzen. Da die Induktionsheizspule im Verhältnis zur Länge des Stabes eine geringe axiale Ausdehnung besitzt, schmilzt nur die jeweils in ihr liegende Zone des Halbleiterstabes. Die Induktionsheizspule wird im Verlauf des tiegelfreien Zonenschmelzens langsam in Längsrichtung des Stabes bewegt. Dieser Vorgang wird entweder im Vakuum oder in Schutzgasatmosphäre durchgeführt.

Die Zuführung des Heizstroms für die Induktionsheizspule erfolgt über eine Stromzuführung, die durch die Wandung des Rezipienten hindurchgeführt wird. Diese Stromzuführung enthält nach dem deutschen Patent 1.076.623 Leiterrohre verschiedener Weite, welche die Induktionsheizspule tragen und wegen der geringen Induktivität koaxial ineinander angeordnet sind. Dabei wird das Rohr mit der größten Weite durch eine

VPA 9/110/3004 Edt/Roh

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ORIGINAL INSPECTED

Wandung des Rezipienten mittels einer gasdichten Durchführung in seiner Längsrichtung verschiebbar hindurchgeführt. Der Hohlraum des inneren und der Zwischenraum zwischen dem äußeren und dem mittleren Rohr dient zur Zu- und Abfuhr eines Kühlmittels, v/obei die Induktionsheizspule mit in den Kühlmittelkreislauf einbezogen wird.

Für die Abdichtung und Isolierung wird für Stromzuführungen für Induktionsheizspulen in Zonenziehanlagen ein Tetrafluoräthylen-Formstück verwendet, welches durch Schraubendruck an die Dichtflächen gepreßt wird. Bei stärkerer Beanspruchung, z.B. beim Herstellen von Einkristallen mit größeren Stabdurchmessern müssen die Preßschrauben ständig nachgezogen werden, was jedoch nur eine begrenzte Zeit möglich ist, nämlich solange, bis das Tetrafluoräthylen-Formstück deformiert ist. Der Ersatz des Tetrafluoräthylen-Formstücks durch ein solches aus Silikonkautschuk, welcher in die Isolier- und Dichtstrecke gegossen wird und dort aushärtet, bringt auch keinen vollen Erfolg, weil die auszugießende Länge zu kurz ist und damit die mechanische Stabilität nicht ausreicht. Außerdem ist der als Vergußmasse dienende Silikonkautschuk sehr weich und erhält bei dauernder mechanischer Beanspruchung sehr bald Risse.

Durch das Verfahren nach der Lehre der Erfindung wird ein Weg aufgezeigt, dieses Problem zu lösen.

Es wird deshalb erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das zwischen den koaxial ineinander angeordneten Leiterrohren befindliche Dielektrikum aus einem, aus festem Isolierstoff bestehenden Rohr gefertigt ist und daß die Verbindung zu den Metallteilen der Stromzuführung durch eine Vergußmasse hergestellt wird.

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In einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß entweder ein Rohr aus Quarzglas, Keramik oder aus Kunststoff, beispielsweise aus Tetrafluoräthylen, verwendet wird.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, eine Vergußmasse auf der Basis Silikonkautschuk zu verwenden.

Wenn das Hauptdielektrikum der Stromzuführung aus einem Rohr aus festem Isolierstoff besteht und die Spalte zu den Metallteilen, welche nur klein sind (höchstens 1-2 mm), mit Silikonkautschuk ausgegossen werden, können wesentlich bessere mechanische Stabilitäten und bessere elektrische Eigenschaften erzielt werden. So beträgt bei Verwendung eines Quarzglasrohres als Hauptisolierkörper der tg £> = 10 und die Dielektrizitätskonstante £. = 3» 7. Im Vergleich dazu liegen die Werte für Silikonkautschuk als

-3 r Vergußmasse allein bei tg 8 = 10 und L - 3,1. Es werden also mit der erfindungsgemäßen Isolation erheblich kleinere Verluste in der Energiezufuhr erzielt. Es treten auch keine wesentlichen Feldverzerrungen auf, weil die Dielektrizitätskonstante der verwendeten Materialien fast gleich groß sind. Damit ist auch die Gefahr von elektrischen Überschlagen im Bereich der Durchführung klein.

Nähere Einzelheiten sind der in der Zeichnung befindlichen Figur, welche schematisch eine Stromzuführung zu einer Induktionsheizspule darstellt sowie deren Beschreibung zu entnehmen.

In der Figur ist mit dem Bezugszeichen 1 im Schnitt eine Stromzuführung zu einer in der Figur nicht abgebildeten Induktionsheizspule versehen, welche aus einem Koaxial-

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system besteht und durch die Rezipientenwand 2 nach außen und zum HF-Generator führt (in der Figur nicht abgebildet). Die Stromzuführung 1 besteht aus einem äußeren Kupferrohr 3> welches mit einem Rundflansch 4 versehen ist, der mittels Schraubverbindungen 6 und 7 an der Rezipientenwand 2 befestigt ist. Des weiteren besteht die Stromzuführung 1 aus einem inneren Kupferrohr 8, welches von dem äußeren Kupferrohr durch eine, hauptsächlich aus einem Quarzrohr S bestehende Isolierung getrennt ist. Die Spalte zu den Metallteilen 3 und 8 sind nur gering und werden mit Silikonkautschuk 10 ausgegossen. Als Außenleiter wird durch den Flansch 4 des äußeren Kupferrohres 3 ein weiteres Kupferrohr 11 hindurchgeführt, welches durch Löten mit dem Kupferrohr 3 verbunden wird. Innerhalb des als Außenleiter dienenden Kupferrohres und innerhalb des inneren Kupferrohres 8 befindet sich ein Kühlmittelkreislauf, dessen Richtung durch die Pfeile 12 und 13 gekennzeichnet ist. In diesen Kühlmittelkreislauf ist auch die in der Figur nicht dargestellte Induktionsheizspule miteingeschlossen. Dadurch wird verhindert, daß die Schmelzspule durch Stromdurchgang und Strahlungsheizung der Schmelzzone zu stark erwärmt wird. Mit dem Bezugszeichen 14 ist ein Dichtungsring bezeichnet.

7 Patentansprüche
1 Figur

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zum Herstellen von Stromzuführungen in Koaxialbauweise, insbesondere von solchen, welche für Induktionsheizspulen zur Erzeugung der Schmelzzone in Halbleiterkristallstäben beim tiegelfreien Zonenschmelzen Anwendung finden, dadurch gekennzeichnet, daß das zwischen den koaxial ineinander angeordneten Leiterrohren befindliche Dielektrikum aus einem, aus festem Isolierstoff bestehenden Rohr gefertigt ist und daß die Verbindung zu den Metallteilen der Stromzuführung durch eine Vergußmasse hergestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohr aus Quarzglas verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohr aus Keramik verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohr aus Kunststoff, beispielsweise aus Tetrafluoräthylen, verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vergußmasse auf der Basis Silikonkautschuk verwendet wird.
6. Stromzuführung in Koaxialbauweise, hergestellt nach einem Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch die Verwendung eines aus einem festen Isolierstoff bestehenden Rohres als Dielektrikum.

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7. Stromzuführung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine zwischen dem Isolierstoffrohr und den Metallteilen befindliche Schicht aus einer Vergußmasse.

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