DE2919988A1

DE2919988A1 - Stromzufuehrung in koaxialbauweise

Info

Publication number: DE2919988A1
Application number: DE19792919988
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr Rer Nat Keller
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1979-05-17
Filing date: 1979-05-17
Publication date: 1980-11-27
Also published as: IT1131469B; US4361716A; JPH0362677B2; IT8021890A0; JPS55154395A; DE2919988C2

Description

AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen: Berlin und München VPA 79 ρ \ Q 8 3 BRD

Stromzuführung in Koaxialbauweise.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stromzuführung in Koaxialbauweise, die aus mindestens zwei Leiterrohren besteht und durch eine Behälterwand gasdicht durchgeführt ist, und die insbesondere zur Zuführung eines Hochfrequenzstromes zu einer zur Erzeugung einer Schmelzzone in einem Halbleiterstab benötigten Induktionsheizspule dient.

Eine Vorrichtung zum Zonenschmelzen eines kristallinen Halbleiterstabes weist in der Regel einen Rezipienten auf, in dem der Halbleiterstab gehaltert· ist und in dem eine als Induktionsheizspule ausgeführte Heizeinrichtung zum Beheizen der Schmelzzone angeordnet ist. Der Rezipient wird entweder evakuiert oder mit einem Schutzgas gefüllt. Die Heizeinrichtung wird mit Wechselstrom aus einem Hochfrequenzgenerator gespeist. Die Zuführung dieses Heizstromes für die Induktionsheizspule erfolgt über eine Stromzuführung, die durch die Wandung des Rezipienten hindurchgeführt wird. Diese

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Stromzuführung enthält nach der DE-PS 19 16 318 Leiterrohre verschiedener Weite, welche die Induktionsheizspule tragen und wegen der geringen Induktivität koaxial ineinander angeordnet sind. Als Dielektrikum wird eine Zwischenlage aus elastischem, kalt- oder warmvulkanisierendem Silikonkautschuk verwendet.

Beim Zonenschmelzen relativ dicker Halbleiterstäbe, bei dem eine relativ hohe Leistung erforderlich ist und deshalb auch eine relativ hohe Verlustleistung in der Stromzuführung auftritt, können sich während des Betriebes feine Leckstellen zwischen der Zwischenlage aus Isolierstoff und der Oberfläche der Leiterrohre der Stromzuführung ausbilden, da dort der Isolierstoff infolge der Wärmebelastung von den Leiterrohren leicht abreißen kann. Die Stromstärke kann beim Zonenziehen dicker Halbleiterstäbe Werte von 500 bis 1000 A bei einer Frequenz von ca. 3 MHz erreichen.

In der deutschen Patentanmeldung P 28 23 611 ist eine Stromzuführung beschrieben, bei der der Silikonkautschuk auf das innere Leiterrohr mit in Richtung Induktionsheizspule sich konisch erweiternder Schichtdicke aufgebracht wird und bei der ein äußeres Leiterrohr verwendet wird, welches entsprechend der konisch ausgebildeten Silikonkautschukschicht eine konische Aufweitung aufweist, so daß durch Einpressen der beiden Leiterrohre ineinander eine Abdichtung und Arretierung nach außen erreicht wird. Das Aufbringen der Silikonkautschukschicht auf das innere Leiterrohr erfolgt in einer, nach dem Aushärten entfernbaren Gießform. Die dazu benötigte Vergußvorrichtung ist jedoch kostspielig und eine Reparatur aufwendig.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine

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einfache, leicht zu reparierende und zuverlässig dichtende Stromzuführung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird gemäß vorliegender Erfindung dadurch gelöst, daß zwischen den Leiterrohren ein durch Druck verformbares, elektrisch isolierendes Spannelement angeordnet ist. Vorteilhafterweise besteht das Spannelement aus Silikonkautschuk und ist ringförmig ausgebildet. Anstelle von Silikonkautschuk kann auch ein anderer elastischer Isolierstoff mit guten Hochfrequenzeigenschaften verwendet werden. Die erfindungsgemäße Stromzuführung kann ohne weiteres auseinandergenommen werden, so daß bei einer eventuellen Beschädigung eine Reparatur möglich ist. Durch Druckausübung auf das verformbare Spannelement wird in einfacher Weise für eine zuverlässige Abdichtung der Stromzuführung gesorgt.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß zur Ausübung eines Druckes auf das Spannelement ein Schraubmechanismus vorgesehen ist und daß zur Übertragung des Druckes auf das Spannelement ein Keramikrohr vorgesehen ist.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Stromzuführung aus einem flüssigkeitsgekühlten Innenrohr und einem flüssigkeitsgekühlten Außenrohr besteht, daß an einem Ende des Innenrohres eine Druckplatte angebracht ist, in der axial verschiebbar Druckschrauben angeordnet sind, daß das Innenrohr ausgehend von diesem Ende von einem Metall- oder Keramikring, dem Keramikrohr, dem Spannelement und einem am anderen Ende angebrachten, als Anschlag dienenden weiteren, Keramikring koaxial umgeben ist und daß das Keramikrohr und das Spannelement, die einen kleineren Außendurchmesser

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als die Keramikringe aufweisen, von dem Außenrohr koaxial umgeben sind.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Stromzuführung aus einem flüssigkeitsgekühlten Innenrohr und einem flüssigkeitsgekühlten Außenrohr besteht, daß das eine Ende des Innenrohres am Außenumfang mit einem Gewinde versehen ist, auf dem eine Mutter angeordnet ist, daß das Innenrohr ausgehend von dieser Mutter von dem Keramikrohr, dem Spannelement und einem am anderen Ende angebrachten, als Anschlag dienenden Keramikring koaxial umgeben ist und daß das Keramikrohr und das Spannelement, die einen kleineren Außendurchmesser als Keramikring und Mutter aufweisen, von dem Außenrohr koaxial umgeben sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand zweier in den Figuren dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Fig. 1 zeigt im Schnitt eine durch die Wand eines Rezipienten geführte Stromzuführung zu einer Induktionsheizspule. Der besseren Übersicht wegen ist der die Induktionsheizspule speisende und am außerhalb des Rezipienten befindlichen Ende der Stromzuführung angekoppelte Hochfrequenzgenerator nicht dargestellt.

Die Fig. 2 zeigt als Schnittbild das* Endteil einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

Die Stromzuführung besteht aus einem metallenen Innenrohr 1, das mit einem flüssigen Medium 2, z. B. Wasser gekühlt wird. Am äußeren, d. h., außerhalb des Rezipienten befindlichen Ende des Innenrohres 1 ist eine metallene, mit einem Kanal für das Kühlmedium versehene Druckplatte 3 beispielsweise mittels Schrauben 5 befestigt. In der Druckplatte 3 befinden sich Druckschrauben 4, die durch Drehung einen Druck auf einen das äußere Ende des Innenrohres 1 umgebenden Metall- oder

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Keramikring 6 ausüben können. An den Metall- oder Keramikring 6 anschließend umgibt das Innenrohr 1 ein Keramikrohr 7, an das sich ein ringförmiges Spannelement 8, das aus einem elastischen Material, beispielsweise Silikonkautschuk hergestellt ist, anschließt. Das Spannelement 8 und das Keramikrohr 7 dienen u. a. als Dielektrikum der koaxialen Stromzuführung und haben in etwa gleichen Außendurchmesser. Das innere, d. h., das dem Inneren des Rezipienten zugewandte Ende des Innenrohres 1 umgibt ein sich an das Spannelement 8 anschließender Keramikring 9· Abgeschlossen wird das Innenrohr 1 durch einen metallenen Anschlußkopf 10, der als Anschlag für eine axiale Bewegung des Rings 9 dient. Die Ringe 6 und 9 haben einen größeren Außendurchmesser als das Keramikrohr 7.

Das Keramikrohr 7 und das ringförmige Spannelement 8 werden von einem metallenen Außenrohr 11, das ebenso wie das Innenrohr 1 von einem flüssigen Medium 2, z. B.

Wasser, gekühlt wird, umgeben. Am inneren Ende des Außenrohres 11 befindet sich ein metallener Anschlußkopf 12. An den Anschlußköpfen 12 und 10 ist über Verbindungsstücke 13 bzw. 14 die in der Figur gestrichelt dargestellte Schmelzspule 15 angeschlossen. Der Hochfrequenzgenerator und der Kühlmechanismus, die an den äußeren Enden des Innenrohres 1 und des Außenrohres 11 angeschlossen werden, sind der besseren Übersicht wegen in der Figur nicht dargestellt.

Die Stromzuführung führt durch die Wand 16 eines in der Figur nicht dargestellten Rezipienten. Zur Abdichtung zwischen der Stromzuführung und der Rezipientenwand dient ein Dichtelement 17, beispielsweise ein 0-Ring oder ein Simmerring. Durch Drehen der Druckschrauben 4 wird über den Metall- oder Keramikring 6 und das

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Keramikrohr 7 ein Brack auf das ringförmige Spannelement 8 ausgeübt. Dadurch, -vergrößert sieh dessen Außendurchmesser, Innenrohr 1 und Außenrolir 11 werden gegeneinander verspannt und damit in gewünschter Weise abgedichtet.

In dem Falle, daß eine Verschieblbarkelt der Stromzuführung senkrecht zur Reziplentenwand 16 nicht vorgesehen ist, ist es durch Druckausübung auf 'das Spaxtnelenent 8 auch möglich, die gesamte Stromzuführung in der Rezipientenwand 16 zu arretieren-

Die Figur 2 zeigt eine andere Ausführungsform des äußeren Endes des Innenrohres 1. Dieses äußere Ende ist mit einem Gewinde 19 versehen, so daß der Brück auf das Spannelement 8 über das Keramikrohr 7 direkt durch Drehung einer Mutter 18 ausgeübt werden kann.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, zur Druckausübung auf das Spannelement 8 auch andere Ausfilhrungsformen zu wählen, die eine Verformung des Elementes 8 in der Weise ermöglichen, daß eine zuverlässige Abdichtung der Stromzuführung erreicht wird.

Die Metallteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung können aus einem beliebigen, elektrisch gut leitendem Metall gefertigt werden. Die Keramikteile der Vorrichtung können aus Al^O^, Frequenta, Quarz, Glas, glasfaserverstärktem Kunststoff oder Ähnlichem gefertigt werden. Es ist auch möglich, daß die Abdichtung der Stromzuführung bewirkende Spannelement 8 an äußeren anstelle des inneren Endes des Innenrohres 1 anzubringen.

Ca alle Teile der Stromzuführung lediglich verschraubt bzw. aufeinandergesteckt und damit leicht voneinander lösbar sind, ist die Vorrichtung in einfacher Weise

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zu Reparatur- oder ähnlichen Zwecken auseinander zu nehmen.

2 Figuren

7 Patentansprüche

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Leerseite

Claims

j VPA 79 P 1 O 8 3 BRD Patentansprüche

1. Stromzuführung in Koaxialbauweise, die aus mindestens zwei Leiterrohren besteht und durch eine Behälterwand gasdicht durchgeführt ist, und die insbesondere zur Zuführung eines Hochfrequenzstromes zu einer zur Erzeugung einer Schmelzzone in einem Halbleiterstab benötigten Induktionsheizspule dient, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen den Leiterrohren (1, 11) ein durch Druck verformbares, elektrisch isolierendes Spannelement (8) angeordnet ist.

2. Stromzuführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Spannelement (8) ringförmig ausgebildet ist.

3. Stromzuführung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Spannelement (8) aus Silikonkautschuk besteht.

4. Stromzuführung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausübung eines Druckes auf das Spannelement (S) ein Schraubmechanismus (3, 4) vorgesehen ist.

5. Stromzuführung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung des Druckes auf das Spannelement (8) ein Keramikrohr (7) vorgesehen ist.

6. Stromzuführung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzuführung aus einem flüssigkeitsgekühlten Innenrohr (1) und einem flüssigkeitsgekühlten Außenrohr

(11) besteht, daß an einem Ende des Innenrohres (1) eine Druckplatte (3) angebracht ist, in der axial ver-

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schiebbar Druckschrauben (4) angeordnet sind, daß das Innenrohr (1) ausgehend von diesem Ende von einem Metall- oder Keramikring (6), dem Keramikrohr (7), dem Spannelement (8) und einem am anderen Ende angebrachten, als Anschlag dienenden weiteren Keramikring (9) koaxial umgeben ist und daß das Keramikrohr (7) und das Spannelement (8), die einen kleineren Außendurchmesser als die Keramikringe (6, 9) aufweisen, von dem Außenrohr (11) koaxial umgeben sind.

7. Stromzuführung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzuführung aus einem flüssigkeitsgekühlten Innenrohr (1) und einem flüssigkeitsgekühlten Außenrohr (11) besteht, daß das eine Ende des Innenrohres (1) am Außenumfang mit einem Gewinde (19) versehen ist, auf dem eine Mutter (18) angeordnet ist, daß das Innenrohr (1) ausgehend von dieser Mutter (18) von dem Keramikrohr (7), dem Spannelement (8) und einem am anderen Ende angebrachten, als Anschlag dienenden Keramikring (9) koaxial umgeben ist und daß das Keramikrohr (7) und das Spannelement (8), die einen kleineren Außendurchmesser als Keramikring (9) und Mutter (18) aufweisen, von dem Außenrohr (11) koaxial umgeben sind.

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