DE3901113A1 - Anordnung zum befestigen einer heizspule an einer fluessigkeitsgekuehlten koaxialleitung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Befestigen ei­ ner zum tiegelfreien Zonenschmelzen von Stäben aus Halbleiter­ material bestimmten Heizspule an einer Koaxialleitung mit flüs­ sigkeitsgekühltem Innenleiter und Außenleiter.

Eine Heizspule für das tiegelfreie Zonenschmelzen von Halbleiter­ stäben wird mit hohem Strom bei gleichzeitig hoher Spannung ge­ speist. Dies bedingt eine Flüssigkeitskühlung sowohl der Koaxial­ leitung als auch der Heizspule. Wegen der hohen Spannung sind die Koaxialleiter sorgfältig gegeneinander isoliert. Zwischen der Koaxialleitung und der Heizspule sind Kontakte vorgesehen, die eine Verbindung zwischen der rotationssymmetrischen Koaxial­ leitung und der axialsymmetrischen Spule herstellen. Diese Kon­ takte sind relativ kompliziert geformt. Zur gegenseitigen Isola­ tion der Kontakte voneinander wird im allgemeinen eine dauer­ elastische Masse in den Zwischenraum zwischen den beiden Kontak­ ten und zwischen das Ende von Innenleiter und Außenleiter ein­ gepreßt. Überschläge zwischen den Kontakten beschädigen die Isolierschicht, die vor einem erneuten Verguß sorgfältig ent­ fernt werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der be­ schriebenen Art so weiterzubilden, daß die Isolation leichter ausgewechselt werden kann. Diese Aufgabe wird durch folgende Merk­ male gelöst:

• a) Der Innenleiter ist am Ende mit einer Metallscheibe verschlos­ sen,
• b) die Metallscheibe ist außen mit einem ersten Kontaktklotz kontaktiert,
• c) das Ende des Außenleiters ist mit einem zweiten Kontaktklotz kontaktiert,
• d) zwischen erstem Kontaktklotz und Außenleiter liegt ein erster radialer Isolierflansch,
• e) zwischen zweitem Kontaktklotz und Metallscheibe liegt ein zweiter radialer Isolierflansch,
• f) zwischen erstem und zweitem Kontaktklotz liegt ein Isoliersteg,
• g) zwischen Innenleiter und Außenleiter liegt ein Isolierring,
• h) die Isolierflansche, der Isoliersteg und der Isolierring bil­ den eine einzige Isoliermanschette,
• i) die Isoliermanschette besteht aus einem hitzebeständigen, elastischen Kunststoff,
• k) die Kontaktklötze und die Isoliermanschette sind mit der Koaxialleitung lösbar verbunden,
• l) jeder der Kontaktklötze ist mit einem Anschluß für die Heiz­ spule versehen.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbin­ dung mit den Fig. 1 und 2 näher erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 ei­ nen Schnitt durch die erfindungsgemäße Ansicht und Fig. 2 eine Aufsicht auf die Anordnung nach Fig. 1.

Die Anordnung nach Fig. 1 hat einen zylindrischen Außenleiter 1 mit einer Außenwand 9 und einer Innenwand 10. Der Innenraum 8 zwischen 9 und 10 ist mit einer Kühlflüssigkeit gefüllt. Im Außenleiter ist koaxial ein zylindrischer Innenleiter 2 ange­ ordnet. Sein Innenraum 3 ist ebenfalls mit Kühlflüssigkeit ge­ füllt. Innenwand und Außenwand des Außenleiters 1 sind auf der linken Seite durch einen Dicht- und Distanzring 19 miteinander verbunden. Die rechte Seite des Koaxialleiters 1, 2 ist mit einem Hochfrequenzgenerator verbunden. Das linke, zur Befestigung der Heizspule vorgesehene Ende des Innenleiters 2 ist mit einer Metallscheibe 4 verschlossen. Diese hat im Ausführungsbeispiel kleineren Durchmesser als der Innendurchmesser des Innenleiters 2 und ist beispielsweise mit 2 verschweißt. Mit der Metallschei­ be 4 steht ein erster Kontaktklotz 5 in leitender Verbindung. Mit dem Außenleiter 1 steht ein zweiter Kontaktklotz 6 in lei­ tender Verbindung. Die Kontaktklötze 5, 6 sind etwa halbkreis­ förmig ausgebildet. Sie sind durch einen Isoliersteg 16 elek­ trisch gegeneinander isoliert. Dieser erstreckt sich über den ganzen Durchmesser der aus den Kontaktklötzen 5 und 6 gebil­ deten Scheibe (Fig. 2). Die Kontaktklötze 5, 6 und der Isolier­ steg 16 sind zusammen etwa kreisrund und können zweckmäßigerwei­ se den gleichen Außendurchmesser wie die Koaxialleitung haben.

Der erste Kontaktklotz 5 ist gegen den Außenleiter durch einen ersten radialen, halbkreisbogenförmigen Isolierflansch 14 iso­ liert. Der zweite Kontaktklotz 6 ist gegen die Metallscheibe 4 durch einen zweiten radialen, halbkreisförmigen Isolierflansch 15 isoliert. Die Isolierflansche 14, 15 und der Isoliersteg 16 bilden zusammen eine Isoliermanschette 7. Die Isoliermanschette hat außerdem einen Dichtring 12, der in den Zwischenraum zwi­ schen Außenleiter 1 und Innenleiter 2 hineinpaßt. Der Isolier­ ring 12 ist zweckmäßigerweise so lang, daß er beim Befestigen gegen eine zwischen Außenleiter und Innenleiter eingebrachte Isoliermasse 11 gedrückt wird. Der Isolierflansch 14 steht zweck­ mäßigerweise etwas über den Außenumfang des Außenleiters 1 und des Kontaktklotzes 5 vor. Der Isoliersteg 16 ragt auch etwas über die zur Montage der Heizspule vorgesehene Fläche der Kon­ taktklötze 5, 6. Diese Isoliermasse besteht zweckmäßigerweise aus Polytetrafluoräthylen. Dies ist z. B. unter dem Namen Teflon im Handel.

Die Anordnung wird derart zusammengebaut, daß zunächst die Iso­ liermanschette 7 auf das linke Ende der Koaxialleitung gelegt und der Isolierring 12 zwischen Innenleiter und Außenleiter ge­ steckt wird. Dann werden die Kontaktklötze 5 und 6 und die Iso­ liermanschette mittels Schrauben 18 bzw. 20 mit dem Ring 19 ver­ schraubt. Die Schrauben 18 bestehen aus Isoliermaterial, z. B. aus einem Polyamid. Die Schrauben 20 können aus Stahl bestehen. Das Verschrauben der Schrauben 18, 20 preßt die Kontaktklötze 5 und 6 an die Metallscheibe 4 bzw. den Außenleiter 1 an. Außerdem werden die radialen Isolierflansche 14, 15 vorgespannt und der Isolierring 12 wird gegen die Isolierschicht 11 gedrückt. Dadurch wird der Zwischenraum zwischen den zu isolierenden Teilen frei von Luft. Sollten sich Dichtprobleme zwischen der Metallscheibe 4 und dem Kontaktklotz 5 ergeben, könnte dieser mit der Metall­ scheibe zusätzlich verschraubt werden. Zwischen beide Teile kann dann eine Folie aus duktilem Metall wie z. B. aus Aluminium, Indium, Blei eingelegt werden. Ebenso kann zwischen Kontaktklotz 6 und Ring 19 eine solche Metallfolie liegen.

Die Kontaktklötze 5, 6 sind zweckmäßigerweise mit Kühlmittelka­ nälen 22, 24 versehen, durch die die Heizspule mit Kühlflüssig­ keit versorgt wird. Die Heizspule wird über Schraublöcher 27, 28 auf den Kontaktklötzen 5, 6 festgeschraubt (in Fig. 1 nicht dar­ gestellt). Zur Abdichtung ist jeder Kanal auf der zur Montage der Heizspule vorgesehenen Fläche mit einer Ringnut 25 bzw. 26 versehen, in die eine ringförmige Dichtung eingelegt wird. Der Kanal 24 verläuft in der Schnittdarstellung nach Fig. 1 schräg nach hinten in die Zeichenebene und ist durch eine oder mehrere im Ring 19 vorgesehene axiale Bohrungen 20 mit dem Innenraum 8 des Außenleiters verbunden. Der Kühlkreislauf wird also gebildet durch Innenraum 3, Kanal 22, Heizspule, Kanal 24, Bohrung 20, Innenraum 8.

Claims (8)

1. Anordnung zum Befestigen einer zum tiegelfreien Zonenschmel­ zen von Stäben aus Halbleitermaterial bestimmten Heizspule an einer Koaxialleitung mit flüssigkeitsgekühltem Innenleiter (2) und Außenleiter (1) gekennzeichnet durch die Merkmale:

• a) Der Innenleiter (2) ist am Ende mit einer Metallscheibe (4) verschlossen,
• b) die Metallscheibe ist außen mit einem ersten Kontaktklotz (5) kontaktiert,
• c) das Ende des Außenleiters (1) ist mit einem zweiten Kontakt­ klotz (6) kontaktiert,
• d) zwischen erstem Kontaktklotz und Außenleiter liegt ein erster radialer Isolierflansch (14) ,
• e) zwischen zweitem Kontaktklotz und Metallscheibe liegt ein zweiter radialer Isolierflansch (15),
• f) zwischen erstem und zweitem Kontaktklotz liegt ein Isolier­ steg (16),
• g) zwischen Innenleiter und Außenleiter liegt ein Isolierring (12),
• h) die Isolierflansche, der Isoliersteg und der Isolierring bil­ den eine einzige Isoliermanschette (7),
• i) die Isoliermanschette besteht aus einem hitzebeständigen, elastischen Kunststoff,
• k) die Kontaktklötze und die Isoliermanschette sind mit der Koaxialleitung lösbar verbunden,
• l) jeder der Kontaktklötze ist mit einem Anschluß für die Heiz­ spule versehen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Kon­ taktklötzen (5, 6) und Isoliersteg (16) bestehende Einheit in der Ebene rechtwinklig zur Achse der Koaxialleitung (1, 2) we­ nigstens etwa kreisrund ausgebildet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durch­ messer der Einheit gleich dem Außendurchmesser des Außenleiters (1) ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Außenwand (9) und Innenwand (10) des Außenleiters (1) durch einen Dicht- und Distanzring (19) verbunden sind und daß die Einheit mit dem Ring (19) verschraubt ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kontaktklotz (5) mit dem Ring (19) mittels isolierender Schrau­ ben (18) verschraubt ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste radiale Isolierflansch (14) über den Außenleiter (1) hinausragt.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakt­ klötze Kühlmittelkanäle (22, 24) aufweisen, die mit je einem Ende der Heizspule in Verbindung stehen.

8. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kontaktklotz (5) mit der Metallscheibe (4) verschraubt ist.