DK146725B - Induktionsvarmespole til digelfri zonesmeltning af halvlederstave - Google Patents

Description

(19) DANMARK (^)

(.2) FREMLÆGGELSESSKRIFT od 146725 B

DIREKTORATET FOR

PATENT- OG VAREMÆRKEVÆSENET

(21) Patentansøgning nr.: 6084/72 (51) lnt.CI.3: C30B 13/20 (22) Indleveringsdag: 06 dec 1972 (41) Aim. tilgængelig: 08 jun 1973 (44) Fremlagt: 12 dec 1983 (86) International ansøgning nr.: - (30) Prioritet: 07 dec 1971 DE 2160694 (71) Ansøger: ’SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT; Berlin und Muenchen, 8 Muenchen 2, DE.

(72) Opfinder: Wolfgang ’Keller; DE.

(74) Fuldmægtig: Internationalt Patent-Bureau (54) Induktionsvarmespole til digelfri zonesmeltning af halvlederstave

Opfindelsen angår en induktionsvarmespole til digelfri zonesmeltning af halvlederstave, og som gennemstrømmes af kølevand.

Ved digelfri zonesmeltning af halvledermateriale bringes en af en induktionsvarmespole tilvejebragt smeltezone til at vandre gennem et stavformet legeme af halvledermateriale. Herved transporteres urenheder til den ene ende af staven.

Metoden anvendes også ofte til enkrystaldyrkning, idet der til den ene ende af halvlederstaven smeltes en kimkrystal, hvorefter en smeltezone føres gennem staven udgående fra denne kimkrystal. Det stavformede legeme er herunder for det meste anbragt lodret og indspændt ved enderne i holdere.

OQ Ved trækning af halvlederstave med større diameter end den indre diameter ||} i induktionsvarmespolen kan man kun fjerne spolen fra staven ved dennes ende, j^| hvis man ved stavenden trækker halvlederstaven over eller bryder den. Dette er <0 *

Q

2 146725 uhensigtsmæssigt, når der skal foretages flere zonesmeltningspassager, således som det f.eks. er tilfældet ved fremstilling af dislokationsfrie halvlederstave.

Her skal der enten før trækningens begyndelse til stavenden tilsmeltes et ansatsstykke, som er tyndere end den indre diameter af spolen, eller der skal tilsmeltes et nyt ansatsstykke før hver zonesmeltningspassage. Begge metoder er meget omstændelige og dyre, frem for alt ved fremstillingen af halvlederstave med store diametre, dvs. med diametre i området fra 60 til 80 mm og derover.

Fra US patentskrift nr. 2.266.176 kendes der et apparat til elektrisk svejsning af arbejdsstykker og med køling. En induktiv opvarmning af forskellige metalgenstande tjener her til at opnå en strukturændring ved pludselig afkøling, men har intet at gøre med zonesmeltning.

Opfindelsen går ud på at tilvejebringe en induktionsvarmespole, hvormed det er muligt på enkel måde at fremstille halvlederstave med diametre af enhver ønsket størrelse.

Ifølge opfindelsen opnås dette ved, at induktionsvarmespolen består af mindst to dele, som er forbundet med hinanden ved hjælp af skrueforbindelser og tætninger for kølingen.

Ifølge opfindelsen kan spolen være udformet som en flad spole med én vinding og kan deles i to halvdele.

Ifølge opfindelsen kan spolen bestå af en af én eller flere vindinger dannet viklingsdel med en mod spolens midte forløbende, ringformet indre indsats for kølingen, hvor den indre indsats er opbygget, så at den kan deles i to dele og fjernes fra den indre vindingsdel.

Spolen kan imidlertid også ifølge opfindelsen være udformet som en af én vinding bestående flad, ringformet spole eller have et langstrakt tværsnit i en vinkelret på stavaksen stående plan og være delelig i to halvdele. Herved kan skillefugen til deling af spolen i de to halvdele enten stå vinkelret på spolens plan eller ligge i denne plan.

Andre enkeltheder og fordele ved opfindelsen forklares i det følgende nærmere under henvisning til den skematiske tegning, hvor fig. 1 viser en forstørret, perspektivisk afbildning af en spole delt i to dele, fig. 2 den sammenbyggede, ved endefladerne adskillelige, flade, ringformede spole, fig. 3 en spole som vist i fig. 2, hvor skillefugen dog ligger i spolens plan, fig. 4 en af flere vindinger bestående spole med udtagelig indre del, fig. 5 et snit efter linjen V-V i fig. 4 i forstørret målestok, fig. 6 en spole som den, der er vist i fig. 4, med kølede, vandgennem-strømmede indre dele, og

3 U672S

fig. 7 et snit efter linjen VII-VII i fig. 6.

I fig. 1 er vist to halvdele 2 og 3 af en af en vinding bestående flad induktionsvarmespole 1 af kobber eller sølv. For tydeligere at vise halvdelenes forbindelse er disse anbragt oven over hinanden.Spolen er således opbygget,at de to halvdele i den sammenkoblede tilstand berører hinanden langs fladerne 4 og 5. Henvisningerne 6, 7 og 8 angiver skruehuller i forbindelsesflangerne 32 ved den ydre rand af spolen for anbringelse af skruer til samling af spolehalvdelene. Til tætning af den i spolehalvdelene 2 og 3 tilvejebragte kølevandkanal 31 findes en gummiring 9. Den indre diameter af spolen er 30 mm og den ydre diameter ca. fra 80 til 120 mm. Disse størrelser afhænger af den ønskede krystalstavdiameter.

Fig. 2 viser spolen i samlet tilstand. Skillefugen for tætningen og sammenskruningen står vinkelret på spolens plan.

Fig. 3 viser en anden udførelsesform,ved hvilken skillefugen ligger i spolens plan. Denne fuge er betegnet med henvisningen 10. I øvrigt er der anvendt samme henvisningsbetegnelser som i fig. 1 og 2.

Fig. 4 viser en induktionsvarmespole 11 af kobber eller sølv bestående af en viklingsdel 12 med tre vindinger og to indsatsdele 13 og 14. Indsatsdelene køles ved den intime metalliske kontakt og kan efter løsning af sknier 15-22 tages ud af spolen 11 fra dennes indre viklingsdel.

Fig. 5 viser et snit efter linjen V-V i fig. 4. Den i snittet indtegnede linje 23 angiver skillefugen mellem indsatsdelene 13 og 14 og en til den indre spolevinding ved lodning 24 fastgjort ringflange 30.

I fig. 6 er vist en lignende spole som i fig. 4. Forskellen består blot i, at de udtagelige indsatsdele 13 og 14 er indrettet til at kunne vandkøles, og at viklingsdelen 12 af induktionsvarmespolen består af kun to vindinger. De til tætning over for kølevandet nødvendige gummiringe 26-29 er vist punkterede, idet de ikke kan ses i denne figur. Vandstrømmen gennem viklingsdelen 12 af spolen samt gennem de udtagelige indsatsdele 13 og 14 er markeret med de indtegnede pile 25. I øvrigt anvendes samme henvisningsbetegnelser som i fig. 4 og 5.

Fig. 7 viser et snit efter linjen VII-VII i fig. 6, hvorfra opbygningen af den af de to vandkølede indsatsdele 13 og 14 og den vandgennemstrømmede viklingsdel 12 bestående spole tydeligt fremgår. Også her anvendes samme henvisningsbetegnelser som i fig. 4-6. Skillefugen 23 for de to indsatsdele ligger her igen vinkelret på spolens plan.