KR0135636Y1 - Single crystal growth apparatus - Google Patents

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KR0135636Y1 KR2019930005092U KR930005092U KR0135636Y1 KR 0135636 Y1 KR0135636 Y1 KR 0135636Y1 KR 2019930005092 U KR2019930005092 U KR 2019930005092U KR 930005092 U KR930005092 U KR 930005092U KR 0135636 Y1 KR0135636 Y1 KR 0135636Y1
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Abstract

본 고안은 망간-아연 페라이트 단결정 성장장치에 관한 것으로서, 특히 망간-아연 페라이트 단결정 성장시 도가니의 온도분포를 감지 및 용융대의 온도를 조절하여 도가니의 하강속도 및 원료공급속도를 자동적으로 제어함으로서 균일한 조성의 단결정을 얻을 수 있도록 한 단결정 성장장치에 관한 것으로, 메인제어부에 의해 주도가니를 가열하여 단결정을 성장시키는 단결정 성장장치에 있어서, 상기 주도가니의 소정 부위에 설치되어 온도를 감지하는 다수의 열전대와, 상기 열전대에 연결되어 온도에 비례하는 전압을 발생하는 신호변환부와, 상기 신호변환부의 출력전압과 기준전압을 비교하여 차이전압을 출력하는 차동회로와, 상기 차동회로의 출력신호와 설정된 기준데이타를 비교 및 연산하는 메인제어부 및 추가원료공급장치를 제어하는 보조제어부를 포함하여 주도가니의 온도분포를 일정하게 유지시켜 용융대의 길이를 연속적으로 일정하게 유지되도록 한 것이다.The present invention relates to a manganese-zinc ferrite single crystal growth apparatus, and in particular, by detecting the temperature distribution of the crucible during the manganese-zinc ferrite single crystal growth and controlling the temperature of the melting zone to automatically control the falling speed and the feed rate of the raw material uniformly. The present invention relates to a single crystal growing apparatus capable of obtaining a single crystal having a composition, wherein the single crystal growing apparatus heats the main crucible by the main controller to grow the single crystal, wherein the plurality of thermocouples are installed at a predetermined portion of the main crucible to sense temperature. And a differential signal circuit connected to the thermocouple to generate a voltage proportional to a temperature, a differential circuit comparing the output voltage and the reference voltage with the output voltage of the signal converter, and outputting a difference voltage; The main control unit for comparing and calculating data and the beam controlling the additional feeder Including the control unit to maintain a constant temperature distribution of the main crucible to keep the length of the molten metal continuously constant.

Description

단결정 성장장치Single crystal growth apparatus

제1도는 종래 단결정 성장장치의 개략적인 구조도.1 is a schematic structural diagram of a conventional single crystal growth apparatus.

제2도는 단결정 성장장치의 도가니 위치에 따른 온도분포도.2 is a temperature distribution diagram according to the crucible position of the single crystal growth apparatus.

제3도는 본 고안에 따른 단결정 성장장치의 구조도.3 is a structural diagram of a single crystal growth apparatus according to the present invention.

제4도는 본 고안에 따른 단결정 성장장치의 제어 블록도.4 is a control block diagram of a single crystal growth apparatus according to the present invention.

제5도는 본 고안에 따른 보조제어부의 동작흐름도.5 is a flow chart of the auxiliary control unit according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 주도가니 2 : 보조도가니1: led crucible 2: auxiliary crucible

3 : 발열체 4 : 용융대3: heating element 4: melting zone

5 : 고화된 결정 6 : 추가원료공급장치5: solidified crystal 6: additional feeder

11a~11e : 열전대 12 : 신호변환부11a ~ 11e: thermocouple 12: signal conversion unit

12a~12e : 전압변환기 13 : 차동회로12a ~ 12e: Voltage converter 13: Differential circuit

14 : 보조제어부 15 : 메인제어부14: auxiliary control unit 15: main control unit

16 : 도가니 이송모터16: crucible transfer motor

본 고안은 망간-아연 페라이트 단결정 성장장치에 관한 것으로서, 특히 망간-아연 페라이트 단결정 성장시 도가니의 온도분포를 감지 및 용융대의 온도를 조절하여 도가니의 하강속도 및 원료공급속도를 자동적으로 제어함으로서 균일한 조성의 단결정을 얻을 수 있도록 한 단결정 성장장치에 관한 것이다.The present invention relates to a manganese-zinc ferrite single crystal growth apparatus, and in particular, by detecting the temperature distribution of the crucible during the manganese-zinc ferrite single crystal growth and controlling the temperature of the melting zone to automatically control the falling speed and the feed rate of the raw material uniformly. A single crystal growth apparatus capable of obtaining a single crystal of composition.

일반적으로 비디오 카세트 레코더(VCR)의 헤드소재등에 사용되는 망간-아연 페라이트를 연속공급식 브릿지만법에서 균일한 조성의 단결정을 얻기 위해서는 용융대(Melt Depth)의 온도를 일정하게 유지시키고 성장속도를 균일하게 만드는 것이 가장 중요하다.In general, in order to obtain a single crystal having a uniform composition of manganese-zinc ferrite, which is used for the head material of a video cassette recorder (VCR), the temperature of the melt zone is kept constant and the growth rate is maintained. It is most important to make it uniform.

즉, 제1도에 도시된 바와 같은 종래의 단결정 성장장치는 발열체(3)가 권선되어 있는 가열장치(10)내에 망간-아연이 단결정으로 성장되는 주도가니(1)가 삽입되고, 원료공급장치(6)에 의해 주도가니(1)로 원료를 공급하는 보조도가니(2)로 구성된다. 즉, 추가원료공급장치(6)의 제어에 의해 공급되는 원료는 보조도가니(2)를 통해 주도가니(1)내에 유입되고 가열장치(10)의 발열체(3)에 의해 주도가니(1)가 가열되어 원료를 용융시킴으로서 단결정을 얻게된다. 이때, 제2도에서와 같이 주도가니(1)의 온도분포에 따라 망간-아연의 상태가 달라지게 된다. 즉, 주도가니(1)의 온도가 1,600~1,700℃ 사이의 범위에서 용융대(4)가 형성되며, 상기 용융대(4)를 기준으로 하부에는 1600℃ 이하의 온도를 유지하여 고화시킴으로서 단결정화를 만들고, 상기 용융대(4)의 상부에는 보조도가니(2)로부터 원료가 투입되는 부분으로 소정온도 이하로만 유지시키면 된다.That is, in the conventional single crystal growth apparatus as shown in FIG. 1, the main crucible 1 in which manganese-zinc is grown into a single crystal is inserted into the heating apparatus 10 in which the heating element 3 is wound, and a raw material supply apparatus. It consists of the auxiliary crucible 2 which supplies raw material to the main crucible 1 by (6). That is, the raw material supplied by the control of the additional raw material supply device 6 flows into the main crucible 1 through the auxiliary crucible 2 and the main crucible 1 is led by the heating element 3 of the heating device 10. The single crystal is obtained by heating to melt the raw material. At this time, as shown in FIG. 2, the state of manganese-zinc varies according to the temperature distribution of the main crucible 1. That is, the melting zone 4 is formed in the temperature range of the main crucible 1 between 1,600 and 1,700 ° C, and monocrystallization is performed by maintaining the temperature below 1600 ° C in the lower part based on the melting zone 4. And the upper part of the melting zone 4 is a portion into which the raw material is introduced from the auxiliary crucible 2, which is only required to be kept below a predetermined temperature.

상기와 같은 종래 단결정 성장장치는 주도가니(1)의 각 부분별 온도를 정확히 감지할 수 없는 관계로 고화된 결정(5)이 계속적으로 성장하게 되면 용융대(4)의 위치가 변화될 뿐만 아니라 추가원료의 투입속도가 실제 성장속도와 달라지게 되면 용융대(4)의 길이가 수시로 변하게 되는 것이다.In the conventional single crystal growth apparatus as described above, since the solidified crystal 5 continues to grow because the temperature of each part of the main crucible 1 cannot be accurately detected, the position of the melting zone 4 is changed as well. When the feed rate of the additional raw material is different from the actual growth rate, the length of the melting zone 4 will be changed from time to time.

따라서, 실험과 통계 및 경험에 의해 추가원료의 투입속도를 변화시킨다고 할 경우에도 용융대(4)의 길이를 정확히 파악할 수 없게 됨으로써 용융대(4)의 길이변화에 따른 온도를 적절히 제어하지 못하여 고신뢰도의 단결정을 만들어 내기에는 많은 문제점이 발생되는 것이다.Therefore, even if the input speed of the additional raw materials is changed by experiments, statistics and experiences, the length of the melting zone 4 cannot be accurately determined, so that the temperature according to the change of the length of the melting zone 4 cannot be properly controlled. Many problems arise in producing a single crystal of reliability.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 주도가니의 소정 위치마다 콘트롤러에서 감지하여 주도가니의 온도분포를 일정하게 유지시킴과 동시에 상기 정보로서 추가원료공급장치를 제어하여 주도가니의 온도, 도가니의 하강속도에 따라 추가원료의 공급속도를 변화시켜 용융대의 길이를 연속적으로 일정하게 유지되도록 함으로써 고신뢰도의 단결정을 얻을 수 있는 단결정 성장장치를 제공하는데 있다.In order to solve the above problems, the present invention senses the controller at every position of the led crucible and maintains the temperature distribution of the led crucible at the same time, and controls the additional raw material supply device as the above information. It is to provide a single crystal growth apparatus that can obtain a high reliability single crystal by continuously maintaining the length of the molten zone by changing the feed rate of the additional raw material according to the descending speed.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특징은 메인제어부에 의해 주도가니를 가열하여 단결정을 성장시키는 단결정 성장장치에 있어서, 상기 주도가니(1)의 소정부위에 설치되어 온도를 감지하는 다수의 열전대(11a~11e)와, 상기 열전대(11a~11e)에 연결되어 온도에 비례하는 전압을 발생하는 신호변환부(12)와, 상기 신호변환부(12)의 출력전압과 기준전압을 비교하여 차이전압을 출력하는 차동회로(13)와, 상기 차동회로(13)의 출력신호와 설정된 기준데이타를 비교 및 연산하는 메인제어부(15) 및 추가원료공급장치(6)를 제어하는 보조제어부(14)를 포함하여서 된 것이다.Features of the present invention for achieving the above object is a single crystal growth apparatus for growing a single crystal by heating the main crucible by the main control unit, a plurality of installed on a predetermined portion of the main crucible (1) to sense the temperature By comparing the output voltage and the reference voltage of the thermocouples 11a to 11e, the signal converter 12 connected to the thermocouples 11a to 11e to generate a voltage proportional to the temperature, and Auxiliary control unit 14 for controlling the differential circuit 13 for outputting the differential voltage, the main control unit 15 for comparing and calculating the output signal of the differential circuit 13 and the set reference data, and the additional raw material supply device 6. ).

미설명 부호 16은 도가니 이송모터이다.Reference numeral 16 is a crucible feed motor.

이하, 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, described in detail by the accompanying drawings as follows.

제2도는 본 고안에 따른 단결정 성장장치의 구조도로서 주도가니(1)의 각 부위에는 다수의 열전대(11a~11e)가 각각 설치되어 있고, 상기 열전대(11a~11e)에는 온도의 값을 전압으로 변환하는 신호변환부(12)를 통해 보조제어부(14)가 연결된다.2 is a structural diagram of a single crystal growth apparatus according to the present invention, each of which is provided with a plurality of thermocouples 11a to 11e, and the thermocouples 11a to 11e have a temperature value as a voltage. The auxiliary control unit 14 is connected through the signal conversion unit 12 to convert.

제3도는 본 고안에 따른 단결정 성장장치의 제어블럭도로서, 다수의 각 열전대(12a~12e)에는 온도를 전압으로 변화시켜 출력하는 전압발생기(12a~12e)가 연결되어 있고, 상기 전압발생기(12a)의 출력측에는 차동회로(13)인 감산기(13a~13e)를 통해 보조제어부(14)에 연결되며, 상기 보조제어부(14)의 출력신호에 의해 추가원료공급장치(6) 및 메인제어부(15)로 온도에 대한 정보를 전송토록 구성된다.3 is a control block diagram of a single crystal growth apparatus according to the present invention, and a plurality of thermocouples 12a to 12e are connected to voltage generators 12a to 12e for outputting a temperature by changing a voltage. 12a) is connected to the auxiliary control unit 14 through subtracters 13a to 13e, which are differential circuits 13, and the additional raw material supply device 6 and the main control unit (B) by the output signal of the auxiliary control unit 14. 15) to transmit information about the temperature.

제4도는 본 고안에 따른 보조제어부(14)의 동작흐름도이다.4 is an operation flowchart of the auxiliary control unit 14 according to the present invention.

상기와 같이 이루어진 본 고안은 먼저, 메인제어부(15)에서 발열체(3)에 전원을 공급하는 본체(10)의 온도를 상승시키고 도가니 이송모터(16)를 콘트롤하여 가열장치(10)내에 주도가니(1)를 삽입한 후 추가원료공급장치(6)를 동작시켜 보조도가니(2)를 통해 망간-아연의 원료를 주도가니(1)에 넣게 되면 발열체(3)의 온도상승으로 인해 망간-아연의 원료가 용융되고 용융대(4)의 상승으로 고화된 단결정을 얻게된다.이때, 열전대(11a~11e)에 의해 주도가니(1)의 부분적인 온도가 감지되고, 이러한 온도는 신호변환부(12)의 전압발생기(12a~12e)에 의해 기전력이 일어나게 되어 온도에 비례하는 전압을 출력하게 된다. 따라서, 이러한 전압발생기(12a~12e)의 출력은 차동회로(13)의 감산기(13a~13e)로 인가됨으로써 상기 감산기(13a~13e)는 보조제어부(14)로부터 공급되는 기준전압과 비교하여 전압발생기(12a~12e)의 입력과 기준전압과의 차이전압을 보조제어부(14)로 전송한다. 이때, 상기 보조제어부(14)의 동작은 제5도에 도시된 바와 같이 다수의 감산기(13a~13e)로부터 출력되는 신호를 차례로 스캔(단계 101)하다가 내부에 설정된 온도범위를 초과하는 신호가 있는지를 판단(단계 102)하여 초과하는 신호가 있을 경우 메인제어부(15)에 인터럽트신호 및 정보를 전송(단계 103)함과 동시에 추가원료공급장치(6)를 제어하여 아연-망간 원료의 투입을 증감(단계 104)시키게 된다.The present invention made as described above, first, by increasing the temperature of the main body 10 for supplying power to the heating element (3) in the main control unit 15, and controlling the crucible transfer motor 16 to lead in the heating device (10) After inserting (1) and operating the additional raw material supply device (6) to put the manganese-zinc raw material into the main crucible (1) through the auxiliary crucible (2), the manganese-zinc due to the temperature rise of the heating element (3) The raw material of is melted and a single crystal solidified by the rise of the melting zone 4 is obtained. At this time, a partial temperature of the main crucible 1 is sensed by the thermocouples 11a to 11e, and this temperature is converted into a signal conversion unit ( Electromotive force is generated by the voltage generators 12a to 12e of 12) and outputs a voltage proportional to the temperature. Therefore, the outputs of the voltage generators 12a to 12e are applied to the subtractors 13a to 13e of the differential circuit 13 so that the subtractors 13a to 13e are compared with the reference voltage supplied from the auxiliary control unit 14. The difference voltage between the inputs of the generators 12a to 12e and the reference voltage is transmitted to the auxiliary control unit 14. At this time, the operation of the auxiliary control unit 14, as shown in FIG. 5, sequentially scans the signals output from the plurality of subtractors 13a to 13e (step 101), and if there is a signal exceeding the temperature range set therein. (Step 102), if there is an excess signal, the interrupt signal and information are transmitted to the main control unit 15 (step 103) and the additional raw material supply device 6 is controlled to increase or decrease the input of zinc-manganese raw materials. (Step 104).

한편, 보조제어부(14)로부터 인터럽트 및 온도정보를 전송받은 메인제어부(15)는 가열장치(10)에 권선된 발열체(3)의 전류를 제어하여 설정된 온도보다 낮을 경우에는 전류를 더욱 증가시키고, 설정범위보다 높을 경우에는 발열체(3)에 공급되는 전류를 감소시킴으로써 주도가니(1)내의 온도분포를 일정하게 유지시킬 수 있는 것이다.On the other hand, the main control unit 15 receives the interrupt and temperature information from the auxiliary control unit 14 controls the current of the heating element 3 wound on the heating device 10 to further increase the current when the temperature is lower than the set temperature, When it is higher than the set range, the temperature distribution in the led crucible 1 can be kept constant by reducing the current supplied to the heating element 3.

이상에서 상술한 바와 같이 본 고안은 주도가니의 소정위치마다 콘트롤러에서 감지하여 주도가니의 온도분포를 일정하게 유지시킴과 동시에 상기 정보로서 추가원료공급장치를 제어하여 주도가니의 온도, 도가니의 하강속도에 따라 추가원료의 공급속도를 변화시켜 용융대의 길이를 연속적으로 일정하게 유지되도록 함으로써 고신뢰도의 단결정을 얻을 수 있는 것이다.As described above, the present invention senses the controller at every predetermined position of the led crucible to maintain the temperature distribution of the led crucible at the same time, and controls the additional raw material supply device as the information to control the temperature of the led crucible and the falling speed of the crucible. By varying the feed rate of the additional raw material to keep the length of the molten metal continuously constant it is possible to obtain a single crystal of high reliability.

Claims (1)

망간-아연을 단결정으로 성장시키는 주도가니(1)와, 상기 주도가니(1)의 주위에 발열체(3)가 권취되어 있는 가열장치(10)와, 원료를 추가적으로 공급하는 추가원료공급장치(6)와, 상기 추가원료공급장치(6)로부터 공급받은 원료를 주도가니(1)로 공급하는 보조도가니(2)와, 상기 주도가니(1)의 상부에 소정 온도범위에서 원료가 소정 길이로 용융되어 형성되는 용융대(4)와, 상기 주도가니(1)의 하부에 용융대(4)를 기준으로 소정 온도이하로 유지되어 고화되는 고화된 결정(5)과, 상기 주도가니(1)의 소정 부위에 설치되어 온도를 감지하는 다수의 열전대(11a~11e)와, 주도가니(1)를 가열하여 단결정을 성장시키는 제어신호를 출력시키는 메인제어부(15)와, 메인제어부(15)의 제어로 주도가니(1)를 가열장치내로 이송시키는 도가니 이송모터(16)가 구성된 단결정 성장장치에 있어서, 상기 열전대(11a~11e)에 연결되어 온도에 비례하는 전압을 발생하는 다수의 전압변환기(12a~12e)로 구성된 신호변환부(12)와, 상기 신호변환부(13)의 출력전압과 기준전압을 비교하여 차이전압을 출력하는 다수의 감산기(13a~13e)가 구성된 차동회로(13)와, 상기 차동회로(13)로 구성된 다수 감산기(13a~13e)의 출력신호를 차례로 스캔하고, 스캔되어 입력되는 출력신호가 설정된 범위를 초과하는 신호인가를 판단하며, 초과하는 신호일 경우에 메인제어부(15)에 인터럽트신호 및 해당 정보를 전송하고, 추가원료공급장치(6)를 제어하여 원료의 증감을 제어하는 보조제어부(14)가 포함되어 주도가니(1)의 온도분포를 일정하게 유지시켜 용융대의 길이를 연속적으로 일정하게 유지되도록 한 것을 특징으로 하는 단결정 성장장치.A main crucible 1 for growing manganese-zinc into a single crystal, a heating device 10 in which a heating element 3 is wound around the main crucible 1, and an additional raw material supply device 6 for additionally supplying raw materials. ), An auxiliary crucible (2) for supplying the raw material supplied from the additional raw material supply device (6) to the main crucible (1), and the raw material is melted to a predetermined length in a predetermined temperature range on the upper part of the main crucible (1). And a solidified crystal (5) formed at the lower portion of the main crucible (1) to be kept below a predetermined temperature and solidified at a lower portion of the main crucible (1) and the main crucible (1). A plurality of thermocouples 11a to 11e installed at predetermined portions to sense a temperature, a main controller 15 for outputting a control signal for heating a led crucible 1 to grow a single crystal, and a control of the main controller 15 Single crystal growth field comprising a crucible transfer motor 16 for transferring the furnace main crucible 1 into the heating apparatus In this case, a signal converter 12 comprising a plurality of voltage converters 12a to 12e connected to the thermocouples 11a to 11e and generating a voltage proportional to temperature, and an output of the signal converter 13 Scans the output signals of the multiple circuits 13a to 13e composed of a plurality of subtractors 13a to 13e and outputs the differential voltages by comparing the voltage and the reference voltage. And, it is determined whether the output signal scanned and input is a signal exceeding the set range, and if the signal exceeds, the interrupt signal and the corresponding information is transmitted to the main control unit 15, and the additional raw material supply device 6 is controlled. An auxiliary control unit (14) for controlling the increase and decrease of the raw material is a single crystal growth apparatus characterized in that to maintain a constant temperature distribution of the main crucible (1) to continuously maintain the length of the molten pool.
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KR20030036989A (en) * 2001-11-01 2003-05-12 주식회사 실트론 Single crystal silicon ingot manufacturing system and method thereof

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