TWI515403B - Method of manufacturing crucible guardrail - Google Patents

Description

坩堝護框的製造方法

本發明是有關於一種護框的製造方法，特別是指一種坩堝(crucible)護框的製造方法。

坩堝護框一般是應用於長晶爐中，其主要目的是在於，保護被坩堝護框所圈圍的坩堝，避免坩堝因長晶爐之高溫環境而產生的變形。關於長晶爐的基本構造，可參閱中華民國第200928018、201142093與201204882等早期公開號發明專利案的揭示內容。熟悉長晶技術領域的相關技術人員皆知，長晶爐專用的坩堝護框通常是由各家長晶廠內部自行購買石墨(graphite)護板及石墨螺絲來組裝。

如圖1、圖2及圖3所示，揭示一種現有的坩堝護框1，是用以放置於一長晶爐內的一承載台上(圖未示)，且該坩堝護框1是圈圍住一石英(quartz)坩堝13。該坩堝護框1包含：四個石墨護板11、多數個石墨螺絲12、一個石墨底護板14及一個石墨頂護板15。

該石墨底護板14是放置於該長晶爐內的承載台(圖未示)上。該等石墨護板11是呈口字型依序相互鄰接，並共同界定出一放置該石英坩堝13的容置空間10。各石墨 護板11沿其一長度方向P具有相反的一第一端面111及一第二端面112，各石墨護板11沿其一厚度方向Q具有相反的一第一表面113及一第二表面114，各石墨護板11沿其一高度方向R還具有一頂面117，且各石墨護板11於其頂面117還插設有多數個限位塊118，各限位塊118是自各石墨護板11的頂面117向上延伸。該石墨頂護板15是放置於該等呈口字型相互鄰接的石墨護板11的頂面117，以整體覆蓋住該容置空間10，且該石墨頂護板15的周緣於對應至各石墨護板11的限位塊118處是形成有多數個限位槽151，用以將該石墨頂護板15限制定位於該等石墨護板11的頂面117。為組裝成該坩堝護框1，提供此等石墨護板11的上游供應商的相關技術人員，則需另外利用鑽頭(drill)與螺絲攻(tap)來對各石墨護板11進行鑽孔及攻牙的程序，才可供該等石墨螺絲12螺接固定該等石墨護板11並完成該坩堝護框1。

因此，各石墨護板11於鄰近其第二端面112處是形成有三個貫孔115，各石墨護板11的該等貫孔115是分別貫穿其第一表面113與第二表面114；此外，各石墨護板11於其第一端面111亦形成有三個螺孔116，且各石墨護板11的該等螺孔116是分別自其第一端面111向內延伸。藉此，使各石墨護板11的貫孔115分別對應面向其所鄰接之石墨護板11的螺孔116，並使該等石墨螺絲12分別對應螺入各相向的貫孔115與螺孔116中，並從而組裝出該坩堝護框1。

為組裝出此種坩堝護框1，上游供應商的相關技術人員不僅需自行對該等石墨護板11進行貫孔及攻牙的程序，才可取得該等貫孔115及該等螺孔116，其製程甚為繁瑣。此外，熟悉長晶技術領域的相關技術人員皆知，此等石墨螺絲12一般是緊密地螺接固定各石墨護板11。當此坩堝護框1處於長晶環境中，該等石墨螺絲12極易因熱脹冷縮的物理現象而產生不可避免的崩裂耗損；因此，該等石墨螺絲12亦成為了長晶製程中不可或缺的耗材。然而，由於此等石墨螺絲12的價格不低，其無形中也造成了長晶廠的成本負擔。

經上述說明可知，改良坩堝護框的細部結構，以簡化坩堝護框的製造程序及組裝程序，並降低長晶廠的耗材成本，是此技術領域的相關技術人員所需改進的課題。

因此，本發明之目的，即在提供一種程序簡化且耗材成本低的坩堝護框的製造方法。

於是本發明坩堝護框的製造方法，包含以下步驟：(a)沿多數護板的一長度方向分別分割各護板，以使各護板分別形成一第一板體及一第二板體，各第一板體沿該長度方向具有相反的一第一端面及一第二端面，且各第一板體沿其護板的一厚度方向具有相反的一第一表面及一第二表面； (b)於各第一板體形成一第一凹槽及一第二凹槽，各第一板體的第一凹槽是自其第一板體的第一端面朝內凹陷，各第一板體的第二凹槽是自其第一板體的第一表面朝其第一板體的第二表面凹陷，並鄰近於其第一板體的第二端面，且各第一板體的第一凹槽及第二凹槽是分別沿其護板的一高度方向，自其第一板體的一頂面朝其第一板體的一底面延伸；(c)分割各第二板體以自各第二板體取出至少一條狀插銷；及(d)使該等第一板體彼此依序鄰接並共同界定出一空間，且各第一板體的第一凹槽是面向其所鄰接之第一板體的第二凹槽，以使各彼此相向的第一凹槽與第二凹槽共同界定出一插銷孔，並使該等條狀插銷分別對應插入該等插銷孔中。

其中，對應位於各插銷孔中的各條狀插銷的一頂面，是相對該等第一板體的頂面高出一高度H。

本發明之功效在於：自各護板截取原物料以作為連接固定各第一板體的條狀插銷，上游供應商無須額外對各第一板體進行貫孔及攻牙等程序，簡化了上游供應商對坩堝護框的製造程序，並降低了長晶廠對坩堝護框的組裝程序及耗材成本。

13‧‧‧坩堝

16‧‧‧頂加熱器

2‧‧‧第一板體

20‧‧‧插銷孔

200‧‧‧空間

21‧‧‧第一端面

22‧‧‧第二端面

23‧‧‧第一表面

24‧‧‧第二表面

25‧‧‧第一凹槽

26‧‧‧第二凹槽

27‧‧‧頂面

28‧‧‧底面

3‧‧‧條狀插銷

30‧‧‧第二板體

4‧‧‧間隙

5‧‧‧護板

6‧‧‧頂護板

61‧‧‧側面

7‧‧‧底護板

X‧‧‧長度方向

Y‧‧‧高度方向

Z‧‧‧厚度方向

H‧‧‧高度

T‧‧‧第一厚度

t‧‧‧第二厚度

θ‧‧‧預定角度

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一立體圖，說明現有的坩堝護框；圖2是一俯視示意圖，說明現有的坩堝護框在移除一個石墨頂護板後的俯視結構；圖3是一立體圖，說明現有的坩堝護框的一石墨護板的細部結構；圖4是一立體圖，說明本發明坩堝護框的製造方法的一較佳實施例的一步驟(a)；圖5是一立體圖，說明本發明該較佳實施例的一步驟(b)；圖6是一立體圖，說明本發明該較佳實施例的一步驟(c)；圖7是一立體圖，說明本發明該較佳實施例於完成一步驟(d)及一步驟(e)後所製得的一坩堝護框；圖8是一局部正視示意圖，說明本發明該較佳實施例的坩堝護框與其上方的一頂加熱器間的關係；圖9是一俯視示意圖，說明本發明該較佳實施例所製得之坩堝護框；及圖10是一局部放大示意圖，說明本發明該坩堝護框的一插銷孔與一條狀插銷間的一間隙。

本發明坩堝護框的製造方法的一較佳實施例，是配合參閱以下圖4至圖9並簡單地說明於下。

步驟(a)：如圖4所示，沿多數護板5的一長度方向X分別分割各護板5，以使各護板5分別形成一第一 板體2及一第二板體30。各第一板體2沿該長度方向X具有相反的一第一端面21及一第二端面22，且各第一板體2沿其護板5的一厚度方向Z具有相反的一第一表面23及一第二表面24。此處需補充說明的是，為簡化圖式，本發明該較佳實施例於圖4~圖6中僅顯示出單一個護板5來輔助說明。

步驟(b)：如圖5所示，於各第一板體2形成一第一凹槽25及一第二凹槽26。各第一板體2的第一凹槽25是自其第一板體2的第一端面21朝內凹陷，各第一板體2的第二凹槽26是自其第一板體2的第一表面23朝其第一板體2的第二表面24凹陷，並鄰近於其第一板體2的第二端面22，且各第一板體2的第一凹槽25及第二凹槽26是分別沿其護板5的一高度方向Y，自其第一板體2的一頂面27朝其第一板體2的一底面28延伸。在本發明該較佳實施例中，各第一板體2的第一凹槽25與第二凹槽26是分別貫穿其第一板體2的頂面27與底面28，但也可不貫穿。

步驟(c)：如圖6所示，沿該護板5的高度方向Y分割各第二板體30，以自各第二板體30取出至少一條狀插銷3。

步驟(d)：如圖7、圖8與圖9所示，使該等第一板體2預先放置於一底護板7上，且使該等第一板體2彼此依序鄰接並共同界定出一容置該石英坩堝13的空間200。各第一板體2的第一凹槽25是面向其所鄰接之第一板體2的第二凹槽26，以使各彼此相向的第一凹槽25與第 二凹槽26共同界定出一插銷孔20，並使該等條狀插銷3分別對應插入該等插銷孔20中；其中，為使得本發明該較佳實施例之各條狀插銷3便於抽取，以利於技術人員組裝拆卸該較佳實施例之坩堝護框，對應位於各插銷孔20中的各條狀插銷3的一頂面，是相對該等第一板體2的頂面27高出一高度H。在本發明該較佳實施例中，該步驟(a)之護板5的數量為四個，且該步驟(d)的該等第一板體2是呈口字型彼此依序鄰接。

此處值得補充說明的是，如圖8所示，本發明該較佳實施例所製得之坩堝護框於實際應用在該長晶爐時，是預先透過一個外部的輸送設備(圖未示)以將組裝有該等第一板體2與該等條狀插銷3的坩堝護框送入該長晶爐(圖未示)內。為了技術人員有足夠的握持面積，及避免該等條狀插銷3頂面干涉到該長晶爐內的一頂加熱器16，較佳地，5mm≦H≦20mm。

參圖9與圖10，各條狀插銷3與其所對應之插銷孔20間形成有一間隙4。當本發明該較佳實施例所製得的坩堝護框處於一長晶環境時，該等間隙4(為方便說明，圖10僅顯示出一個間隙4)可容納各第一板體2與各條狀插銷3因高溫所致的熱脹體積，避免各第一板體2與各條狀插銷3之熱脹體積間的擠壓損耗，有效地延長坩堝護框的使用壽命。

較佳地，再參圖6，各第一板體2沿其護板5的厚度方向Z具有一第一厚度T；各條狀插銷3沿其護板5 的高度方向Y具有一第二厚度t；且T>t。

較佳地，再參圖10，各第一板體2的第一凹槽25是與其第一板體2的第一端面21夾一預定角度θ，自其第一板體2的第一端面21朝內凹陷；各第一板體2的第二凹槽26是與其第一板體2的第一表面23夾該預定角度θ，自其第一板體2的第一表面23朝其第一板體2的第二表面24凹陷；更佳地，該預定角度θ是介於75度至85度之間。在本發明該較佳實施例中，該預定角度θ是趨近80度。當本發明該較佳實施例實際處於高溫的長晶環境，且顯示於圖10右側的第一板體2遭受其左側石英坩堝13(圖未示)所推擠時，該條狀插銷3與該第一板體2的第一表面23所夾的該預定角度θ，可使該條狀插銷3的右側嵌置在該第二凹槽26內，以避免該第一板體2因其左側石英坩堝13的推擠而與該條狀插銷3產生脫落。

再參圖8、圖9與圖10，本發明該較佳實施例之坩堝護框的製造方法還包含一步驟(e)。該步驟(e)是在該等第一板體2的頂面27上放置一個頂護板6，該頂護板6具有四個依序鄰接的側面61，且該頂護板6的每兩相鄰接的側面61處是分別對應裸露出各條狀插銷3。

此處值得一提的是，根據先前技術段所顯示之坩堝護框1與石英坩堝13間的關係可知(如圖1所示)，該坩堝護框1的各護板11高度大於其內部的石英坩堝13，其兩者間存在有一高度差。因此，本發明主要是基於此高度差，自各護板5截取其原物料以取代先前技術所使用的石墨螺 絲12，並利用經截取後的原物料作為連接固定各第一板體2的條狀插銷3。對於上游供應商而言，可省略掉貫孔及攻牙等程序，降低了坩堝護框的製造程序；此外，對於長晶廠而言，不僅節省了石墨螺絲的耗材成本，亦使得組裝程序更為簡化。

綜上所述，本發明坩堝護框的製造方法自各護板5截取原物料以作為連接固定各第一板體2的條狀插銷3，上游供應商無須額外對各第一板體2進行貫孔及攻牙等程序，一方面簡化了上游供應商對坩堝護框的製造程序，並降低長晶廠對坩堝護框的組裝程序及耗材成本，另一方面，該等間隙4可容納各第一板體2與各條狀插銷3因高溫所致的熱脹體積，避免各第一板體2與各條狀插銷3之熱脹體積間的擠壓損耗，有效地延長坩堝護框的使用壽命，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

13‧‧‧坩堝

2‧‧‧第一板體

20‧‧‧插銷孔

200‧‧‧空間

27‧‧‧頂面

3‧‧‧條狀插銷

6‧‧‧頂護板

61‧‧‧側面

7‧‧‧底護板

Claims (8)

1. 一種坩堝護框的製造方法，包含以下步驟：(a)沿多數護板的一長度方向分別分割各護板，以使各護板分別形成一第一板體及一第二板體，各第一板體沿該長度方向具有相反的一第一端面及一第二端面，且各第一板體沿其護板的一厚度方向具有相反的一第一表面及一第二表面；(b)於各第一板體形成一第一凹槽及一第二凹槽，各第一板體的第一凹槽是自其第一板體的第一端面朝內凹陷，各第一板體的第二凹槽是自其第一板體的第一表面朝其第一板體的第二表面凹陷，並鄰近於其第一板體的第二端面，且各第一板體的第一凹槽及第二凹槽是分別沿其護板的一高度方向，自其第一板體的一頂面朝其第一板體的一底面延伸；(c)分割各第二板體以自各第二板體取出至少一條狀插銷；及(d)使該等第一板體彼此依序鄰接並共同界定出一空間，且各第一板體的第一凹槽是面向其所鄰接之第一板體的第二凹槽，以使各彼此相向的第一凹槽與第二凹槽共同界定出一插銷孔，並使該等條狀插銷分別對應插入該等插銷孔中；其中，對應位於各插銷孔中的各條狀插銷的一頂面，是相對該等第一板體的頂面高出一高度H。
2. 如請求項1所述的坩堝護框的製造方法，其中，5 mm≦H≦20 mm。
3. 如請求項1所述的坩堝護框的製造方法，其中，各第一板體沿其護板的厚度方向具有一第一厚度T，各條狀插銷沿其護板的高度方向具有一第二厚度t，且T>t。
4. 如請求項1所述的坩堝護框的製造方法，其中，各條狀插銷與其所對應之插銷孔間形成有一間隙。
5. 如請求項1所述的坩堝護框的製造方法，其中，該步驟(a)之護板的數量為四個，且該步驟(d)的該等第一板體是呈口字型彼此依序鄰接。
6. 如請求項5所述的坩堝護框的製造方法，其中，各第一板體的第一凹槽是與其第一板體的第一端面夾一預定角度，自其第一板體的第一端面朝內凹陷，各第一板體的第二凹槽是與其第一板體的第一表面夾該預定角度，自其第一板體的第一表面朝其第一板體的第二表面凹陷。
7. 如請求項6所述的坩堝護框的製造方法，其中，該預定角度是介於75度至85度之間。
8. 如請求項5所述的坩堝護框的製造方法，還包含一步驟(e)，該步驟(e)是在該等第一板體的頂面上放置一個頂護板，該頂護板具有四個依序鄰接的側面，且該頂護板的每兩相鄰接的側面處是分別對應裸露出各條狀插銷。