一種生長藍寶石用新型發(fā)熱體的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種生長藍寶石用新型發(fā)熱體，包括多根鎢棒，所述鎢棒為L形，多根所述鎢棒排列成上部敞口的加熱筒，在所述加熱筒頂部通過法蘭將多根所述鎢棒一端固定，在所述加熱筒底部，通過支撐環(huán)將所述鎢棒的另一端進行固定。本發(fā)明所公開的一種生長藍寶石用新型發(fā)熱體，結構設計簡單合理，有效的成倍提高加熱效率，即降低功耗，更重要的是能無論在生長不同階段都能高效的提供核實且穩(wěn)定的橫向梯度和徑向梯度，從而為生長大尺寸晶體提供了較好的熱場條件和晶體的品質保障。同時固定時采用鎢螺栓緊固，組裝與拆卸時機械化簡單、方便，尤其是在使用一定時間后不會因一組損壞而無法更換而影響發(fā)熱體的使用壽命。
【專利說明】
一種生長藍寶石用新型發(fā)熱體
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及藍寶石晶體生長設備和熱場設計技術領域，特別涉及一種生長藍寶石用新型發(fā)熱體。
【背景技術】
[0002]目前，藍寶石晶體行業(yè)均已45-100KG級規(guī)格的晶體進行量產，生長出來的晶體毛坯只能用于2英寸和4英寸襯底，隨著市場經濟的嚴重下行，襯底價格遠遠低于制造成本，企業(yè)為了尋求生存和提高自身競爭力，開發(fā)200KG級以上晶體并投入量產是目前唯一的出路。藍寶石材料應用端，其一 LED市場需求處于飽和狀態(tài)，但是大尺寸襯底有較大需求，包括國外市場的需求;其二消費類電子產品如手機面板及表鏡等應用需求也處于飽和狀態(tài);其三軍工應用市場需求廣泛且利潤較高，但對其產品質量及尺寸要求非常高，因此各企業(yè)不斷向研究與生產大尺寸晶體方面為技術導向。
[0003]高品質的藍寶石晶體需要一個較好且穩(wěn)定的軸向梯度和徑向梯度。藍寶石長晶熱場主要是由一定直徑、且異形的電阻絲組裝而成的發(fā)熱體提供熱量，因此發(fā)熱體的結構設計是否能滿足熱量且穩(wěn)定的橫向與徑向梯度成為關健。目前傳統(tǒng)的發(fā)熱體直徑設計尤其是底部發(fā)熱絲的縱橫交錯設計只能滿足小尺寸10kg級以下的晶體的生長。關于200KG以上晶體的生長若沿用傳統(tǒng)設計理論及梯度結構的設計不能生長出良率高且低位錯品質較高的晶體.如圖1所示，傳統(tǒng)設計及實施方案中采用直徑8mm以上鎢棒I作電阻絲;鎢棒I的R角2為直角，通過2個半圓銅法蘭，多組U型鎢棒I的兩端分別固定在2個半圓銅法蘭上，如圖2所示，傳統(tǒng)發(fā)熱體底部通過鎢制半圓環(huán)3對稱放置中間，同時用鎢絲繩4捆綁固定，發(fā)熱體底部結構設計采用縱橫交錯方式，通過以上方式便構成了寶石爐的加熱結構。
[0004]現(xiàn)有的傳統(tǒng)設計結構在使用過程中存在以下缺點:鎢棒采用8mm以上在同等級別晶體設計的發(fā)熱體使用之后發(fā)熱效率不高;底部結構設計縱橫交錯從結構上形成了較多空區(qū)，這樣是底部發(fā)熱極不均勻，導致熱場的徑向梯度難以達到要求，尤其是生長時隨功率的下降及晶體重量的增加，徑向梯度的穩(wěn)定性難以保障。
[0005]現(xiàn)有傳統(tǒng)設計采用單組整體U型鎢棒且上下交錯組裝，在使用過程中若一組損壞更換時需要拆下其他組才能取出，因鎢材質制品硬且脆的特性更換極不方便容易損壞其他組鎢棒造成生產成本增加。
[0006]現(xiàn)有傳統(tǒng)設計一旦尺寸過大底部交錯的鎢棒極易變形導致接觸使底部局部發(fā)熱量發(fā)生變化從而影響發(fā)熱量的一致性。
[0007]因此，針對上述情況，如何改進及開發(fā)一種新型發(fā)熱體，為生長直徑400mm或以上藍寶石晶體提供優(yōu)異的加熱效率、優(yōu)異的橫向與徑向梯度、包括使用更換方便安全成為本行業(yè)工程技術人員必須攻克的技術難題。

【發(fā)明內容】

[0008]為解決現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明提供了一種結構簡單、維修方便、加熱均勻的為生長400mm或以上藍寶石晶體用的新型發(fā)熱體。
[0009]本發(fā)明的目的通過以下技術方案來具體實現(xiàn):
一種生長藍寶石用新型發(fā)熱體，包括多根鎢棒，所述鎢棒為L形，多根所述鎢棒排列成上部敞口的加熱筒，在所述加熱筒頂部通過法蘭將多根所述鎢棒一端固定，在所述加熱筒底部，通過支撐環(huán)將所述鎢棒的另一端進行固定，所述鎢棒在所述加熱筒底部無交錯放射性分布。
[0010]進一步地，所述加熱筒底部為多層。
[0011]進一步地，相鄰兩層加熱筒底部之間距離為15-20_。
[0012]進一步地，在所述相鄰兩側加熱筒底部之間設置有支撐限位桿。
[0013]進一步地，所述法蘭為對稱開口的銅法蘭。
[0014]進一步地，在所述法蘭端面上設置有法蘭安裝孔，所述鎢棒端部設置在所述法蘭安裝孔中，在所述法蘭側壁上設置有與所述法蘭安裝孔相通的固定孔，在所述固定孔中設置有固定螺絲。
[0015]進一步地，所述支撐環(huán)為支撐鎢環(huán)。
[0016]進一步地，在所述支撐環(huán)外壁側面設置有支撐環(huán)安裝孔，所述鎢棒端部設置在所述支撐環(huán)安裝孔中，在所述支撐環(huán)端面上設置有與所述安裝孔相通的固定孔，在所述固定孔中設置有固定鎢螺栓。
[0017]進一步地，多根所述鎢棒沿所述加熱筒圓周均勻排列。
[0018]進一步地，所述鎢棒直徑為5-6mm，R角大于30。
[0019]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明所公開的一種生長藍寶石用新型發(fā)熱體，通過鎢棒直徑的控制從而適當增加電阻及鎢棒組數(shù)組成的側熱屏，加上底部采用鎢環(huán)連接，鎢棒采用放射型，平面分布均衡無死角。設計大尺寸采用多層結構形成的底部熱屏在晶體生長時可以有效的成倍提高加熱效率，即降低功耗，更重要的是能無論在生長不同階段都能高效的提供核實且穩(wěn)定的橫向梯度和徑向梯度，從而為生長大尺寸晶體提供了較好的熱場條件和晶體的品質保障。
[0020]本發(fā)明提供的L型鎢棒在設計R角處弧度的改進由傳統(tǒng)接近直角的設計改為接近圓弧的調整，大大改善了鎢棒該處在使用的過程中應力能均勻的釋放，防止鎢棒的斷裂。
[0021]本發(fā)明采用的L型鎢棒且平面分布，連接方式采用鎢環(huán)連接，同時固定時采用鎢螺栓緊固，組裝與拆卸時機械化簡單、方便，尤其是在使用一定時間后不會因一組損壞而無法更換而影響發(fā)熱體的使用壽命。
[0022]本發(fā)明采用的鎢環(huán)對底部鎢環(huán)進行固定與支撐，加上采用多層后層與層之間用鎢螺桿支撐與限位，組裝和更換組件時省時、安全方便，從根本上解決了底部熱屏鎢棒變形從而導致局部熱量變化使發(fā)熱不均影響梯度變化。
[0023]底部采用放射型平面分布、設計大尺寸時采用多層放射性平面分布、包括采用獨特的鎢環(huán)組合對多組鎢棒進行固定、限位、支撐，與傳統(tǒng)設計的發(fā)熱體底部交錯結構相比發(fā)熱量更充分、均勻，整個底部形成放射網狀無死角這樣給底部徑向溫度的穩(wěn)定提供了先決條件。
[0024]由此可見本發(fā)明所提供的生長大尺寸藍寶石用的放射型發(fā)熱體包括根據更大尺寸采用多層結構，能為該級別寶石爐提供充足的熱源和核實穩(wěn)定的生長梯度，同時還能因涉及機械化可操作性極強，使我們的發(fā)熱體使用壽命得到提高從而降低企業(yè)鎢鉬損耗成本。
【附圖說明】
[0025]圖1為現(xiàn)有技術中發(fā)熱體單組U形鎢棒結構示意圖；
圖2為現(xiàn)有技術中發(fā)熱體底部結構示意圖；
圖3為本發(fā)明所公開的生長藍寶石用新型發(fā)熱體主視圖；
圖4為本發(fā)明所公開的生長藍寶石用新型發(fā)熱體仰視圖；
圖5為本發(fā)明所公開的生長藍寶石用新型發(fā)熱體中單組L形鎢棒結構示意圖；
其中:
1-U形鎢棒、2-U型鎢棒R角、3-鎢制半圓環(huán)、4-鎢絲繩、5-L形鎢棒、6-銅法蘭、7-固定螺絲、8-第一支撐鎢環(huán)、9-第二支撐鎢環(huán)、10-鎢螺栓、11-支撐限位桿。
【具體實施方式】
[0026]下面結合具體實施例對本發(fā)明【具體實施方式】進行詳細說明。
[0027]如圖3、4所示，一種生長藍寶石用新型發(fā)熱體，包括多根L形的鎢棒5，所述鎢棒5直徑為5-6mm，R角大于30。多根所述媽棒5排列成上部敞口的加熱筒，多根所述媽棒5沿所述加熱筒圓周均勻排列。在所述加熱筒頂部通過法蘭6將多根所述鎢棒5—端固定，所述法蘭6為對稱開口的銅法蘭。在所述法6蘭端面上設置有法蘭安裝孔，所述鎢棒5端部設置在所述法蘭安裝孔中，在所述法蘭6側壁上設置有與所述法蘭安裝孔相通的固定孔，在所述固定孔中設置有固定螺絲7。
[0028]在所述加熱筒底部，通過支撐環(huán)將所述鎢棒5的另一端進行固定。所述支撐環(huán)為支撐鎢環(huán)，所述支撐環(huán)外壁側面設置有支撐環(huán)安裝孔，所述鎢棒5端部設置在所述支撐環(huán)安裝孔中，在所述支撐環(huán)端面上設置有與所述安裝孔相通的固定孔，在所述固定孔中設置有固定鎢螺栓10。所述加熱筒底部為兩層，相鄰兩層加熱筒底部之間距離為15-20mm，在所述相鄰兩側加熱筒底部之間設置有支撐限位桿11。
[0029]本發(fā)明公開的一種用于生長大尺寸藍寶石用發(fā)熱體，采用小直徑多組鎢棒5作電阻絲能成倍提高發(fā)熱效率;底部呈八爪式密集分布且采用單層或多層分布，能構建出合適且穩(wěn)定的徑向梯度，采用L型鎢棒5運用拼接方式形成回路使我們在組裝和更換過程中更方便;底部多層之間采用螺桿支撐，使其不會變形。
[0030]為理解上述效果，下面對本發(fā)明技術發(fā)案進行進一步說明:
本發(fā)熱體整體結構呈筒狀，具體由沿徑向設置的2個開口半圓銅法蘭6作為電極，在銅法蘭6上沿圓周方向安裝有多組L型鎢棒5形成側熱屏，底部通過支撐鎢環(huán)8、9與銅法蘭6上的L型鎢棒5拼接形成回路即底部熱屏。
[0031]所述的側熱屏是通過L型鎢棒5在銅法蘭6上分別沿圓周方向等均分布形成，若設計更大直徑的發(fā)熱體則安裝時將部分鎢棒5等均分但高度不一在底部形成2層或多層。
[0032]所述底部熱屏的鎢棒5沿圓周方向呈放射型分布。且所述鎢環(huán)8、9利用安裝孔及緊固螺栓將底部鎢棒5固定并連接成整理，設計雙層或以上則同樣用此方式連接固定，層與層之間在鎢環(huán)加工通孔用支撐限位桿11進行支撐與限位，支撐限位桿11可以是螺栓。
[0033]所述的銅法蘭6由紫銅加工而成，法蘭6呈對稱開口狀，法蘭6的上端面沿圓周方向設計多組通孔用于安裝L型鎢棒5頭部;法蘭6外徑側面對應上端面安裝孔設計固定孔并攻牙，用不銹鋼螺絲7將鎢棒5固定在法蘭6上。
[0034]如圖5所示，所述的L型鎢5棒直徑設計控制在5-6mm，鎢棒R角設計大于30，根據晶體尺寸所需發(fā)熱量設計多組或多層結構，層與層之間保持15-20mm高度間隙。
[0035]所述鎢環(huán)，分為第一支撐鎢環(huán)8和第二支撐鎢環(huán)9，第二支撐鎢環(huán)9尺寸設計比第一支撐鎢環(huán)8要大，鎢環(huán)外徑側面設計支撐環(huán)安裝孔，數(shù)量與法蘭安裝孔相等。第二支撐鎢環(huán)9在其外徑側面同樣設計固定孔，但固定孔不用打穿，深度與L型鎢棒末端保持緊配，同時在鎢環(huán)的上端面與鎢環(huán)的固定孔對應設計緊固孔并攻牙，然后用螺絲壓緊，螺絲材質為鎢質，若設計多層則另層也按此料件及方法與固定，同時設計多層時，層與層之間的上下鎢環(huán)分別設計通孔，通孔與固定鎢棒孔錯位，然后用一定高度直徑的螺桿進行支撐與固定。
[0036]最后應說明的是:以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種生長藍寶石用新型發(fā)熱體，包括多根鎢棒，其特征在于:所述鎢棒為L形，多根所述鎢棒排列成上部敞口的加熱筒，在所述加熱筒頂部通過法蘭將多根所述鎢棒一端固定，在所述加熱筒底部，通過支撐環(huán)將所述鎢棒的另一端進行固定，所述鎢棒在所述加熱筒底部無交錯放射性分布。2.根據權利要求1所述的一種生長藍寶石用新型發(fā)熱體，其特征在于:所述加熱筒底部為多層。3.根據權利要求2所述的一種生長藍寶石用新型發(fā)熱體，其特征在于:相鄰兩層加熱筒底部之間距離為15-20mm。4.根據權利要求2或3所述的一種生長藍寶石用新型發(fā)熱體，其特征在于:在所述相鄰兩側加熱筒底部之間設置有支撐限位桿。5.根據權利要求1所述的一種生長藍寶石用新型發(fā)熱體，其特征在于:所述法蘭為對稱開口的銅法蘭。6.根據權利要求1或5所述的一種生長藍寶石用新型發(fā)熱體，其特征在于:在所述法蘭端面上設置有法蘭安裝孔，所述鎢棒端部設置在所述法蘭安裝孔中，在所述法蘭側壁上設置有與所述法蘭安裝孔相通的固定孔，在所述固定孔中設置有固定螺絲。7.根據權利要求1所述的一種生長藍寶石用新型發(fā)熱體，其特征在于:所述支撐環(huán)為支撐鎢環(huán)。8.根據權利要求1或7所述的一種生長藍寶石用新型發(fā)熱體，其特征在于:在所述支撐環(huán)外壁側面設置有支撐環(huán)安裝孔，所述鎢棒端部設置在所述支撐環(huán)安裝孔中，在所述支撐環(huán)端面上設置有與所述安裝孔相通的固定孔，在所述固定孔中設置有固定鎢螺栓。9.根據權利要求1所述的一種生長藍寶石用新型發(fā)熱體，其特征在于:多根所述鎢棒沿所述加熱筒圓周均勻排列。10.根據權利要求1所述的一種生長藍寶石用新型發(fā)熱體，其特征在于:所述鎢棒直徑為5_6mm，R角大于30。
【文檔編號】C30B11/00GK106012015SQ201610568468
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月19日
【發(fā)明人】李濤, 柳井忠, 黃小衛(wèi), 柳祝平
【申請人】石河子市鑫磊光電科技有限公司