生長c偏m向藍寶石單晶的泡生法單晶爐結構的制作方法
【專利說明】
[0001](一)
技術領域
[0002]本實用新型涉及一種藍寶石單晶爐結構，具體涉及一種生長C偏M向藍寶石單晶的泡生法單晶爐結構。
[0003](二)
【背景技術】
[0004]在消費類電子產品市場，藍寶石最初被用在一些尺寸較小的產品方面，如手表表鏡、銷售點窗口、相機鏡頭蓋、指紋識別窗口等。隨著手機觸摸屏的普及，人們對手機屏的耐劃傷能力要求更高。藍寶石作為莫氏硬度僅次于金剛石的材料，具有硬度高、耐腐蝕、光透過性好等優(yōu)點，成為手機屏材料的優(yōu)選材料之一。2013年，蘋果與GTAT公司合作建立藍寶石長晶廠，給市場提供了將在iphone6上使用藍寶石手機屏應用的信號。雖然最終合作宣告失敗，iphone6也沒有如預期那樣采用藍寶石手機屏，但仍不排除藍寶石在手機屏方面大量應用的可能，而且，目前已有一些手機型號上開始少量使用藍寶石手機屏，如金立、華為、vivo 等。
[0005]藍寶手機屏能否廣泛應用，一方面取決于長晶企業(yè)能否提供足夠多的符合手機屏要求的晶體材料，另一方面取決于手機屏加工制造成本及成品率。藍寶石硬度高，存在難加工、成品率低、加工成本高的問題。人們在生產實踐過程中發(fā)現(xiàn)，藍寶石的C偏M的某個方向硬度較低，尤其是C偏M45。時硬度更低，更容易切割。由于泡生法梨形晶體中心部分直徑大約20~40mm圓柱范圍內氣泡及藍云等缺陷比例較高，因此，用傳統(tǒng)沿A向生長的藍寶石晶錠加工A向晶塊時，晶體中心部位加工出來的2~4根晶塊由于整根包含氣泡及藍云等缺陷全部成為不合格晶塊，極大地降低了晶體材料利用率，進而增加了手表表鏡、手機屏等產品的生產成本。但是，如果能夠直接沿著C偏M向生長晶體，由于A向位于圓柱晶體的側面，缺陷部分可以通過切割截去，就可以避免整根晶塊不合格，從而可以提高晶體出材率，降低生產成本。另一方面，即使不考慮泡生法梨形晶體的中心部分缺陷，將A向由端面改到晶體側面，經(jīng)實際測算也可以直接提高晶體出材率。
[0006]然而，由于C偏M向晶體結構對稱性差，容易出現(xiàn)斜肩、粘禍等問題，晶體生長成品率較低，同時也會影響晶體的出材率。
[0007](三)

【發(fā)明內容】

[0008]本實用新型是在前期授權專利號ZL200920100239.0中公布的冷心放肩微量提拉法藍寶石單晶生長爐結構的基礎上，通過對單晶爐熱場結構進行改進，以形成適于生C偏M向藍寶石晶體的單晶爐結構。
[0009]本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的:它包括籽晶桿換熱器1、上隔熱屏2、電極3、加熱體4、側隔熱屏、坩禍蓋8、坩禍9、鎢盤10、支柱11、下隔熱屏12及底部保溫磚結構13，籽晶夾14固定在籽晶桿換熱器I上，上隔熱屏2設置在加熱體4上方，電極3設置在上隔熱屏2兩側上方，側隔熱屏設置在加熱體4外側，下隔熱屏12設置在加熱體4下方，藍寶石單晶15設置在坩禍9內，坩禍9設置在加熱體4內，鎢盤10設置在坩禍9下方，支柱11連接鎢盤10，側隔熱屏由順次設置的鉬筒5、保溫磚層6、保溫填料層7組成。
[0010]本實用新型在原有單晶爐基礎上，針對C偏M向晶體的生長特點及對溫場的要求，對單晶爐籽晶桿熱交換器、側隔熱屏、下隔熱屏及支柱結構進行調整，形成適于非常規(guī)、對稱性差C偏M向藍寶石單晶生長的熱場結構。
[0011]本實用新型還有這樣一些特征:
[0012]1、所述的藍寶石單晶的生長方向為C偏M向I °~89 °。
[0013]2、所述的籽晶桿熱換器I的冷卻水管原來的2分水管調整為4分水管，增大籽晶桿換熱器冷卻能力及調節(jié)范圍。
[0014]3、所述的側隔熱屏鉬筒5采用多層鉬筒。
[0015]4、所述的側隔熱屏內層為5~12層，厚度0.3~2mm的多層鉬筒，中間保溫磚層6為厚度20~100mm的氧化鋯、氧化鎂或氧化鋁纖維磚拼接結構，保溫磚層外為厚度20~70mm的氧化鋁球保溫填料。
[0016]5、所述的單晶爐結構，根據(jù)所生長晶體重量，支柱直徑50~120mm，高度270~450mm。支柱與鎢盤接觸一側有直徑5~40mm，深度20~100mm的盲孔。
[0017]6、所述的下隔熱屏12為7~25層鉬片，厚度l~4mm。
[0018]本實用新型的有益效果有:
[0019]該爐體結構保溫效果好、冷心居中，溫場穩(wěn)定、溫度梯度合理、生長出的C偏M向藍寶石單晶內部缺陷少，熱應力小。
[0020]1、側隔熱屏在原來鉬筒與保溫填料間增加了保溫磚結構，該設計減小了徑向的熱量流失，有利于保證熱場的對稱性，防止晶體因各方向生長速度不一致導致的斜肩、粘禍問題，提高晶體生長成品率。
[0021]2、側隔熱屏中以保溫磚結構代替部分鉬屏，可以降低因鉬屏變形導致熱場失穩(wěn)的風險，提高了熱場材料的使用壽命。
[0022]3、籽晶桿熱換器換熱能力的提高，可增大晶體放肩階段生長界面的溫度梯度，減少晶體斜肩的幾率，提尚晶體出材率。
[0023]4、減少下隔熱屏層數(shù)及降低支柱高度，可減小熱場在軸向上的溫度梯度，有效避免了 C偏M向藍寶石單晶的結構不對稱帶來的晶體偏心問題。另外，增加支柱直徑，也就相當于增加爐體底部中心的散熱能力，增大晶體生長后期的界面凸出率，減少晶體內部缺陷。
[0024]5、該單晶爐結構保溫效果好，可減少電力消耗，降低晶體生長成本。
[0025](四)
【附圖說明】
[0026]圖1為本實用新型結構示意圖。
[0027](五)
【具體實施方式】
[0028]下面以32kg單晶爐，生長C偏M45。藍寶石單晶為例，結合附圖對本實用新型進行詳細說明。圖1為C偏M向藍寶石單晶生長用單晶爐熱場結構示意圖，主要包括籽晶桿換熱器1、上隔熱屏2、電極3、加熱體4、側隔熱屏中鉬筒5、保溫磚層6、保溫填料層7、坩禍蓋8、坩禍9、鎢盤10、支柱11、下隔熱屏12及底部保溫磚結構13。籽晶夾14固定在籽晶桿換熱器I上，上隔熱屏2設置在加熱體4上方，電極3設置在上隔熱屏2兩側上方，側隔熱屏設置在加熱體4外側，下隔熱屏12設置在加熱體4下方，藍寶石單晶15設置在坩禍9內，坩禍9設置在加熱體4內，鎢盤10設置在坩禍9下方，支柱11連接鎢盤10，側隔熱屏由順次設置的鉬筒5、保溫磚層6、保溫填料層7組成。根據(jù)晶體生長速度調節(jié)籽晶桿換熱器的換熱參數(shù)，進行晶體生長，最終形成藍寶石單晶15。
[0029]32kgC偏M45。藍寶石單晶側隔熱屏中鉬筒5為6層，靠近發(fā)熱體的兩層厚度為2_，其余四層為0.5_。保溫磚6采用氧化鋁纖維磚拼接結構，厚度為40_。外部為氧化鋁球保溫填料層7厚度為30_。為適當增加爐體底部散熱能力，下隔熱屏12由8層2_厚鉬片組成。支柱11的直徑為75臟，高度270臟，盲孔直徑6mm，深度30mmo
【主權項】
1.一種生長C偏M向藍寶石單晶的泡生法單晶爐結構，其特征在于它包括籽晶桿換熱器、上隔熱屏、電極、加熱體、側隔熱屏、坩禍蓋、坩禍、鎢盤、支柱、下隔熱屏及底部保溫磚結構，籽晶夾固定在籽晶桿換熱器上，上隔熱屏設置在加熱體上方，電極設置在上隔熱屏兩側上方，側隔熱屏設置在加熱體外側，下隔熱屏設置在加熱體下方，藍寶石單晶設置在坩禍內，坩禍設置在加熱體內，鎢盤設置在坩禍下方，支柱連接鎢盤，側隔熱屏由順次設置的鉬筒、保溫磚層、保溫填料層組成。2.根據(jù)權利要求1所述的一種生長C偏M向藍寶石單晶的泡生法單晶爐結構，其特征在于所述的籽晶桿熱換器的冷卻水管原來的2分水管調整為4分水管。3.根據(jù)權利要求2所述的一種生長C偏M向藍寶石單晶的泡生法單晶爐結構，其特征在于所述的側隔熱屏中鉬筒采用多層鉬筒。4.根據(jù)權利要求3所述的一種生長C偏M向藍寶石單晶的泡生法單晶爐結構，其特征在于所述的側隔熱屏鉬筒為5~12層，厚度0.3~2mm的多層鉬筒，中間保溫磚層為厚度20~100mm的氧化鋯、氧化鎂或氧化鋁纖維磚拼接結構，保溫磚層外為厚度20~70_的氧化鋁球保溫填料。5.根據(jù)權利要求4所述的一種生長C偏M向藍寶石單晶的泡生法單晶爐結構，其特征在于所述的支柱直徑50~120mm，高度270~450mm，支柱與鎢盤接觸一側有直徑5~40mm，深度20~100mm的盲孔。6.根據(jù)權利要求5所述的一種生長C偏M向藍寶石單晶的泡生法單晶爐結構，其特征在于所述的下隔熱屏為7~25層鉬片，厚度1~4_。
【專利摘要】本實用新型提供了一種生長C偏M向藍寶石單晶的泡生法單晶爐結構，它包括籽晶桿換熱器、上隔熱屏、電極、加熱體、側隔熱屏、坩堝蓋、坩堝、鎢盤、支柱、下隔熱屏及底部保溫磚結構，籽晶夾固定在籽晶桿換熱器上，上隔熱屏設置在加熱體上方，電極設置在上隔熱屏兩側上方，側隔熱屏設置在加熱體外側，下隔熱屏設置在加熱體下方，藍寶石單晶設置在坩堝內，坩堝設置在加熱體內，鎢盤設置在坩堝下方，支柱連接鎢盤，側隔熱屏由順次設置的鉬筒、保溫磚層、保溫填料層組成。本實用新型在原有單晶爐基礎上，針對C偏M向晶體的生長特點及對溫場的要求，對單晶爐籽晶桿熱交換器、側隔熱屏、下隔熱屏及支柱結構進行調整，形成適于非常規(guī)、對稱性差C偏M向藍寶石單晶生長的熱場結構。
【IPC分類】C30B17/00, C30B29/20
【公開號】CN204874816
【申請?zhí)枴緾N201520409537
【發(fā)明人】左洪波, 楊鑫宏, 張學軍, 李鐵
【申請人】哈爾濱奧瑞德光電技術有限公司
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年6月15日