一種可變電極晶體生長爐的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種可變電極晶體生長爐，包括：爐筒，頂部具有爐筒口；大蓋，固定在所述爐筒口上，所述大蓋具有大蓋口；小蓋，緊固在所述大蓋口上；爐體電極，位于所述爐筒中且固定在所述大蓋上，所述爐筒、大蓋、小蓋以及爐體電極中均設置有循環(huán)水通道。所述爐體電極包括一爐體整圓環(huán)電極和兩個爐體半圓環(huán)電極，所述可變電極晶體生長爐還包括加熱棒電極和加熱棒。加熱棒半圓環(huán)電極上均布分布所述加熱棒，加熱棒穿過但不接觸本側加熱棒半圓環(huán)電極下絕緣材料、加熱棒整圓環(huán)電極，彎折回對側加熱棒半圓環(huán)電極下方的加熱棒整圓環(huán)電極上。本實用新型通過爐體、大蓋、小蓋以及爐體電極之間的安裝連接，使整個晶體生長爐實現密封狀態(tài)，為生長爐中溫場的穩(wěn)定提供保障。
【專利說明】
一種可變電極晶體生長爐
技術領域
[0001]本實用新型涉及與單晶生長相關的加熱裝置，特別是涉及一種可變電極晶體生長爐。
【背景技術】
[0002]藍寶石具有多種優(yōu)異性能，被廣泛地應用于國防、科研和民用的許多領域。近年來，隨著LED產業(yè)的發(fā)展藍寶石作為其商業(yè)化可行性最好的襯底材料，其應用市場急劇膨脹。如何精確可控地生長藍寶石晶體一直是晶體生長研究人員關注的課題。目前，生長高質量、大尺寸藍寶石晶體的方法主要包括:提拉法、泡生法、溫梯法、熱交換法等。
[0003]其中，泡生法(Kyropoulos method)是一種從恪融液體中生長單晶體的晶體生長法，其被廣泛應用于藍寶石單晶的生長，是目前公認的藍寶石產出品質最好、成品率最高的寶石生長方式。但是，由于爐內為2000攝氏度以上高溫，故對晶體生長爐加熱裝置的發(fā)熱效率、變形量、使用壽命有較高的要求。
[0004]為了更好滿足生長溫場設計的需要，多種選擇方案中選定最適合的方案時加熱棒的粗細、根數、串并聯各種靈活改變方式很重要。
[0005]加熱器、保溫材料等耗材存在制作工藝復雜，成本較高的問題，加熱器由于高溫和自身結構原因易發(fā)生變形、老化問題，降低了溫場溫度梯度的穩(wěn)定性，對產品質量產生不良影響。另外，爐筒和蓋體以及電極之間的可靠安裝也是保證產品質量的關鍵。因此，在目前的藍寶石晶體生長行業(yè)中，穩(wěn)定可靠的晶體生長爐成為產品質量成敗的的重要因素。
【實用新型內容】
[0006]鑒于以上所述現有技術的缺點，本實用新型的目的在于提供一種可變電極晶體生長爐，用于解決現有技術的晶體生長爐中溫場的結構以及熱不夠穩(wěn)定的問題。
[0007]為實現上述目的及其他相關目的，本實用新型提供一種可變電極晶體生長爐，所述晶體生長爐至少包括:
[0008]爐筒，頂部具有爐筒口；
[0009]大蓋，固定在所述爐筒口上，所述大蓋具有大蓋口；
[0010]小蓋，緊固在所述大蓋口上；
[0011]爐體電極，位于所述爐筒中且固定在所述大蓋上，所述爐筒、大蓋、小蓋以及爐體電極中均設置有循環(huán)水通道。
[0012]優(yōu)選地，所述小蓋上設置有籽晶桿通過孔和觀察孔。
[0013]優(yōu)選地，所述大蓋通過密封膠圈密封固定在所述爐筒口上。
[0014]優(yōu)選地，所述小蓋通過緊固螺栓和密封膠圈緊固在所述大蓋口上。
[0015]優(yōu)選地，所述爐體電極包括一爐體整圓環(huán)電極和兩個爐體半圓環(huán)電極，所述兩個爐體半圓環(huán)電極非接觸地設置在爐體整圓環(huán)電極的上方。
[0016]優(yōu)選地，所述爐體電極上設置有固定柱，所述固定柱上設置有卡槽，所述固定柱中設置有循環(huán)水通道，所述爐體電極通過所述卡槽固定在所述大蓋上。
[0017]優(yōu)選地，所述爐筒中還設置有加熱棒電極和多根加熱棒，所述加熱棒電極包括一加熱棒整圓環(huán)電極和兩個加熱棒半圓環(huán)電極，所述兩個加熱棒半圓環(huán)電極設置在加熱棒整圓環(huán)電極的上方，所述兩個加熱棒半圓環(huán)電極和加熱棒整圓環(huán)電極之間通過絕緣隔板隔斷，所述兩個加熱棒半圓環(huán)電極分別作為第一半圓環(huán)電極和第二半圓環(huán)電極，所述多根加熱棒分列成第一組加熱棒和第二組加熱棒，所述第一組加熱棒和第二組加熱棒中的加熱棒按以下連接方式交替地連接在所述加熱棒整圓環(huán)電極和兩個加熱棒半圓環(huán)電極上:
[0018]所述第一組加熱棒中的加熱棒的一端與所述第一半圓環(huán)電極連接固定，另一端不接觸地依次穿過所述第一半圓環(huán)電極上方的所述絕緣隔板和加熱棒整圓環(huán)電極并經彎折后與所述第二半圓環(huán)電極上方的所述加熱棒整圓環(huán)電極連接固定；
[0019]所述第二組加熱棒中的加熱棒的一端與所述第一半圓環(huán)電極上方的所述加熱棒整圓環(huán)電極連接固定，另一端經彎折后不接觸地依次穿過所述第二半圓環(huán)電極上方的所述加熱棒整圓環(huán)電極和絕緣隔板并與所述第二半圓環(huán)電極連接固定。
[0020]優(yōu)選地，所述第一組加熱棒和第二組加熱棒之間交互等距分布。
[0021]優(yōu)選地，所述加熱棒與所述加熱棒整圓環(huán)電極之間通過螺紋銷子夾緊固定。
[0022]優(yōu)選地，所述加熱棒在垂直方向上等距均布防變形固定環(huán)，所述固定環(huán)與加熱棒之間通過焊接固定。
[0023]如上所述，本實用新型的可變電極晶體生長爐，包括:爐筒，頂部具有爐筒口；大蓋，固定在所述爐筒口上，所述大蓋具有大蓋口；小蓋，緊固在所述大蓋口上；爐體電極，位于所述爐筒中且固定在所述大蓋上，所述爐筒、大蓋、小蓋以及爐體電極中均設置有循環(huán)水通道。所述爐體電極包括一爐體整圓環(huán)電極和兩個爐體半圓環(huán)電極，所述可變電極晶體生長爐還包括加熱棒電極和加熱棒。加熱棒半圓環(huán)電極上均布分布所述加熱棒，加熱棒穿過但不接觸本側加熱棒半圓環(huán)電極下絕緣材料、加熱棒整圓環(huán)電極，彎折回對側加熱棒半圓環(huán)電極下方的加熱棒整圓環(huán)電極上。本實用新型通過爐筒、大蓋、小蓋以及爐體電極之間的安裝連接，使整個晶體生長爐實現密封狀態(tài)，為生長爐中溫場的穩(wěn)定提供保障。
【附圖說明】
[0024]圖1為本實用新型可變電極晶體生長爐的整體結構示意圖。
[0025]圖2為本實用新型加熱棒在加熱棒整圓環(huán)電極和兩個加熱棒半圓環(huán)電極上的設置結構示意圖。
[0026]圖3為本實用新型兩個爐體半圓環(huán)電極的結構俯視圖。
[0027]圖4為本實用新型爐體整圓環(huán)電極的結構俯視圖。
[0028]圖5為本實用新型爐體整圓環(huán)電極和兩個爐體半圓環(huán)電極的結構俯視圖。
[0029]圖6為本實用新型爐體整圓環(huán)電極和兩個爐體半圓環(huán)電極的結構側視圖。
[0030]圖7為本實用新型可變電極晶體生長爐中設置有加熱器及加熱器電極的整體結構示意圖。
[0031]元件標號說明
[0032]I加熱棒半圓環(huán)電極
[0033]Ia第一半圓環(huán)
[0034]Ib第二半圓環(huán)
[0035]2絕緣隔板
[0036]3加熱棒整圓環(huán)電極
[0037]4加熱棒
[0038]5固定環(huán)
[0039]6爐筒
[0040]7大蓋[0041 ]8小蓋
[0042]9爐體半圓環(huán)電極
[0043]91、101固定柱
[0044]92、102固定孔
[0045]93、103卡槽
[0046]10爐體整圓環(huán)電極
[0047]11密封膠圈
[0048]12緊固螺栓
【具體實施方式】
[0049]以下通過特定的具體實例說明本實用新型的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本實用新型的其他優(yōu)點與功效。本實用新型還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以實施或應用，本說明書中的各項細節(jié)也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本實用新型的精神下進行各種修飾或改變。
[0050]請參閱附圖。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本實用新型的基本構想，遂圖式中僅顯示與本實用新型中有關的組件而非按照實際實施時的組件數目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(tài)、數量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復雜。
[0051]本實用新型提供一種可變電極晶體生長爐，如圖1所示，所述晶體生長至少包括:爐筒6、大蓋7、小蓋8以及爐體電極。
[0052]所述爐筒6的頂部具有一開口，定義為爐筒口。所述大蓋7固定在所述爐筒口上，優(yōu)選地，所述大蓋7通過密封膠圈11密封固定在所述爐筒口上，并且所述大蓋7上設置有大蓋口，并且大蓋口設置在大蓋7的中部。所述小蓋8則緊固在所述大蓋口上，優(yōu)選地，所述小蓋8通過緊固螺栓12和膠圈緊固在所述大蓋口上。
[0053]所述小蓋8上還設置有籽晶桿通過孔(未予以圖示)，通過所述籽晶桿通過孔將所述籽晶插入爐筒6中坩禍內的熔體中，并通過提拉籽晶桿使晶體生長。另外，所述小蓋8上還設置有觀察孔(未予以圖示)，通過所述觀察孔可以實時觀察裝置內的晶體生長狀況。
[0054]所述爐體電極位于所述爐筒6中且固定在所述大蓋7上，所述爐筒6、大蓋7、第二蓋8體以及爐體電極中均設置有循環(huán)水通道。
[0055]具體地，如圖3?圖6所示，所述爐體電極包括一爐體整圓環(huán)電極10和兩個爐體半圓環(huán)電極9，所述兩個爐體半圓環(huán)電極9非接觸地設置在爐體整圓環(huán)電極10的上方。
[0056]另外，如圖2和圖7所示，所述爐筒6中還設置有加熱棒電極和多根加熱棒4，所述加熱棒電極包括一加熱棒整圓環(huán)電極3和兩個加熱棒半圓環(huán)電極I，所述兩個加熱棒半圓環(huán)電極I設置在加熱棒整圓環(huán)電極3的上方，所述兩個加熱棒半圓環(huán)電極I和加熱棒整圓環(huán)電極3之間通過絕緣隔板2隔斷，所述加熱棒兩個半圓環(huán)電極I分別作為第一半圓環(huán)電極Ia和第二半圓環(huán)電極lb。需要說明的是，附圖2為倒置的剖面圖，因此，看起來兩個加熱棒半圓環(huán)電極I位于加熱棒整圓環(huán)電極3的下方。
[0057]另外，所述爐體半圓環(huán)電極9和爐體整圓環(huán)電極10必須平穩(wěn)放置，水平誤差不超過Imm ο所述加熱棒整圓環(huán)電極3與爐體整圓環(huán)電極10的形狀相同或者相似，所述加熱棒半圓環(huán)電極I與爐體半圓環(huán)電極9的形狀相同或者相似，以便安裝連接。
[0058]如圖7所示為加熱棒電極和爐體電極連接的示意圖。具體地，所述加熱棒整圓環(huán)電極3與所述爐體整圓環(huán)電極10電性連接，所述加熱棒半圓環(huán)電極I與所述爐體半圓環(huán)電極9對應電性連接。由此，所述加熱棒整圓環(huán)電極3的電性由爐體整圓環(huán)電極1引出，所述加熱棒半圓環(huán)電極I的電性由爐體半圓環(huán)電極9引出。
[0059 ] 請再參閱附圖2，所述兩個加熱棒半圓環(huán)電極I正對且相隔開(間隔I Omm左右)地水平放置，于兩個加熱棒半圓環(huán)電極I上依次安設有所述絕緣隔板2和加熱棒整圓環(huán)電極3，這里通過增加加熱棒整圓環(huán)電極3和絕緣隔板2可以使得固定加熱棒4的固定點增加并下移，從而增加了加熱裝置的穩(wěn)定性，所述多根加熱棒4的兩端分別配合地設置于所述加熱棒整圓環(huán)電極3和任一加熱棒半圓環(huán)電極I之間，且多根加熱棒4依據所述加熱棒整圓環(huán)電極3和兩個加熱棒半圓環(huán)電極I所接電源電極的不同而形成串聯或并聯工作方式。
[0060]具體地，所述多根加熱棒4分為兩組，包括第一組加熱棒和第二組加熱棒，其中，第一組加熱棒和第二組加熱棒中每根加熱棒4成相互間隔地交互設置于所述加熱棒整圓環(huán)電極3和兩個加熱棒半圓環(huán)電極I上。可以參考圖2，給出了加熱棒4在加熱棒整圓環(huán)電極3和兩個加熱棒半圓環(huán)電極I上的設置結構圖，詳細地，將兩個加熱棒半圓環(huán)電極I分別表示為第一半圓環(huán)電極Ia和第二半圓環(huán)電極Ib，取第一組加熱棒中的一根加熱棒a為例，加熱棒a從第一半圓環(huán)電極Ia引出，穿過但不接觸絕緣隔板2和加熱棒整圓環(huán)電極3，接著做連續(xù)兩次90°彎折后，再回到第二半圓環(huán)電極Ib上方的加熱棒整圓環(huán)電極3上固定截止；同理地，再取第二組加熱棒中的一根加熱棒b為例，加熱棒b從第二半圓環(huán)電極Ib引出，穿過但不接觸絕緣隔板2和加熱棒整圓環(huán)電極3，接著做連續(xù)兩次90°彎折后，再回到第一半圓環(huán)電極Ia上方的加熱棒整圓環(huán)電極3上固定截止。根據前述方式，依次循環(huán)地將所述第一組加熱棒和第二組加熱棒中加熱棒4安設于加熱棒整圓環(huán)電極3和加熱棒半圓環(huán)電極I上。優(yōu)選地，形成的所述第一組加熱棒和第二組加熱棒之間交互等距分布。另外，實施上述方案時加熱棒4與加熱棒電極之間可以通過螺紋銷子夾緊固定，且所述加熱棒4 一般采用鎢棒，而所述加熱棒整圓環(huán)電極3和至少兩個加熱棒半圓環(huán)電極I 一般采用銅質材料的導體。
[0061]進一步地，再結合圖2，在加熱棒4垂直方向上還設有多個供固定加熱棒4并與加熱棒4相垂直的固定環(huán)5，且固定環(huán)5與加熱棒4之間通過焊接固定(具體地，可以采用點焊進行焊接)，用于防止加熱棒4變形。
[0062 ] 更進一步地，請參閱附圖1、圖3?圖6，所述爐體電極(包括爐體整圓環(huán)電極1和兩個爐體半圓環(huán)電極9)上設置有固定柱91、101和固定孔92、102。所述固定柱91、101用于將爐體電極固定于大蓋7上。作為優(yōu)選的方案，所述固定柱上91、101設置有卡槽93、103，通過所述卡槽93、103將所述爐體電極組裝固定于所述大蓋7上。如圖3和圖6所示，所述兩個爐體半圓環(huán)電極9中，每個爐體半圓環(huán)電極9上有兩個固定柱91。所述固定柱91內部中空，形成循環(huán)冷卻水通道。每個爐體半圓環(huán)電極9內部設置通道，循環(huán)冷卻水從其中一個固定柱進入，通過爐體電極板之后從另一個固定柱出來。如圖4和圖6所示，所述爐體整圓環(huán)電極10上設置有四個固定柱101。所述固定柱101內部中空，形成循環(huán)冷卻水通道。所述爐體整圓環(huán)電極10內部設置兩條通道，循環(huán)冷卻水從其中兩個固定柱進入，通過爐體電極板之后從另兩個固定柱出來。通過在爐筒6、大蓋7、小蓋8以及爐體電極中設置循環(huán)水通道，可以保證爐筒6中溫場的穩(wěn)定。
[0063]另外，所述固定柱91、101可以通過連接線纜，使電極與電柜電連。工作時該生長爐可通過上電極左右爐體半圓環(huán)電極9 一正、一負的電源供電形成加熱棒4串聯加熱；也可以通過上電極兩爐體半圓環(huán)電極9均為正極(或負極)，下電極爐體整圓環(huán)電極10為負電極(或正電極)實現成加熱棒4并聯加熱。
[0064]所述爐體電極上設置固定孔92、102，所述固定孔92、102帶內螺紋，將固定件置于固定孔92、102中可以將爐體電極和加熱棒電極固定在一起。所述固定孔92、102分別設置在兩個爐體半圓環(huán)電極9和爐體整圓環(huán)電極1的內圈，且均勻分布。
[0065]還需要說明的是，爐筒6為整個熱場施加的場所，除了以上結構，爐筒6內還包括保溫桶、保溫屏、坩禍等熱區(qū)材料，這些結構在附圖中未示出，但本領域技術人員應當知曉。
[0066]綜上所述，本實用新型提供一種可變電極晶體生長爐，包括:爐筒，頂部具有爐筒口；大蓋，固定在所述爐筒口上，所述大蓋具有大蓋口；小蓋，緊固在所述大蓋口上;爐體電極，位于所述爐筒中且固定在所述大蓋上，所述爐筒、大蓋、小蓋以及爐體電極中均設置有循環(huán)水通道。所述爐體電極包括一爐體整圓環(huán)電極和兩個爐體半圓環(huán)電極，所述可變電極晶體生長爐還包括加熱棒電極和加熱棒。加熱棒半圓環(huán)電極上均布分布所述加熱棒，加熱棒穿過但不接觸本側加熱棒半圓環(huán)電極下絕緣材料、加熱棒整圓環(huán)電極，彎折回對側加熱棒半圓環(huán)電極下方的加熱棒整圓環(huán)電極上。本實用新型通過爐體、大蓋、小蓋以及爐體電極之間的安裝連接，使整個晶體生長爐實現密封狀態(tài)，為生長爐中溫場的穩(wěn)定提供保障。
[0067]所以，本實用新型有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業(yè)利用價值。
[0068]上述實施例僅例示性說明本實用新型的原理及其功效，而非用于限制本實用新型。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本實用新型的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本實用新型所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本實用新型的權利要求所涵蓋。
【主權項】
1.一種可變電極晶體生長爐，其特征在于，所述晶體生長爐至少包括: 爐筒，頂部具有爐筒口； 大蓋，固定在所述爐筒口上，所述大蓋具有大蓋口 ； 小蓋，緊固在所述大蓋口上； 爐體電極，位于所述爐筒中且固定在所述大蓋上，所述爐筒、大蓋、小蓋以及爐體電極中均設置有循環(huán)水通道。2.根據權利要求1所述的可變電極晶體生長爐，其特征在于:所述小蓋上設置有籽晶桿通過孔和觀察孔。3.根據權利要求1所述的可變電極晶體生長爐，其特征在于:所述大蓋通過密封膠圈密封固定在所述爐筒口上。4.根據權利要求1所述的可變電極晶體生長爐，其特征在于:所述小蓋通過緊固螺栓和密封膠圈緊固在所述大蓋口上。5.根據權利要求1所述的可變電極晶體生長爐，其特征在于:所述爐體電極包括一爐體整圓環(huán)電極和兩個爐體半圓環(huán)電極，所述兩個爐體半圓環(huán)電極非接觸地設置在爐體整圓環(huán)電極的上方。6.根據權利要求1或5所述的可變電極晶體生長爐，其特征在于:所述爐體電極上設置有固定柱，所述固定柱上設置有卡槽，所述固定柱中設置有循環(huán)水通道，所述爐體電極通過所述卡槽固定在所述大蓋上。7.根據權利要求5所述的可變電極晶體生長爐，其特征在于:所述爐筒中還設置有加熱棒電極和多根加熱棒，所述加熱棒電極包括一加熱棒整圓環(huán)電極和兩個加熱棒半圓環(huán)電極，所述兩個加熱棒半圓環(huán)電極設置在加熱棒整圓環(huán)電極的上方，所述兩個加熱棒半圓環(huán)電極和加熱棒整圓環(huán)電極之間通過絕緣隔板隔斷，所述兩個加熱棒半圓環(huán)電極分別作為第一半圓環(huán)電極和第二半圓環(huán)電極，所述多根加熱棒分列成第一組加熱棒和第二組加熱棒，所述第一組加熱棒和第二組加熱棒中的加熱棒按以下連接方式交替地連接在所述加熱棒整圓環(huán)電極和兩個加熱棒半圓環(huán)電極上: 所述第一組加熱棒中的加熱棒的一端與所述第一半圓環(huán)電極連接固定，另一端不接觸地依次穿過所述第一半圓環(huán)電極上方的所述絕緣隔板和加熱棒整圓環(huán)電極并經彎折后與所述第二半圓環(huán)電極上方的所述加熱棒整圓環(huán)電極連接固定； 所述第二組加熱棒中的加熱棒的一端與所述第一半圓環(huán)電極上方的所述加熱棒整圓環(huán)電極連接固定，另一端經彎折后不接觸地依次穿過所述第二半圓環(huán)電極上方的所述加熱棒整圓環(huán)電極和絕緣隔板并與所述第二半圓環(huán)電極連接固定。8.根據權利要求7所述的可變電極晶體生長爐，其特征在于:所述加熱棒整圓環(huán)電極與所述爐體整圓環(huán)電極電性連接，所述加熱棒半圓環(huán)電極與所述爐體半圓環(huán)電極對應電性連接。9.根據權利要求7所述的可變電極晶體生長爐，其特征在于:所述第一組加熱棒和第二組加熱棒之間交互等距分布。10.根據權利要求7所述的可變電極晶體生長爐，其特征在于:所述加熱棒與所述加熱棒整圓環(huán)電極之間通過螺紋銷子夾緊固定。11.根據權利要求7所述的可變電極晶體生長爐，其特征在于:所述加熱棒在垂直方向上等距均布防變形固定環(huán)，所述固定環(huán)與加熱棒之間通過焊接固定。
【文檔編號】C30B17/00GK205556851SQ201521126659
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2015年12月29日
【發(fā)明人】那木吉拉圖, 夏航, 楊明遠
【申請人】蘭州四聯光電科技有限公司