專利名稱：一種區(qū)熔爐籽晶導(dǎo)向裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于非金屬的制造設(shè)備，特別涉及一種區(qū)熔爐籽晶導(dǎo)向裝置。
背景技術(shù)：
區(qū)熔法(FZ)生產(chǎn)單晶硅是區(qū)別于直拉爐(CZ)的一種新型的單晶生長(zhǎng)方法，它利用高頻感應(yīng)加熱線圈將高純度的多晶料局部融化，熔區(qū)依靠熔硅的表面張力和加熱線圈提供的磁托浮力而處于懸浮狀態(tài)，然后從熔區(qū)的下方利用籽晶將熔硅拉制成單晶。由于沒有坩堝污染，區(qū)熔爐生長(zhǎng)的單晶硅純度高，均勻性好，低微缺陷，其優(yōu)良的電學(xué)性能非常適合制作高反壓、大電流、大功率的電力電子器件。在能源、環(huán)保、信息和通訊、制造業(yè)、材料、交通等國(guó)家關(guān)鍵性科技領(lǐng)域中，電力電子器件都起到重要作用。區(qū)熔硅單晶主要應(yīng)用于制造晶閘管及整流元件、MOSFET及其相關(guān)器件以及特大功率器件，其市場(chǎng)可涵蓋信息、家電、汽車、工業(yè)等領(lǐng)域。隨著電力電子器件的飛速發(fā)展，高反壓、大電流半導(dǎo)體器件等對(duì)硅單晶的 質(zhì)量要求越來越高純度高、直徑大、無位錯(cuò)、無旋渦缺陷及電阻率徑向均勻性好等。在區(qū)熔單晶爐生產(chǎn)過程中，下軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)起到引晶、單晶生長(zhǎng)、旋轉(zhuǎn)的作用，對(duì)單晶生長(zhǎng)起到尤為重要的作用。下軸運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)分為內(nèi)軸和外軸，內(nèi)軸能夠相對(duì)于外軸進(jìn)行升降，起到籽晶引晶的作用。在傳統(tǒng)小直徑區(qū)熔爐中，由于內(nèi)軸行程較短，內(nèi)軸上端一般并無籽晶導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。大直徑區(qū)熔爐的生產(chǎn)中，內(nèi)軸行程較長(zhǎng)，達(dá)到500mm以上，在籽晶引晶階段，籽晶需要上升到線圈位置完成引晶，此時(shí)籽晶懸臂長(zhǎng)度較長(zhǎng)，而且一般轉(zhuǎn)速較快，單晶質(zhì)量大，籽晶的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性以及籽晶與外軸的同軸度都難以保證，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)無法滿足5英寸以上的區(qū)熔爐生長(zhǎng)要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種剛度和強(qiáng)度好、籽晶和外軸的同軸度好、保證籽晶和單晶的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的區(qū)熔爐籽晶導(dǎo)向裝置。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的解決方案是提供一種區(qū)熔爐籽晶導(dǎo)向裝置，包括內(nèi)部中空的外軸和內(nèi)軸，所述區(qū)熔爐籽晶導(dǎo)向裝置還包括籽晶定位桿和籽晶導(dǎo)向桿；籽晶導(dǎo)向桿置于外軸上端內(nèi)孔中，且固定在內(nèi)軸上端，籽晶導(dǎo)向桿的上端和下端均設(shè)有同軸心的開孔，上端開孔處安裝有籽晶定位桿，下端開孔處安裝有內(nèi)軸；所述籽晶定位桿上端固定籽晶夾持機(jī)構(gòu)。作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述籽晶定位桿的下端為圓柱體，上端為具有斜度的圓錐體，而籽晶夾持機(jī)構(gòu)設(shè)有與該圓錐體相同斜度的圓錐孔，通過緊定螺釘固定。作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述籽晶導(dǎo)向桿的上端外側(cè)設(shè)有保護(hù)杯。作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述籽晶導(dǎo)向桿下端開孔通過緊定螺釘與內(nèi)軸上端外圓固定。作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述籽晶導(dǎo)向桿上設(shè)有通氣孔。作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述籽晶導(dǎo)向桿為圓柱形桿，其中部設(shè)有軸肩。
作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述籽晶導(dǎo)向桿下端外部設(shè)有至少2個(gè)籽晶導(dǎo)向環(huán)。作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述籽晶導(dǎo)向環(huán)的外圓邊緣開有至少2個(gè)小溝槽。作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述籽晶導(dǎo)向環(huán)之間采用隔套隔離，最上端的籽晶導(dǎo)向環(huán)緊密貼到籽晶導(dǎo)向桿的軸肩端面，最下端的籽晶導(dǎo)向環(huán)下端面設(shè)有隔板，隔板通過設(shè)在籽晶導(dǎo)向桿上的卡環(huán)固定。作為進(jìn)一步的改進(jìn)，所述籽晶導(dǎo)向桿軸肩外圓、隔套外圓、隔板外圓比籽晶導(dǎo)向環(huán)外圓小，籽晶導(dǎo)向環(huán)外圓與外軸內(nèi)孔之間有O. 03 O. IOmm的間隙，籽晶導(dǎo)向桿軸肩外圓、隔套外圓、隔板外圓分別與外軸內(nèi)孔有O. 30 I. 2mm的間隙。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定可靠的用于區(qū)熔單晶爐的籽晶導(dǎo)向裝置，其剛度和強(qiáng)度較好，且能夠在整個(gè)拉晶過程保證籽晶和外軸很好的同軸度，使得籽晶和單晶升降和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，能為大直徑區(qū)熔爐單晶的穩(wěn)定生長(zhǎng)提供保障。


圖I為本發(fā)明的剖面圖。圖2為本發(fā)明中的籽晶導(dǎo)向環(huán)的示意圖。圖中的附圖標(biāo)記為I內(nèi)軸；2隔板；3隔套；4籽晶導(dǎo)向環(huán)；5籽晶導(dǎo)向桿；6保護(hù)杯；7桿晶定位桿；8外軸；9桿晶夾持機(jī)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述 圖I中的區(qū)熔爐籽晶導(dǎo)向裝置包括外軸8、內(nèi)軸I、籽晶導(dǎo)向環(huán)4、籽晶定位桿7和籽晶導(dǎo)向桿5。外軸8為圓柱形中空軸，籽晶導(dǎo)向桿5置于外軸8上端內(nèi)孔中，且固定在內(nèi)軸I上端，籽晶導(dǎo)向桿5的上端和下端均設(shè)有同軸心的開孔，上端開孔處安裝有籽晶定位桿7，下端開孔處通過緊定螺釘與內(nèi)軸I上端外圓固定。所述籽晶導(dǎo)向桿5的上端外側(cè)設(shè)有保護(hù)杯6，防止漏硅等意外情況對(duì)外軸8內(nèi)壁和籽晶導(dǎo)向裝置的損壞。所述籽晶導(dǎo)向桿5上設(shè)有通氣孔，能使下軸系統(tǒng)順利到極限真空。所述籽晶導(dǎo)向桿5為圓柱形桿，其中部設(shè)有軸肩。所述外軸8上端內(nèi)孔需經(jīng)過精細(xì)磨加工，表面粗糙度不低于O. 8，與外軸8外圓同軸度控制在O. 05mm 以內(nèi)。籽晶定位桿7的下端為圓柱體，上端為具有斜度的圓錐體，而籽晶夾持機(jī)構(gòu)9設(shè)有與該圓錐體相同斜度的圓錐孔，通過緊定螺釘將籽晶夾持機(jī)構(gòu)9固定在籽晶定位桿7上端。相適應(yīng)的斜度配合使得籽晶定位桿7與籽晶夾持機(jī)構(gòu)9自動(dòng)對(duì)中，方便籽晶夾持夾持機(jī)構(gòu)9的安裝。圖2中,籽晶導(dǎo)向桿5下端外部設(shè)有至少2 5個(gè)籽晶導(dǎo)向環(huán)4,米用多個(gè)導(dǎo)向環(huán)，能在籽晶引晶時(shí)部分籽晶導(dǎo)向裝置伸出外軸8的情況下，保證還有不少于一個(gè)導(dǎo)向環(huán)在外軸8內(nèi)，更好地起到導(dǎo)向作用。所述籽晶導(dǎo)向環(huán)4的外圓邊緣開有至少2個(gè)小溝槽，小溝槽能夠防止因熱脹冷縮而造成籽晶導(dǎo)向環(huán)4與外軸8卡死的現(xiàn)象，同時(shí)也能起到通氣孔作用。籽晶導(dǎo)向環(huán)4采用籽晶導(dǎo)向桿5軸肩端面、隔套3、隔板2緊密貼合定位，且在籽晶導(dǎo)向環(huán)4之間采用隔套3隔離，最上端的籽晶導(dǎo)向環(huán)4緊密貼到籽晶導(dǎo)向桿5的軸肩端面，最下端的籽晶導(dǎo)向環(huán)4下端面設(shè)有隔板2，隔板2通過設(shè)在籽晶導(dǎo)向桿5上的卡環(huán)固定。所述籽晶導(dǎo)向桿5軸肩外圓、隔套3外圓、隔板2外圓比籽晶導(dǎo)向環(huán)4外圓小,籽晶導(dǎo)向環(huán)4外圓與外軸8內(nèi)孔之間有O. 03 O. IOmm的間隙，可保證籽晶導(dǎo)向環(huán)4能夠在外軸8內(nèi)順利升降，而籽晶導(dǎo)向桿5軸肩外圓、隔套3外圓、隔板2外圓分別與外軸8內(nèi)孔有O. 30 I. 2mm的間隙。由于籽晶導(dǎo)向桿5、隔套3、隔板2的材質(zhì)為不銹鋼，其強(qiáng)度、剛度好。而籽晶導(dǎo)向環(huán)4材料為聚四氟乙烯，聚四氟乙烯具有低摩擦系數(shù)、耐磨、耐化學(xué)腐蝕、自潤(rùn)滑好、不水解、不變硬等優(yōu)良性能，能夠起到減小摩擦，自潤(rùn)滑，不容易刮傷外軸8內(nèi)壁的作用。但聚四氟乙烯具有強(qiáng)度、剛度較差的缺點(diǎn)，本發(fā)明中，采用外徑稍小的籽晶導(dǎo)向桿5軸肩、隔套3、隔板2緊密貼合籽晶導(dǎo)向環(huán)4，控制籽晶導(dǎo)向環(huán)4懸空部分在較小范圍內(nèi)，使得本發(fā)明中的籽晶導(dǎo)向裝置剛度和強(qiáng)度較好，同時(shí)籽晶和外軸8的同軸度好，保證籽晶和單晶的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性。在區(qū)熔單晶爐生產(chǎn)過程中，將籽晶安裝在內(nèi)軸I上，內(nèi)軸I能夠相對(duì)于外軸8進(jìn)行升降，起到引晶的作用。在籽晶導(dǎo)向桿5上設(shè)有多個(gè)籽晶導(dǎo)向環(huán)4，能在籽晶引晶時(shí)，即使部 分籽晶導(dǎo)向裝置伸出外軸8，保證還有不少于一個(gè)籽晶導(dǎo)向環(huán)4在外軸8內(nèi)，更好地起到導(dǎo)向作用。最終通過籽晶夾持機(jī)構(gòu)9將籽晶固定,通過籽晶定位桿7和籽晶夾持機(jī)構(gòu)9相配合的錐面配合，能夠?qū)崿F(xiàn)籽晶的自動(dòng)對(duì)中，方便籽晶夾持機(jī)構(gòu)9的拆裝。當(dāng)然，此種區(qū)熔爐籽晶導(dǎo)向裝置并不僅限于上述具體實(shí)施例，在本發(fā)明的啟示下，不論在其形狀或結(jié)構(gòu)上作任何變化，凡是具有與本發(fā)明相同或相類似的技術(shù)方案，均在其保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種區(qū)熔爐籽晶導(dǎo)向裝置，包括內(nèi)部中空的外軸和內(nèi)軸，其特征在于，所述區(qū)熔爐籽晶導(dǎo)向裝置還包括籽晶定位桿和籽晶導(dǎo)向桿；籽晶導(dǎo)向桿置于外軸上端內(nèi)孔中，且固定在內(nèi)軸上端，籽晶導(dǎo)向桿的上端和下端均設(shè)有同軸心的開孔，上端開孔處安裝有籽晶定位桿，下端開孔處安裝有內(nèi)軸；所述籽晶定位桿上端固定籽晶夾持機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種區(qū)熔爐籽晶導(dǎo)向裝置，其特征在于，所述籽晶定位桿的下端為圓柱體，上端為具有斜度的圓錐體，而籽晶夾持機(jī)構(gòu)設(shè)有與該圓錐體相同斜度的圓錐孔，通過緊定螺釘固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種區(qū)熔爐籽晶導(dǎo)向裝置，其特征在于，所述籽晶導(dǎo)向桿的上端外側(cè)設(shè)有保護(hù)杯。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種區(qū)熔爐籽晶導(dǎo)向裝置，其特征在于，所述籽晶導(dǎo)向桿下端開孔通過緊定螺釘與內(nèi)軸上端外圓固定。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種區(qū)熔爐籽晶導(dǎo)向裝置，其特征在于，所述籽晶導(dǎo)向桿上設(shè)有通氣孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種區(qū)熔爐籽晶導(dǎo)向裝置，其特征在于，所述籽晶導(dǎo)向桿為圓柱形桿，其中部設(shè)有軸肩。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種區(qū)熔爐籽晶導(dǎo)向裝置，其特征在于，所述籽晶導(dǎo)向桿下端外部設(shè)有至少2個(gè)籽晶導(dǎo)向環(huán)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種區(qū)熔爐籽晶導(dǎo)向裝置，其特征在于，所述籽晶導(dǎo)向環(huán)的外圓邊緣開有至少2個(gè)小溝槽。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種區(qū)熔爐籽晶導(dǎo)向裝置，其特征在于，所述籽晶導(dǎo)向環(huán)之間采用隔套隔離，最上端的籽晶導(dǎo)向環(huán)緊密貼到籽晶導(dǎo)向桿的軸肩端面，最下端的籽晶導(dǎo)向環(huán)下端面設(shè)有隔板，隔板通過設(shè)在籽晶導(dǎo)向桿上的卡環(huán)固定。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種區(qū)熔爐籽晶導(dǎo)向裝置，其特征在于，所述籽晶導(dǎo)向桿軸肩外圓、隔套外圓、隔板外圓比籽晶導(dǎo)向環(huán)外圓小，籽晶導(dǎo)向環(huán)外圓與外軸內(nèi)孔之間有O. 03 O. IOmm的間隙，籽晶導(dǎo)向桿軸肩外圓、隔套外圓、隔板外圓分別與外軸內(nèi)孔有O. 30 I. 2mm的間隙。
全文摘要
本發(fā)明涉及非金屬的制造設(shè)備，旨在提供一種區(qū)熔爐籽晶導(dǎo)向裝置。該裝置包括內(nèi)部中空的外軸和內(nèi)軸，所述區(qū)熔爐籽晶導(dǎo)向裝置還包括籽晶定位桿和籽晶導(dǎo)向桿；籽晶導(dǎo)向桿置于外軸上端內(nèi)孔中，且固定在內(nèi)軸上端，籽晶導(dǎo)向桿的上端和下端均設(shè)有同軸心的開孔，上端開孔處安裝有籽晶定位桿，下端開孔處安裝有內(nèi)軸；所述籽晶定位桿上端固定籽晶夾持機(jī)構(gòu)。本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定可靠的用于區(qū)熔單晶爐的籽晶導(dǎo)向裝置，其剛度和強(qiáng)度較好，且能夠在整個(gè)拉晶過程保證籽晶和外軸很好的同軸度，使得籽晶和單晶升降和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，能為大直徑區(qū)熔爐單晶的穩(wěn)定生長(zhǎng)提供保障。
文檔編號(hào)C30B13/34GK102877119SQ20121034931
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月19日
發(fā)明者曹建偉, 傅林堅(jiān), 歐陽鵬根, 石剛, 陳明杰, 王丹濤, 邱敏秀 申請(qǐng)人:浙江晶盛機(jī)電股份有限公司