一種藍寶石長晶爐保溫裝置的製作方法
2023-06-21 15:27:26
專利名稱：一種藍寶石長晶爐保溫裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及ー種藍寶石長晶爐保溫裝置。
背景技術：
藍寶石晶體由於具有高強度、高硬度，耐高溫、耐磨擦、化學穩定性好等一系列優良的綜合物化性能，是GaN基LED外延生長的商業化襯底材料， 佔市場95%，是半導體照明技術和產業的基礎材料。藍寶石晶體的熔點高達2050°C，生長極其困難，直徑200mm以上的藍寶石晶體主要有泡生法和熱交換法，熱交換法是目前世界上穩定生長最大尺寸和最高光學質量的藍寶石晶體的唯一方法，它可以獨立控制晶體中溫度梯度和熔體中溫度梯度，有利於生長高質量、大尺寸的藍寶石晶體。目前可以量產100公斤藍寶石光學晶體。熱交換法使用的長晶爐就是在真空石墨電阻爐的底部裝上一個鎢鑰製成的熱交換器，內有冷卻氦氣流過，把裝有原料的坩堝放在熱交換器的頂端，兩者中心相互重合，而籽晶置於坩堝底部的中心處，當坩堝內的原料被加熱熔化以後，此時，由於氦氣流經熱交換器冷卻，使籽晶並未熔化，當氦氣流量逐漸加大後，則從熔體帶走的熱量亦相應增加，使籽晶逐漸長大，最後使整個坩堝內的熔體全部凝固。熱交換法生產藍寶石晶體周期很長，15天以上，所需要的加熱功率很高。根據長晶エ藝及經驗，長晶開始前的熱平衡階段決定了長晶時的功率，提高熱場的保溫性能有助於降低長晶階段的加熱功率。對整個熱場而言，熱量的洩漏除了三個電極孔之外，開ロ環與下部保溫層之間的縫隙也是洩漏的ー個主要通道。該處熱量的洩漏有以下問題
I)熱量的洩漏就是熱能的浪費，會增加藍寶石生產過程中的加熱功率，毎次生長需要更多的能耗，不利於節能和環保。2)熱量的洩漏會降低加熱器或坩堝內的溫度場的空間，溫度場限制了更大、更高晶體的生產，也會降低目前生產的藍寶石晶體的內部質量。
發明內容
本發明根據現有設備的不足，提供了ー種可重複使用的長晶爐保溫裝置，安裝在熱場開ロ環和下部保溫層之間或結合部邊緣，可以降低熱輻射所產生的能量損耗，提高藍寶石晶體的內在質量，為生產更大尺寸的藍寶石晶體改善了物質基礎。本發明的技術路線
ー種藍寶石長晶爐保溫裝置，其特徵在於該保溫裝置包括
石墨氈墊片，由置於石墨開ロ環和下部保溫層之間、形狀與保溫層截面相同的三個扇形軟氈組成，用於減小石墨開ロ環和下部保溫層之間的縫隙，
石墨氈包圍，長度與保溫層外周相等的方形石墨軟氈，其上含有三個底部開ロ的電極孔，安裝在電極保護套上用於包覆石墨開ロ環和下部保溫層之間的縫隙。
由於藍寶石長晶爐中石墨開ロ環和下部保溫層之間表面上看是平面接觸，但放大以後可知，由於石墨開ロ環和下部保溫層的表面光滑度不夠，兩者之間實際上為多點接觸，存在較大的縫隙。本發明方案通過石墨氈的軟性材料與石墨開ロ環和下部保溫層表面接觸，可大大增大接觸面積，從而引起兩者的縫隙大大減小。進ー步地，所述扇形墊片之間設有連接片。在墊片之間設置連接片的目的在於覆蓋電極保護套的露出部分，減少電極保護套與石墨開ロ環的縫隙。進ー步地，所述扇形墊片上表面呈內凹弧形。弧形表面有利於墊片邊沿與電極保護套無縫連接。其中，扇形軟氈的規格尺寸與長晶爐兩個電極之間保溫層截面積相同。將扇形軟氈安放在開ロ環和下部保溫層之間可以使兩者之間的 縫隙減小。方形石墨軟氈的長度跟熱場外周長相等，根據電極在熱場中的位置，在軟氈上開三個電極孔，同時在電極孔的底部開槽。方形石墨軟氈可以安裝在電極保護套上，同時纏繞開ロ環與下部保溫層之間的縫隙。本發明保溫裝置通過對開ロ環與下部保溫層之間縫隙的有效填塞和遮擋，可以降低熱量洩漏，從而提高熱場效率，降低能耗。兩種軟氈的材質與熱場中軟氈的材質相同，可以有效避免引入其他雜質，從而避免影響晶體的品質。
圖I為應用本發明的藍寶石長晶爐結構剖視圖。圖2為本發明石墨氈墊片結構示意圖。圖3為應用本發明石墨氈墊片的藍寶石長晶爐部分結構示意圖。圖4為本發明石墨氈包圍展開結構示意圖。圖5為本發明石墨氈剖視結構示意圖。圖6為應用本發明石墨氈包圍的藍寶石長晶爐部分結構示意圖。圖7為應用本發明石墨氈墊片的藍寶石長晶爐結構剖視圖。圖8為本發明石墨氈墊片及連接片結構示意圖。其中，爐壁1，石墨氈包圍2，電極3，電極保護套4，石墨氈墊片5，石墨護筒6，加熱器7，爐膛8，石墨開ロ環9，保溫層10，連接片11，電極孔21，開ロ 22，底部52，端部51。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明作進ー步的描述。如圖I所不，本方案保溫裝直包括石星租包圍2和石星租塾片5。其中，如圖2所示的石墨氈墊片5墊設於石墨開ロ環9和下部保溫層10之間(如圖3所示)，由形狀與下部保溫層10橫截面相同的三個扇形軟氈組成，用於填補石墨開ロ環9和下部保溫層10之間的縫隙。優化地，該石墨氈墊片5之間可設置連接片11，如圖8所示，用於進ー步彌補石墨開ロ環9和下部保溫層10之間電極保護套4部分的縫隙；石墨氈墊片5的橫截面可以是矩形或如圖6所示的內凹弧形表面，端部51與電極保護套4無縫相接。其中端部51高於底部52。石墨氈包圍2結構如圖4所示，為ー長度與下部保溫層10外周相等的方形石墨軟氈，其上含有三個底部開ロ 22的電極孔21，安裝在電極保護套上用於包覆石墨開ロ環9和下部保溫層10之間的縫隙，其安裝位置如圖5所示。本發明還可根據具體需要僅單獨使用石墨氈包圍或石墨氈墊片，如圖7所示為單獨使用石墨氈墊片5的結構示意圖。
其中，一種進ー步的優化方案是將開ロ環9的下部削尖，保溫層10上部相應做出結構改變，形成ー個契型結構，然後再將石墨氈墊片5和石墨氈包圍2加入，利用保溫層10的坡度阻擋熱量的向外散發。
權利要求
1.ー種藍寶石長晶爐保溫裝置，其特徵在於該保溫裝置包括 石墨氈墊片，由置於石墨開ロ環和下部保溫層之間、形狀與保溫層截面相同的三個扇形軟氈組成，用於減小石墨開ロ環和下部保溫層之間的縫隙， 石墨氈包圍，長度與保溫層外周相等的方形石墨軟氈，其上含有三個底部開ロ的電極孔，安裝在電極保護套上用於包覆石墨開ロ環和下部保溫層之間的縫隙。
2.根據權利要求I所述的藍寶石長晶爐保溫裝置，其特徵在於所述扇形墊片之間設有連接片。
3.根據權利要求I所述的藍寶石長晶爐保溫裝置，其特徵在於所述扇形墊片上表面呈內凹弧形。
全文摘要
本發明涉及一種藍寶石長晶爐保溫裝置。該保溫裝置包括石墨氈墊片，由置於石墨開口環和下部保溫層之間、形狀與保溫層截面相同的三個扇形軟氈組成，用於減小石墨開口環和下部保溫層之間的縫隙，石墨氈包圍，長度與保溫層外周相等的方形石墨軟氈，其上含有三個底部開口的電極孔，安裝在電極保護套上用於包覆石墨開口環和下部保溫層之間的縫隙。本發明保溫裝置安裝在熱場開口環和下部保溫層之間或結合部邊緣，可以降低熱輻射所產生的能量損耗，提高藍寶石晶體的內在質量，為生產更大尺寸的藍寶石晶體改善了物質基礎。
文檔編號C30B29/20GK102677169SQ201210122488
公開日2012年9月19日 申請日期2012年4月24日 優先權日2012年4月24日
發明者吳雲才, 周國清, 周林, 羅慶波, 虞希高 申請人:浙江上城科技有限公司