晶體生長爐的水冷籽晶杆熱交換裝置的製作方法
2023-07-01 05:18:26 1
專利名稱：晶體生長爐的水冷籽晶杆熱交換裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種晶體生長設備領域，尤其涉及一種泡生法晶體生長爐的水冷籽晶杆熱交換裝置。
背景技術：
藍寶石以其優異的物理，化學性能、機械性能及光學性能等，被廣泛用於SOS集成電路、紅外窗口材料、各種光學元件。而其與III-V和II-VI族間較小的晶格失配，使得藍寶石又是目前製作白光、藍光和綠光LED的主要襯底材料。隨著LED應用領域的不斷擴展，加大了市場對藍寶石的需求。泡生法是生長藍寶石的主要方法之一，相對於提拉法、導模法及下降法，泡生法生長藍寶石的溫度梯度相對較小，晶體不與坩堝接觸，所長藍寶石晶體可以具有良好的晶體質量。但由於溫度梯度小，晶體生長溫度高，如果溫度調節不合適，藍寶石籽晶在接觸熔體液面引晶的過程中很容易熔化掉，只有停爐，重新更換籽晶，耽誤了時間，同時也可能造成原料汙染及熱場部件的損壞，因此，需採用水冷的提拉杆並連接鑰質或鎢質的籽晶夾，構成熱交換器以保護籽晶，並可通過調節水冷流量和水溫實現對晶體生長的控制。高質量藍寶石晶體的獲得需要實現對晶體生長的精確控制，泡生法所生長藍寶石的外形不規則，主要是通過上稱重法稱量晶體的重量信號變化以實施對晶體生長過程的控制，重量信號獲取的穩定、準確與否關係到控制的效果。目前多數泡生爐在晶體生長過程中雖也對晶體進行稱重，但由於籽晶夾所連接的水冷提拉杆為實心結構，稱重傳感器所感應到的重量實為包括熱交換器及晶體在內的總重量。這樣，熱交換器內冷卻水的振動、流量變化等均會影響到稱重信號的準確、即時及穩定。而且多數藍寶石泡生爐自動化程度低，重量信號不能直接參與長晶控制，與此不無關係。
發明內容
本發明的目的在於提供一種晶體生長爐的水冷籽晶杆熱交換裝置，其既不影響對籽晶的水冷保護效果，又能實現長晶過程中對晶體重量信號進行準確、直接測量，以解決現有技術中泡生爐無法對晶體進行準確、即時和穩定稱重的問題。為達此目的，本發明採用以下技術方案—種晶體生長爐的水冷籽晶杆熱交換裝置，其包括水冷籽晶杆、連杆以及籽晶夾，其中，所述水冷籽晶杆包括外管和套於外管內的內管，所述內管與外管之間形成水冷流道，且兩者之間通過擋水板將水冷流道分割成底部連通的兩個區域，配合該兩個區域於所述外管上對應開設進、出水口，上法蘭和底部法蘭密封連接內管和外管的兩端；中間法蘭設置於外管上的進、出水口的下方，所述籽晶夾由引杆和夾頭組成，所述引杆的一端連接夾頭，另一端連接連杆，所述連杆穿入內管中與稱重傳感器連接。特別地，所述擋水板將水冷流道均分為兩個區域。特別地，所述進、出水口均設置於距外管頂端的20mm處。
特別地，所述內、外管為不鏽鋼管，所述擋水板為長條狀不鏽鋼板，所述上法蘭為T型不鏽鋼法蘭，底部法蘭和中間法蘭均由不鏽鋼製成。特別地，所述連杆為不鏽鋼材質的圓棒。特別地，所述引杆和夾頭均由鑰質材料製成。特別地，所述上法蘭和底部法蘭與內管和外管的兩端焊接密封連接。本發明的有益效果為，與現有技術相比其有益效果在於1，水冷籽晶杆被擋水板分為兩個獨立的空間，分別與進水口和出水口相連形成冷卻迴路，內管內形成冷卻空間；穿入內管的不鏽鋼連杆和籽晶夾引杆即被冷卻，從而實現對 籽晶的冷卻。2，相對於其他雙螺紋或插管設計，本發明的擋水板方式可以最大限度的利用內管和外管所圍空間，獲得最大限度的冷卻水流量，進而實現最佳的冷卻效果。3，由於內管為中空，籽晶夾通過連杆直接連接於稱重傳感器，不再與其他任何物件接觸，系統可以獲得對晶體重量最直接的測量。同時，測量結果不會受冷卻水震動、水流量變化等的影響。
圖I是本發明具體實施方式
I提供的晶體生長爐的水冷籽晶杆熱交換裝置的結構示意圖；圖2是本發明具體實施方式
I提供的晶體生長爐的水冷籽晶杆熱交換裝置的水冷籽晶杆的截面圖；圖3是本發明具體實施方式
I提供的晶體生長爐的水冷籽晶杆熱交換裝置的籽晶夾的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖並通過具體實施方式
來進一步說明本發明的技術方案。請參閱圖I至圖3所示，本實施例中，一種晶體生長爐的水冷籽晶杆熱交換裝置包括水冷籽晶杆、連杆以及籽晶夾，所述水冷籽晶杆包括外管I和套於外管I內的內管2，所述內管2與外管I之間形成水冷流道4，且所述內管2與外管I之間通過擋水板3將水冷流道4均分成底部連通的兩個區域，配合該兩個區域於所述外管I上距離頂端20mm處對應開設進水口 5和出水口 10，所述進水口 5和出水口 10上對應安裝進水嘴6和出水嘴11，所述內管2和外管I的兩端焊接上法蘭7和底部法蘭9密封連接；中間法蘭8設置於外管I上的進水口 5和出水口 10的下方，所述籽晶夾由引杆13和夾頭14組成，所述引杆13的一端連接夾頭14，另一端連接連杆12，所述連杆12穿入內管2中與稱重傳感器連接，以對晶體直接稱重。所述內管2為不鏽鋼管,其規格為外徑28mm,長990mm,壁厚3mm ;所述外管I為不鏽鋼管，其規格為外徑42mm，長958mm，壁厚2mm，所述上法蘭7為T型不鏽鋼法蘭，其規格為外徑75mm,立柱外徑50. 8mm,內徑28mm,總高19mm,所述中間法蘭8由不鏽鋼製成,其規格為外徑75mm，內徑42mm ;總高6. 4mm，所述擋水板3為長條狀不鏽鋼板，其規格為長933mm,寬I 5mm,厚2mm,所述底部法蘭9由不鏽鋼製成，其規格為外徑42mm,內徑28mm,高度20mm，且其底部均勻開四個M4的孔，孔深10mm，所述連杆12為不鏽鋼材質的圓棒，其規格為直徑11mm，長度580mm，所述引杆13和夾頭14均由鑰質材料製成，引杆13的規格為直徑 20mm,長 150mm。冷卻時，冷卻水經進水嘴6通過進水口 5流入內管2和外管I之間的擋水板3 —側的冷卻流道4中，冷卻水由底部進入另一側的冷卻流道4中，經出水後10和出水嘴11後流出，冷卻水的流動實現對內管2內籽晶夾的夾頭14下面籽晶的冷卻保護，同時對晶體的稱重又不受冷卻水震動、流量變化等因素的影響，同時通過改變冷卻水流量、水溫，籽晶夾的引杆13的直徑、連杆12的直徑、深入內管2內的長度等均可實現對所設計水冷籽晶杆熱交換裝置冷卻效果的調節。所述水冷籽晶杆熱交換裝置在泡生法藍寶石晶體生長過程中，既可達到對籽晶的水冷保護效果，晶體生長過程中稱重信號又不受外界因素影響，實現對晶體重量的準確測量，利於對晶體生長過程的自動化控制。且於同樣條件下，相對於其他水冷設計方式，結構簡單，可靠易行，冷卻效率高。
以上實施例只是闡述了本發明的基本原理和特性，本發明不受上述事例限制，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明還有各種變化和改變，這些變化和改變都落入要求保護的本發明範圍內。本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
權利要求
1.一種晶體生長爐的水冷籽晶杆熱交換裝置，其包括水冷籽晶杆、連杆以及籽晶夾，其特徵在於，所述水冷籽晶杆包括外管和套於外管內的內管，所述內管與外管之間形成水冷流道，且兩者之間通過擋水板將水冷流道分割成底部連通的兩個區域，配合該兩個區域於所述外管上對應開設進、出水口，上法蘭和底部法蘭密封連接內管和外管的兩端；中間法蘭設置於外管上的進、出水口的下方，所述籽晶夾由引杆和夾頭組成，所述引杆的一端連接夾頭，另一端連接連杆，所述連杆穿入內管中與稱重傳感器連接。
2.根據權利要求I所述的晶體生長爐的水冷籽晶杆熱交換裝置，其特徵在於，所述擋水板將水冷流道均分為兩個區域。
3.根據權利要求I所述的晶體生長爐的水冷籽晶杆熱交換裝置，其特徵在於，所述進、出水口均設置於距外管頂端的20mm處。
4.根據權利要求I所述的晶體生長爐的水冷籽晶杆熱交換裝置，其特徵在於，所述內、外管為不鏽鋼管，所述擋水板為長條狀不鏽鋼板，所述上法蘭為T型不鏽鋼法蘭，底部法蘭和中間法蘭均由不鏽鋼製成。
5.根據權利要求I所述的晶體生長爐的水冷籽晶杆熱交換裝置，其特徵在於，所述連杆為不鏽鋼材質的圓棒。
6.根據權利要求I所述的晶體生長爐的水冷籽晶杆熱交換裝置，其特徵在於，所述引杆和夾頭均由鑰質材料製成。
7.根據權利要求I或4任一項所述的晶體生長爐的水冷籽晶杆熱交換裝置，其特徵在於，所述上法蘭和底部法蘭與內管和外管的兩端焊接密封連接。
全文摘要
本發明公開了一種晶體生長爐的水冷籽晶杆熱交換裝置，其包括水冷籽晶杆、連杆以及籽晶夾，所述水冷籽晶杆包括外管和套於外管內的內管，所述內管與外管之間形成水冷流道，且兩者之間通過擋水板將水冷流道分割成底部連通的兩個區域，配合該兩個區域於所述外管上對應開設進、出水口，上法蘭和底部法蘭密封連接內管和外管的兩端；中間法蘭設置於外管上的進、出水口的下方，所述籽晶夾由引杆和夾頭組成，所述引杆的一端連接夾頭，另一端連接連杆，所述連杆穿入內管中與稱重傳感器連接。所述晶體生長爐的水冷籽晶杆熱交換裝置不影響對籽晶的水冷保護效果，避免了冷卻水振動、流量變化等外界因素對稱重信號的幹擾，對晶體重量信號進行準確、穩定測量。
文檔編號C30B35/00GK102677159SQ20121016020
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月22日 優先權日2012年5月22日
發明者於永貴, 徐向眾, 徐瑞豐, 惠夢君, 楊勝建 申請人:無錫力匯光電科技有限公司