一種坩堝罩和坩堝系統的製作方法

2023-05-04 17:24:56

專利名稱：一種坩堝罩和坩堝系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及多晶矽設備領域，更具體地說，涉及一種坩堝罩和坩堝系統。
背景技術：
多晶爐鑄錠過程中須經歷抽真空、熔化、結晶、退火、冷卻五個階段。其中，熔化階段主要將零散的固體矽料融化成液態，結晶階段則通過一定的方式使多晶矽實現定向生長(也稱定向凝固)。在進行鑄錠工藝前就需將零散的矽料裝入噴塗好的石英坩堝中，並用石墨護板固定好，再投入多晶爐中進行鑄錠。目前，使用的石英坩堝高度為420_，投料量約為440kg，鑄出的矽錠高度為270mm-290mm，在熔料階段矽料完全融化時的液態高度為250mm-270mm,相對於坩堝的高度，至少尚有130mm高度的空間未被利用，如果能在現有石英坩堝的基礎上提高裝料量，即可增加單臺多晶爐的產量，並降低矽錠單位重量的能耗。提 高裝料量的方法是將坩堝高度增加，例如改變石英坩堝的尺寸，特別是增加其自身的高度，則可提升其裝料量。石英坩堝高度增加後雖然投料量增加，但矽錠高度依舊低於原石英坩堝的高度，導致石英坩堝增加的高度部分只在投料時起作用，並且普通的石英坩堝使用一次後即會破損，無法再次使用，造成了資源的浪費。另外，由於坩堝製造工藝過程中高度越高，澆注模具越難製作，增加了石英坩堝的製造難度。而且石英坩堝高度增加後，為防止石英坩堝變形同時需增加坩堝護板的高度。

發明內容
有鑑於此，本發明提供一種坩堝罩和坩堝系統，以實現在提高坩堝的裝料量基礎上減少資源浪費的現象發生。為實現上述目的，本發明提供如下技術方案—種;t甘禍罩,包括周向封閉的罩壁和設置在所述罩壁的中部的定位凸起，所述罩壁與所述定位凸起的材質均為氮化矽。優選的，在上述坩堝罩中，所述定位凸起設置在所述罩壁的外側，距離所述罩壁的其中一個沿邊的距離為30mm-40mm，距離所述罩壁的另一沿邊的距離為50mm-70mm。優選的，在上述坩堝罩中，所述定位凸起呈封閉狀分布在所述罩壁上。優選的，在上述坩堝罩中，所述定位凸起呈間歇狀分布在所述罩壁上。優選的，在上述坩堝罩中，所述罩壁為矩形結構。一種坩堝系統，包括坩堝，還包括坩堝罩，所述坩堝罩包括周向封閉的罩壁和設置在所述罩壁的中部的定位凸起，所述罩壁與所述坩堝的堝壁相貼合，且所述坩堝的沿邊與所述定位凸起相牴觸，所述罩壁與所述定位凸起的材質均為氮化矽。優選的，在上述坩堝系統中，所述定位凸起設置在所述罩壁的外側，距離所述罩壁的其中一個沿邊的距離為30mm-40mm，距離所述罩壁的另一沿邊的距離為50mm-70mm。優選的，在上述坩堝系統中，所述定位凸起呈封閉狀分布在所述罩壁上。
優選的，在上述坩堝系統中，所述定位凸起呈間歇狀分布在所述罩壁上。
優選的，在上述坩堝系統中，所述罩壁為矩形結構。本發明中的坩堝罩包括周向封閉的罩壁和設置在所述罩壁的中部的定位凸起。當使用生產多晶矽時，將上述坩堝罩設置在石英坩堝上，從而增加了坩堝的高度，因此可以增加了坩堝的投料量。另外，上述坩堝罩和坩堝為分離式設計，坩堝罩的材質選用氮化矽，而氮化矽是一種重要的結構陶瓷材料，本身具有潤滑性，並且耐磨損，抗腐蝕能力強，高溫時抗氧化。而且它還能抵抗冷熱衝擊，在空氣中加熱到1000°c以上，急劇冷卻再急劇加熱，也不會碎裂。氮化矽陶瓷還具有抗金屬熔融性，並且在保護氣氛中能耐1800°c高溫，可實現重複利用。


為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發明實施例一提供的坩堝罩主視結構示意圖；圖2為本發明實施例一提供的坩堝罩俯視結構示意圖；圖3為本發明實施例一提供的坩堝罩立體結構示意圖；圖4為本發明實施例一提供的坩堝系統立體結構示意圖；圖5為本發明實施例二提供的坩堝罩主視結構示意圖；圖6為本發明實施例二提供的坩堝罩俯視結構示意圖；圖7為本發明實施例二提供的坩堝罩立體結構示意圖；圖8為本發明實施例二提供的坩堝系統立體結構示意圖；圖9和圖10為本發明實施例提供的坩堝罩立體結構示意圖。
具體實施例方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。本發明公開了一種坩堝罩和具有上述坩堝罩的坩堝系統，以實現在提高坩堝的裝料量基礎上減少資源浪費的現象發生。其中，上述 甘禍罩包括周向封閉的罩壁和設置在罩壁的中部的定位凸起，罩壁與定位凸起的材質均為氮化娃。當使用生產多晶矽時，將上述坩堝罩設置在石英坩堝上，從而增加了坩堝的高度，因此可以增加了坩堝的投料量。另外，上述坩堝罩和坩堝為分離式設計，坩堝罩的材質選用氮化矽，而氮化矽是一種重要的結構陶瓷材料，本身具有潤滑性，並且耐磨損，抗腐蝕能力強，高溫時抗氧化。而且它還能抵抗冷熱衝擊，在空氣中加熱到1000°c以上，急劇冷卻再急劇加熱，也不會碎裂。氮化矽陶瓷還具有抗金屬熔融性，並且在保護氣氛中能耐180(TC高溫，可實現重複利用。實施例一如圖I至圖3所示，本發明實施例公開的坩堝罩I包括罩壁11和定位凸起12，其中，該罩壁11周向封閉，以阻擋矽原料的洩露；上述定位凸起12設置在罩壁11的外側的中部，以方便該坩堝罩I順利安裝在坩堝2上；而且為了延長坩堝罩I的使用壽命提高坩堝罩I的重複利用率，坩堝罩I中的罩壁11和定位凸起12的材質均為氮化矽。對於不同尺寸的坩堝2，為了提高其投料量，那麼與之相對應的坩堝罩I的尺寸的具體尺寸並不相同，在本發明實施例中，定位凸起12距離罩壁11的其中一個沿邊的距離為30mm-40mm，距離罩壁11的另一沿邊的距離為50mm-70mm。在使用時，罩壁11的一個沿邊伸入至坩堝2內，實現坩堝罩I的徑向定位；定位凸起12與坩堝2的堝壁相牴觸實現坩堝罩I的軸向定位。為了配合已有坩堝2的使用，即在生產多晶矽時，坩堝2大多為矩形結構，為了配 合坩堝2的使用，本發明實施例中優先選用將罩壁11設置為矩形結構。且上述定位凸起12在實際使用時可以呈封閉狀分布在罩壁11的外側，如圖I至圖3所示；還可以呈間歇狀分布在罩壁11的外側，如圖9所示。本發明實施例還公開了一種坩堝系統，如圖4所示，該坩堝系統包括坩堝2和坩堝罩1，坩堝罩I包括罩壁11和定位凸起12，其中，該罩壁11周向封閉，以阻擋矽原料的洩露；上述定位凸起12設置在罩壁11的外側的中部，以方便該坩堝罩I順利安裝在坩堝2上；而且為了延長坩堝罩I的使用壽命提高坩堝罩I的重複利用率，坩堝罩I中的罩壁11和定位凸起12的材質均為氮化矽；罩壁11與坩堝2的堝壁相貼合，且坩堝2的沿邊與定位凸起12相牴觸。在本發明實施例中坩堝2優選的為矩形結構，與之相對應的坩堝罩I優選的亦為矩形結構。為了固定坩堝罩I，本發明實施例中，定位凸起12距離罩壁11的其中一個沿邊的距離為30mm-40mm，距離罩壁11的另一沿邊的距離為50mm-70mm。在使用時，罩壁11的一個沿邊伸入至坩堝2內，實現坩堝罩I的徑向定位；定位凸起12與坩堝2的堝壁相牴觸，實現坩堝罩I的軸向定位，由於坩堝罩I軸向和徑向均有定位，坩堝罩I可實現穩定的設置在i甘禍2上。實施例二如圖5至圖7所示，本發明實施例公開的坩堝罩I包括罩壁11和定位凸起12，其中，該罩壁11周向封閉，以阻擋矽原料的洩露；上述定位凸起12設置在罩壁11的內側的中部，以方便該坩堝罩I順利安裝在坩堝2上；而且為了延長坩堝罩I的使用壽命提高坩堝罩I的重複利用率，坩堝罩I中的罩壁11和定位凸起12的材質均為氮化矽。對於不同尺寸的坩堝2，為了提高其投料量，那麼與之相對應的坩堝罩I的尺寸的具體尺寸並不相同，在本發明實施例中，定位凸起12距離罩壁11的其中一個沿邊的距離為30mm-40mm,距離罩壁11的另一沿邊的距離為50mm-70mm。在使用時甘堝2的堝壁伸入至罩壁11內，實現坩堝罩I的徑向定位；定位凸起12與坩堝2的堝壁相牴觸實現坩堝罩I的軸向定位。為了配合已有坩堝2的使用，即在生產多晶矽時，坩堝2大多為矩形結構，為了配合坩堝2的使用，本發明實施例中優先選用將罩壁11設置為矩形結構。且上述定位凸起12在實際使用時可以呈封閉狀分布在罩壁11的內偵彳，如圖5至圖7所示；還可以呈間歇狀分布在罩壁11的內側，如圖10所示。本發明實施例還公開了一種坩堝系統，如圖8所示，該坩堝系統包括坩堝2和坩堝罩1，坩堝罩I包括罩壁11和定位凸起12，其中，該罩壁11周向封閉，以阻擋矽原料的洩露；上述定位凸起12設置在罩壁11的內側的中部，以方便該坩堝罩I順利安裝在坩堝2上；而且為了延長坩堝罩I的使用壽命提高坩堝罩I的重複利用率，坩堝罩I中的罩壁11和定位凸起12的材質均為氮化矽；罩壁11與坩堝2的堝壁相貼合，且坩堝2的沿邊與定位凸起12相牴觸。 在本發明實施例中坩堝2優選的為矩形結構，與之相對應的坩堝罩I優選的亦為矩形結構。為了固定坩堝罩I，本發明實施例中，定位凸起12距離罩壁11的其中一個沿邊的距離為30mm-40mm,距離罩壁11的另一沿邊的距離為50mm-70mm。在使用時甘堝2的堝壁伸入至罩壁11的內，實現坩堝罩I的徑向定位；定位凸起12與坩堝2的堝壁相牴觸，實現坩堝罩I的軸向定位，由於坩堝罩I軸向和徑向均有定位，坩堝罩I可實現穩定的設置在坩禍2上。另外，需要說明的是實施例一與實施例二不同之處在於定位凸起12的位置的設置，定位凸起12可以設置在罩壁11的內側還可以設置在罩壁11的外側，對於設置在罩壁11外側的結構由於將罩壁11的一個沿邊伸入至坩堝內，因此對於罩壁11的尺寸要求較小，因此可以節省資源的浪費。而定位凸起12設置在內側的結構，由於坩堝深入至罩壁11內，其尺寸要求較大，方可實現。因此，本發明優先選用實施例一的相關技術方案。且定位凸起12的間歇式設計也可進一步減小資源浪費。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。
權利要求
1.一種坩堝罩，其特徵在於，包括周向封閉的罩壁(11)和設置在所述罩壁(11)的中部的定位凸起(12)，所述罩壁(11)與所述定位凸起(12)的材質均為氮化矽。
2.如權利要求I所述的坩堝罩，其特徵在於，所述定位凸起(12)設置在所述罩壁(11)的外側，距離所述罩壁(11)的其中一個沿邊的距離為30mm-40mm，距離所述罩壁(11)的另一沿邊的距離為50mm-70mm。
3.如權利要求I或2所述的坩堝罩，其特徵在於，所述定位凸起(12)呈封閉狀分布在所述罩壁(11)上。
4.如權利要求I或2所述的坩堝罩，其特徵在於，所述定位凸起(12)呈間歇狀分布在所述罩壁(11)上。
5.如權利要求I或2所述的坩堝罩，其特徵在於，所述罩壁(11)為矩形結構。
6.一種坩堝系統，包括坩堝(2)，其特徵在於，還包括坩堝罩(I)，所述坩堝罩(I)包括周向封閉的罩壁(11)和設置在所述罩壁(11)的中部的定位凸起(12)，所述罩壁(11)與所述坩堝的堝壁相貼合，且所述坩堝的沿邊與所述定位凸起(12)相牴觸，所述罩壁(11)與所述定位凸起(12)的材質均為氮化娃。
7.如權利要求6所述的坩堝系統，其特徵在於，所述定位凸起(12)設置在所述罩壁(11)的外側，距離所述罩壁(11)的其中一個沿邊的距離為30mm-40mm，距離所述罩壁(11)的另一沿邊的距離為50mm-70mm。
8.如權利要求6或7所述的坩堝系統，其特徵在於，所述定位凸起(12)呈封閉狀分布在所述罩壁(11)上。
9.如權利要求6或7所述的坩堝系統，其特徵在於，所述定位凸起(12)呈間歇狀分布在所述罩壁(11)上。
10.如權利要求6或7所述的坩堝系統，其特徵在於，所述罩壁(11)為矩形結構。
全文摘要
本發明實施例公開了一種坩堝罩包括周向封閉的罩壁和設置在所述罩壁的中部的定位凸起。當使用生產多晶矽時，將上述坩堝罩設置在石英坩堝上，從而增加了坩堝的高度，因此可以增加了坩堝的投料量。另外，上述坩堝罩和坩堝為分離式設計，坩堝罩的材質選用氮化矽，而氮化矽是一種重要的結構陶瓷材料，本身具有潤滑性，並且耐磨損，抗腐蝕能力強，高溫時抗氧化。而且它還能抵抗冷熱衝擊，在空氣中加熱到1000℃以上，急劇冷卻再急劇加熱，也不會碎裂。氮化矽陶瓷還具有抗金屬熔融性，並且在保護氣氛中能耐1800℃高溫，可實現重複利用。本發明實施例還公開了一種具有坩堝罩的坩堝系統。
文檔編號C30B29/06GK102888651SQ201110206298
公開日2013年1月23日 申請日期2011年7月22日 優先權日2011年7月22日
發明者黃水霞, 曾國偉, 王偉亮, 龐昭 申請人:浙江思博恩新材料科技有限公司