一种水冷导流筒的制作方法

1.本实用新型涉及硅单晶棒拉晶设备技术领域，尤其涉及一种用于制备硅单晶的水冷导流筒。


背景技术：

2.单晶炉是多晶硅转化为单晶硅工艺过程中的必备设备，而单晶硅又是光伏发电和半导体行业中的基础原料。单晶硅作为现代信息社会的关键支撑材料，是目前世界上最重要的单晶材料之一，它不仅是发展计算机与集成电路的主要功能材料，也是光伏发电利用太阳能的主要功能材料。在硅单晶拉制过程中，通过水冷导流筒有效的提高了晶棒的冷却速度，从而提高了拉制效率，目前一些单晶炉加装了水冷导流筒，由于冷却效率不高，造成晶棒拉制速度低。
3.因此，研究新式的水冷导流筒，以用于解决单晶直拉法拉速不高问题具有重要意义。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术的不足，本实用新型的主要目的在于提供一种水冷导流筒，增加了散热加强区，以快速带走固液面交接处的结晶潜热，提高单晶拉速。
5.为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：
6.一种水冷导流筒，包括导流筒主体、设于所述导流筒主体的水冷管道和用于固定所述水冷管道的固定环体，所述导流筒主体的内壁包括散热加强区和观察区，所述散热加强区安装有若干个散热片。
7.可选地，所述观察区与所述导流筒主体的内壁的比例为10％
‑
50％。
8.可选地，若干个所述散热片均匀并对称分布。
9.可选地，所述散热片的数量不小于18个。
10.可选地，所述散热片沿所述导流筒主体的筒口处至筒底处方向安装。
11.可选地，所述导流筒主体和所述散热片一体成型制成。
12.可选地，所述导流筒主体的内壁和所述散热片的表面设置有用于吸收热量的氧化层。
13.可选地，所述导流筒主体和所述散热片的材质采用不锈钢。
14.本实用新型提供的一种水冷导流筒，包括导流筒主体、水冷管道和固定环体，通过在导流筒主体的内壁设置散热加强区和观察区，在散热加强区安装有若干个散热片，通过散热片快速带走直拉法拉制单晶时固液面交接处的结晶潜热，加快单晶生长，提高单晶产量，从而提高了单晶拉速。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需
要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1是本实用新型实施例提供的一种水冷导流筒的结构示意图；
17.图2是根据图1所示的一种水冷导流筒的结构示意图；
18.图3是根据图1所示的一种水冷导流筒的散热片安装示意图。
具体实施方式
19.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
20.如图1
‑
图3所示，本实用新型提供的一种水冷导流筒，一般性地，可以包括导流筒主体1、水冷管道2和固定环体3。水冷管道2设于导流筒主体1上，以用于冷却导流筒主体1。固定环体3设置于导流筒主体1的筒口周侧并与水冷管道2固定连接，以用于固定水冷管道2。导流筒主体1为锥形筒。导流筒主体1的锥形筒内壁设置有散热加强区11和观察区12。主要注意的是，此处所指的观察区为占用角度不小于圆周的5％的角度区域，即以导流筒主体的筒口圆周为360
°
为例，一个观察区的占用角度需不小于18
°
。散热加强区11设置有若干个散热片4。散热加强区11用于增加水冷导流筒的冷却速度，以便于快速带走固液面交接处的结晶潜热；观察区12用于使用者便于观察籽晶生长状态，避免散热片4阻挡使用者视线，防止带来不利影响。散热片4为翅状散热片，并纵向安装于锥形筒内壁，即散热片4的安装方向(纵向安装方向，散热片沿自锥形筒的筒口处向筒底处的方向安装)与导流筒主体1的轴线平行。在使用时，使用者可以从冷却导流筒主体1的筒口的斜上方，经由观察区12看向筒内。由于籽晶的直径较小，筒口的直径较大，籽晶与筒口边缘之间(在直径方向上)有一定的间距，使用者从籽晶与筒口边缘之间的空隙中向筒内观察，从而可以查看籽晶的生长状态。本实用新型提供的一种水冷导流筒，散热片4能够快速带走固液面交接处的结晶潜热，提高单晶拉速，从而解决单晶直拉法拉速不高问题。
21.本实用新型提供的一种水冷导流筒，用于直拉单晶制造法制造硅单晶工艺，其工作原理为：cz(英文：czochralski，cz法，直拉单晶制造法)直拉法拉制单晶，是把原料多晶硅块放入石英坩埚中，在单晶炉中加热融化，再将一根棒状晶种(称籽晶)浸入融液中。在合适的温度下，融液中的硅原子会顺着晶种的硅原子排列结构在固液交界面上形成规则的结晶，成为单晶体。本实用新型提供的一种水冷导流筒，通过在水冷导流筒的内壁上设置散热加强区11和观察区12，即增加散热加强区11安装散热片4，通过散热片4快速带走直拉法拉制单晶时固液面交接处的结晶潜热，加快单晶生长，提高单晶产量，从而提高了单晶拉速。
22.具体地，导流筒主体1、水冷管道2和固定环体3可以是本领域技术人员所熟知的导流筒结构。例如，导流筒主体1可以包括内筒、外筒和环形底。内筒、外筒均为上大下小的锥形筒。内筒同心套装在外筒内。环形底设于内筒、外筒的下端部。环形底的内环壁与内筒的外环壁密封连接，环形底的外环壁与外筒的内环壁密封连接，外筒的顶部向内翻折形成内
缘。内缘的端面与内筒的上端部外环壁密封连接，内筒、外筒和环形底形成环形内腔。环形内腔中设有若干隔板。若干隔板之间的环壁上设有冷却液入口和冷却液出口。水冷管道2包括进水管和出水管。进水管和出水管形成5跟水路管，并与冷却液入口和冷却液出口连通。冷却液出口靠近外筒体内缘设置，出水管的一端为自由端，出水管的另一端与冷却液出口连接。冷却液入口靠近一隔板，进水管的一端为自由端，进水管的另一端与冷却液入口连接。
23.可选地，由于导流筒主体1为锥形筒，其内壁圆周为360
°
。将导流筒主体1的内壁分为散热加强区11和观察区12。观察区12占导流筒主体1的内壁的比例为10％
‑
50％。观察区12的大小以能够实现使用者对籽晶生长状态的观察需要为准。在一个具体的实施方式中，散热加强区11均匀设置有若干个散热片4。散热片4的数量不小于18片。散热片4的数量根据实际需要设置，以达到较优的冷却效果和不影响观察的目的即可。可选地，当锥形筒的高度为350mm以上时，散热加强区11和观察区12的数量均为两个，散热加强区11和观察区12相互交替设置，两个散热加强区11相互对称，两个观察区12相互对称。在一个散热加强区11中设有9个散热片4，相邻散热片4间隔12
°
，散热片4的厚度为3
‑
10mm，高度为8
‑
20mm，长度大于340mm。需要注意的是，此处所指的散热片的高度是锥形筒的圆形横截面的半径方向上散热片的尺寸；散热片的长度是指锥形筒的筒口至筒底的方向上的尺寸。
24.本实用新型提供的一种水冷导流筒，导流筒主体1和散热片4采用一体成型制成，并在导流筒主体1的内壁表面和散热片4的表面设置有用于吸收热量的氧化层(图中未示出)。导流筒主体1和散热片4优先采用不锈钢材料。氧化层的制备可以是通过盐浴发黑处理，即经由盐浴发黑工艺，在导流筒主体1和散热片4的表面形成氧化层或氮化层，以用于更好地吸收固液面交接处的结晶潜热，加快单晶生长。
25.主要补充的是，本实用新型的水冷导流筒，其中的水冷管道所采用的冷却液并不仅仅限于水，还可以是其他液体或者气体或其他介质。
26.本实用新型提供的一种水冷导流筒，通过在导流筒主体1的内壁设置散热加强区11和观察区12，散热片4能够快速带走直拉法拉制单晶时固液面交接处的结晶潜热，加快单晶生长，提高单晶产量，从而提高了单晶拉速，同时观察区12的设置，还便于在制晶过程中对籽晶进行观察，具有操作方便实用的优点。
27.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。