专利名称：一种用于晶体生长的笼型加热装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及人工晶体领域，具体地说本发明涉及一种用于晶体生长的笼型加热装置。
背景技术：
已知的，人工晶体种类繁多，大致有太阳能发电中使用的单晶硅、多晶娃，作为LED使用的蓝宝石衬底材料等等；这些人工晶体在加工中，通常会使用坩埚进行拉制，拉制过程中坩埚的加热使用的是环绕坩埚的加热套；常规的加热套为上下具有交错豁口的环形结构，上部设置为敞口，下部设有至少两个支座，每一支座分别连通电源的正极和负极，材质为石墨、钨、钥、铜或其它导体，由于前述材质制作中工艺要求或本体限制，豁口与加热套之·间温差很大，形成的热场很不均衡，尤其是拉制大尺寸、高质量的晶体是目前晶体生长技术研究和应用领域重要的发展趋势。制约的要素就是温场的控制。中国专利CN101323984A “专利名称、一种大尺寸高熔点晶体生长的加热装置及其制作方法；申请日、2008年07月23日；
公开日、2008年12月17日”公开了一种鸟笼状加热装置，该装置采用了多个上下对应的铜环，在铜环与铜环之间插接钨棒，最上部利用钨棒折弯串联形成多组串联电路，不同组的钨棒设置有高低层次，也就是分为上层、中层和下层，异面相互交错分布，形成上低下高、中央低两侧高型的温场分布，然而整体的铜环使得使用中放置时下部不可能有胀缩，需要加热装置较近的靠近坩埚很困难，电极也只能设置为一组；另外使用钨棒在。
发明内容为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种用于晶体生长的笼型加热装置，采用了多瓣的鸟笼形加热形式，获取了加热装置的较为均衡的温场分布；尤其适用于大尺寸、高熔点晶体生长的多温区需求。为了实现上述发明的目的，本发明采用如下技术方案一种用于晶体生长的笼型加热装置，包括加热棒、串联机构、底座，由复数根加热棒上部折弯形成“ Π ”形结构，复数根加热棒呈交错环形布局，所述环形布局加热棒的下部连接至少两个底座，所述底座由一个整圆均等份分割成至少两个且至少两个底座对接面之间设有间距，在环形布局加热棒的中部设有与底座相同数量且相同结构串联相同加热棒的串联机构使所述加热棒形成鸟笼形结构的加热装置，所述至少一个底座连接电极负极，其余的底座连接电极正极；或至少一个底座连接电极正极，其余的底座连接电极负极使鸟笼形加热装置形成电极经由上部交汇的加热电极布局。所述的用于晶体生长的笼型加热装置，所述加热棒、串联机构、底座材质为钨、钥、铜中的任意一种或钨、钥、铜的任意组合。所述的用于晶体生长的笼型加热装置，所述加热棒、串联机构或底座中的任一材质为钨包裹钥；或钥包裹钨；或钥包裹铜；或铜包裹钨；或由钨、钥、铜分为内层、外层及其中部层的组合结构。所述的用于晶体生长的笼型加热装置，底座由双半圆形成一个整圆形；或底座由三个三分之一圆形成一个整圆形；或四个第一四分之一底座、第二四分之一底座、第三四分之一底座和第四四分之一底座形成一个整圆形。所述的用于晶体生长的笼型加热装置，在底座上设有倒锥形孔，加热棒的两下端分别设置为倒锥形头，所述加热棒的两倒锥形头与底座的倒锥形孔插接。所述的用于晶体生长的笼型加热装置，所述加热棒的两倒锥形头与底座的倒锥形孔插接后通过焊接形成一体。所述的用于晶体生长的笼型加热装置，在复数根加热棒的上部折弯面设置为上“凹”形面、上“M”形面或上平形面。
所述的用于晶体生长的笼型加热装置，所述复数根加热棒的上“凹”形面设置在外围且环形排列，复数根加热棒的上“M”形面设置在中部且环形排列，复数根加热棒的上平形面设置在内圈且环形排列。所述的用于晶体生长的笼型加热装置，串联机构为至少两个方形或圆形结构棒体形成一个整圆形上分别打孔穿入加热棒；或在加热棒内部设置至少两个内护管或护棒与加热棒焊接形成内串联机构；或在加热棒外部设置至少两个外护管或护棒且与加热棒焊接形成外串联机构；或在加热棒的内、外部分别设置至少两个内护管或护棒、外护管或护棒且与加热棒焊接形成串联机构。通过上述公开内容，本发明的有益效果是本发明所述的用于晶体生长的笼型加热装置，采用了将鸟笼形加热装置由下端至上部的多瓣形鸟笼结构，使得底座分别连接的电极正极和负极在上部交汇，获取了加热装置的较为均衡的温场分布；尤其适用于大尺寸、高熔点晶体生长的多温区需求，其中加热棒的相互交错分布，有利于获得稳定而又均匀的温场分布；本发明相对于现有技术加热效率大幅度提高，满足了大尺寸晶体生长的技术要求，获取了晶体生长过程中的小温度梯度要求。
图I是本发明的立体结构示意图；图2是本发明的加热棒与底座插接结构示意图；图3是本发明的底座分为四个后与电源的正极负极连接结构示意图；图4是图3的另一替换结构示意图；图5是本发明的底座分为三个后与电源的正极负极连接结构示意图；在图中1、上“凹”形面；2、上“M”形面；3、上平形面；4、第一护管或护棒；5、第二护管或护棒；5. I、内护管或护棒；5. 2、外护管或护棒；6、加热棒；7、第三护管或护棒；8、第四护管或护棒；9、第五护管或护棒；10、底座；10. I、第一四分之一底座；10. 2、第二四分之一底座；10. 3、第三四分之一底座；10. 4、第四四分之一底座；11、倒锥形头；12、倒锥形孔；
13、正极；14、负极。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行进一步的说明；下面的实施例并不是对于本发明的限定，仅作为支持实现本发明的方式，在本发明所公开的技术框架内的任意等同结构替换，均为本发明的保护范围；结合附图I 5中给出的用于晶体生长的笼型加热装置，本发明附图I中对于底座10给出了一种形式，也就是底座10由四个四分之一圆构成；即第一四分之一底座10. I、第二四分之一底座10. 2、第三四分之一底座10. 3和第四四分之一底座10. 4 ;由前述四个四分之一圆形成一个整圆形，但四个四分之一圆形成的整圆相互之间留有间隔，对应于四个四分之一圆形上部分别设置了串联机构，串联机构也就是四个四分之一圆形的第五护管或护棒9、第四护管或护棒8、第三护管或护棒7、第二护管或护棒5和第一护管或护棒4 ;复数根加热棒6上部折弯形成“ Π ”形结构，“ Π ”形结构加热棒6的上端面分别折弯为上“凹”形面I、上“M”形面2或上平形面3，然后将“Π”形结构的加热棒6的下部依次穿过第一护管或护棒4、第二护管或护棒5、第三护管或护棒7、第四护管或护棒8和第五护管或护棒9后，加热棒6下端的倒锥形头11与底座10上的倒锥形孔12插接并焊接形成一体的鸟笼形结构，由于包括底座10、第五护管或护棒9、第四护管或护棒8、第三护管或护棒7、第二护管 或护棒5和第一护管或护棒4仅通过加热棒6上部的上“凹”形面I、上“M”形面2和上平形面3串联，形成复数根加热棒6呈交错环形布局，也就是由下部至上分为四个四分之一半圆的鸟笼形结构构成，所述四个四分之一半圆的底座10便可分别连接电极，也就是电极正极13连接至少一个四分之一半圆的底座10,电极负极14连接另外四分之一半圆的底座10,使鸟笼形加热装置形成电极经由加热棒6上部交汇处的加热电极布局，在鸟笼形加热装置上形成的热场较为均衡。进一步，所述复数根加热棒6的上“凹”形面I设置在外围且环形排列，复数根加热棒6的上“M”形面2设置在中部且环形排列，复数根加热棒6的上平形面3设置在内圈且环形排列。进一步，本发明为了更好地解释串联机构，串联机构为四个方形或圆形结构的折弯棒体，由四个折弯棒体形成一个整圆形，在整圆形上分别打孔后穿入“ Π ”形结构的加热棒6 “图中未显示方形或圆形结构的折弯棒体形状，但本领域技术人员能够理解棒体打孔是一种常规技术”;或在加热棒6内部设置四个内护管或护棒与加热棒6焊接形成内串联机构；或在加热棒6外部设置至四个外护管或护棒且与加热棒6焊接形成外串联机构；或在加热棒6的内、外部分别设置至少两个内护管或护棒、外护管或护棒且与加热棒6焊接形成串联机构；在附图I中，本发明给出了第二护管或护棒5的两个附图标记，也就是内护管或护棒5. I和外护管或护棒5. 2，其它的护管或护棒与此相同，故而附图未做标示。在前述中本发明解释的将底座10分为四个仅是其中一种实施方案，并不是对本发明的限定；本发明结合附图3和5给出了将底座10分为四个和三个的方式，将底座10分为两个或超过五个都是本发明的保护范围。进一步，所述加热棒6、串联机构、底座10材质为钨、钥、铜中的任意一种或钨、钥、铜的任意组合。进一步，所述加热棒6、串联机构或底座10中的任一材质为钨包裹钥；或钥包裹钨；或钥包裹铜；或铜包裹钨；或由钨、钥、铜分为内层、外层及其中部层的组合结构。实施本发明所述的用于晶体生长的笼型加热装置，鉴于蓝宝石晶体的熔点很高“熔点在2000度以上”，常规的材质难以承受，所以选用钨或钥作为主要材料，底座10以及串联机构的分体设置，使得电流在鸟笼形加热装置分布较为均衡，其中相互串联的加热棒6确保了加热电极的接入效果，从而在鸟笼形加热装置的四周形成等间距均匀的加热方式。在生长过程中坩埚放置在鸟笼形加热装置中央，从而保证了晶体生长过程中坩埚温场每一侧面的均匀性和获得上低下高的温场均匀性。使用过程为己知技术的提拉法和泡生法晶体生长工艺，本发明不予详述。本发明未详述部分为现有技术。
为了公开本发明的目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是，应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。
权利要求
1.一种用于晶体生长的笼型加热装置，包括加热棒￠)、串联机构、底座(10)，其特征是由复数根加热棒(6)上部折弯形成“π”形结构，复数根加热棒(6)呈交错环形布局，所述环形布局加热棒(6)的下部连接至少两个底座(10)，所述底座(10)由一个整圆均等份分割成至少两个且至少两个底座(10)对接面之间设有间距，在环形布局加热棒(6)的中部设有与底座(10)相同数量且相同结构串联相同加热棒(6)的串联机构使所述加热棒(6)形成鸟笼形结构的加热装置，所述至少一个底座(10)连接电极负极(14)，其余的底座(10)连接电极正极(13);或至少一个底座(10)连接电极正极(13)，其余的底座(10)连接电极负极(14)使鸟笼形加热装置形成电极经由上部交汇的加热电极布局。
2.根据权利要求I所述的用于晶体生长的笼型加热装置，其特征是所述加热棒(6)、串联机构、底座(10)材质为钨、钥、铜中的任意一种或钨、钥、铜的任意组合。
3.根据权利要求I所述的用于晶体生长的笼型加热装置，其特征是所述加热棒(6)、串联机构或底座(10)中的任一材质为鹤包裹钥；或钥包裹鹤；或钥包裹铜；或铜包裹鹤；或由钨、钥、铜分为内层、外层及其中部层的组合结构。
4.根据权利要求1、2或3所述的用于晶体生长的笼型加热装置，其特征是底座(10)由双半圆形成一个整圆形；或底座(10)由三个三分之一圆形成一个整圆形；或四个第一四分之一底座(10. I)、第二四分之一底座(10. 2)、第三四分之一底座(10. 3)和第四四分之一底座(10.4)形成一个整圆形。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的用于晶体生长的笼型加热装置，其特征是在底座(10)上设有倒锥形孔(12)，加热棒￠)的两下端分别设置为倒锥形头(11)，所述加热棒(6)的两倒锥形头(11)与底座(10)的倒锥形孔(12)插接。
6.根据权利要求5所述的用于晶体生长的笼型加热装置，其特征是所述加热棒(6)的两倒锥形头(11)与底座(10)的倒锥形孔(12)插接后通过焊接形成一体。
7.根据权利要求I所述的用于晶体生长的笼型加热装置，其特征是在复数根加热棒(6)的上部折弯面设置为上“凹”形面(1)、上‘1”形面(2)或上平形面(3)。
8.根据权利要求7所述的用于晶体生长的笼型加热装置，其特征是所述复数根加热棒(6)的上“凹”形面(I)设置在外围且环形排列，复数根加热棒￠)的上“M”形面(2)设置在中部且环形排列，复数根加热棒￠)的上平形面(3)设置在内圈且环形排列。
9.根据权利要求I所述的用于晶体生长的笼型加热装置，其特征是串联机构为至少两个方形或圆形结构棒体形成一个整圆形上分别打孔穿入加热棒￠);或在加热棒(6)内部设置至少两个内护管或护棒与加热棒(6)焊接形成内串联机构；或在加热棒(6)外部设置至少两个外护管或护棒且与加热棒(6)焊接形成外串联机构；或在加热棒(6)的内、外部分别设置至少两个内护管或护棒、外护管或护棒且与加热棒(6)焊接形成串联机构。
全文摘要
一种用于晶体生长的笼型加热装置，涉及人工晶体领域，复数根加热棒(6)呈交错环形布局，所述环形布局加热棒(6)的下部连接至少两个底座(10)，所述底座(10)由一个整圆均等份分割成至少两个且至少两个底座(10)对接面之间设有间距，在环形布局加热棒(6)的中部设有与底座(10)相同数量且相同结构串联相同加热棒(6)的串联机构使所述加热棒(6)形成鸟笼形结构的加热装置，底座(10)连接电极负极(14)和电极正极(13)使鸟笼形加热装置形成电极经由上部交汇的加热电极布局；本发明采用了多瓣的鸟笼形加热形式，获取了加热装置的较为均衡的温场分布；尤其适用于大尺寸、高熔点晶体生长的多温区需求。
文档编号C30B15/14GK102936753SQ201210422409
公开日2013年2月20日 申请日期2012年10月13日 优先权日2012年10月13日
发明者刘朝轩, 王晨光 申请人:洛阳金诺机械工程有限公司