专利名称：一种大规格尺寸蓝宝石炉双加热器结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及蓝宝石晶体生长设备技术领域，特别涉及一种大规格尺寸蓝宝石炉双加热器结构。
背景技术：
目前，蓝宝石衬底企业和LED外延厂商的应用都以2英寸和4英寸为主衬底，随着LED的应用越来越广泛，国内外外延厂商逐渐引入4英寸及6英寸外延生产工艺和设备，4英寸、6英寸蓝宝石衬底将促进成本的大幅度降低，对大尺寸蓝宝石衬底的需求也将迅速升温，从而促进蓝大规格尺寸蓝宝石晶体生长炉市场需求激增。在晶体的生长过程中，需要一定的轴向梯度和径向·梯度。而传统的蓝宝石泡生炉只能满足小规格尺寸蓝宝石晶体的生长，而晶体直径一旦超过300mm之后，所需要的温度梯度仅仅靠单一的加热器已经很难形成比较可靠且理想的温度梯度，导致晶体的良率及品质比较低。现有的实施方案一如图1所示，采用单一鸟笼式加热器01，无底部加热器；采用单一电源供电，采用2个半圆形铜环，多组U型钨棒的两端分别固定在2个半圆形铜环上，另外有用鹤棒做成的半圆环固定在U型鹤棒中间,构建出鸟笼式鹤棒加热结构。现有的蓝宝石泡生炉均采用了鸟笼式钨棒加热器，但是存在以下的缺点温场的结构在加热器及保温屏安装之后，温场的轴向及径向温度梯度都已经定型，就是安装之后热场的可控调节的手段较少，使采用该热场的蓝宝石炉的长晶难度大；现有的实施方案二 侧面加热器采用2段式加热，底部为单独加热结构。侧面加热器由两个图2中的侧面加热器半分体02结构组成，均采用钨丝网结构；底面加热器也采用钨丝网结构。采用侧面2段钨丝网+底部钨丝网加热，能较好的控制温度梯度，但是存在底部径向温度梯度不均匀，制造加工费用昂贵的问题。因此，针对上述情况，如何改进蓝宝石炉的结构，为大规格尺寸蓝宝石晶体生长创造有利的热场条件，并降低蓝宝石炉的生产成本，成为本领域技术人员亟待解决的重要技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种大规格尺寸蓝宝石炉双加热器结构，以构建出一种侧面有一定径向梯度的温度场，并配以底部加热器，形成独特的双加热器结构的蓝宝石炉，为大规格尺寸蓝宝石晶体生长创造可靠及优良的温场结构，并有效降低蓝宝石炉的生产成本。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案一种大规格尺寸蓝宝石炉双加热器结构，包括侧面加热器，采用两个沿轴向通过绝缘件紧固连接的铜环作为电极，分别为第一铜电极和第二铜电极，在这两个铜电极上分别沿周向安装有多个U型钨棒形成筒状结构作为发热体，且所述U型钨棒在所述第一铜电极和所述第二铜电极上分别按轴对称排列方式固定；底部加热器，采用双螺旋钨丝根据热场需要构建同心发热环，所述双螺旋钨丝通过双螺旋连接螺丝连接于电极板上，底部通过U型支撑钨棒支撑。优选的，两个所述铜电极上的所述U型钨棒相间排布在同一个圆周上。优选的，两个所述铜电极上分别开设有用于安装所述U型钨棒的安装孔，且位于下方的所述第一铜电极的内壁上与所述第二铜电极上的安装孔相对的位置开设有凹槽，用于供安装在所述第二铜电极上的所述U型钨棒通过。优选的，两个所述铜电极通过多个螺栓紧固连接，每个所述螺栓与所述铜电极之间垫设有绝缘垫，且两个所述铜电极之间设置有绝缘块。优选的，每个所述U型钨棒的顶部固定在所述铜电极的安装孔上，底部均插入圆形钨环，并通过细的钨丝捆绑在一起。优选的，所述U型支撑钨棒位于下保温钥屏的部分套设有U型支撑钨棒绝缘套。优选的，所述U型支撑钨棒的底部插入绝缘圈，固定在底部支撑固定板上。
优选的，所述侧面加热器和所述底部加热器分别连接于不同的电路，能够在晶体加工的不同阶段调整所述侧面加热器以及所述底部加热器的功率，以满足晶体不同的阶段对热场的不同要求。从上述的技术方案可以看出，本发明提供的大规格尺寸蓝宝石炉双加热器结构包括了侧面加热器和底部加热器两部分，因此该蓝宝石炉可以通过对侧面加热器和底部加热器的功率调整实现组合出与蓝宝石在不同的长晶阶段所需要的出不同的热场，热场的可调控组合增多，从而为大规格蓝宝石晶体生长创造出有利的热场条件；并且由上述技术方案可以看出，本发明所提供的侧面加热器中采用U型钨棒作为发热体的构成部件，并且U型钨棒在两个铜电极上呈轴对称的形式排布，从而使侧面加热器在轴向及径向上的温度梯度完全对称分布，这不仅为大规格蓝宝石晶体生长创造出了均匀的侧面温度梯度，同时钨棒的加工生产成本也明显低于钨丝网的生产成本，因而该种侧面加热器结构还有效降低了整个蓝宝石炉的生产成本；底部加热器采用双螺旋钨丝根据热场需要构建同心的发热圆环，与目前采用钨丝网结构的底部加热器相比，该种形式的底部加热器由于为中心对称结构，因而使得底部温度场的径向温度梯度更为均匀，从而更有利于大规格蓝宝石晶体的生长。由此可见，本发明所提供的大规格尺寸蓝宝石炉双加热器结构可以为大规格尺寸蓝宝石晶体的生长创造有利的热场条件，同时有效降低了蓝宝石炉的生产成本。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，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。图1为现有技术中的单一鸟笼式加热器的结构示意图2为现有技术中的侧面加热器的结构示意图；图3为本发明实施例提供的大规格尺寸蓝宝石炉双加热器结构的示意图；图4为本发明实施例提供的双铜环侧面加热器的结构示意图；图5为本发明实施例提供的底部加热器的结构示意图；图6为图5的俯视图。在图3中，I为侧面加热器，2为坩埚，3为底部加热器；在图4中，11为圆形鹤环，12为U型鹤棒，13为绝缘块,14为第一铜电极,15为第二铜电极，16为绝缘垫，17为螺栓；在图5和图6中，31为双螺旋钨丝，32为U型支撑钨棒，33为下保温钥屏，34为电极板，35为绝缘圈，36为底部支撑固定板，37为U型支撑钨棒绝缘套，38为双螺旋连接螺丝。
具体实施例方式本发明公开了一种大规格尺寸蓝宝石炉双加热器结构。，构建出一种侧面有一定径向梯度的温度场，并配以底部加热器，形成独特的双加热器结构，为大规格尺寸蓝宝石晶体生长创造可靠及优良的温场结构。 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。请参阅图3，图3为本发明实施例提供的大规格尺寸蓝宝石炉双加热器结构的示意图。本发明实施例提供的大规格尺寸蓝宝石炉双加热器结构，包括侧面加热器I和底部加热器3，其中侧面加热器I是采用双铜环作为电极环，用U型钨棒12作为发热体，并且U型钨棒12沿两个铜电极环对称布置，具体的，请参考图4，图4为本发明实施例提供的双铜环侧面加热器的结构示意图，采用两个沿轴向通过绝缘件固定连接的铜环作为电极，分别为位于下部的第一铜电极14和位于上部的第二铜电极15，然后在这两个铜电极上分别沿周向安装有多个U型钨棒12形成筒状结构作为发热体，并且为了保证侧面温度梯度的均勻性，U型鹤棒12在第一铜电极14和第二铜电极15上按轴对称方式固定,该对称轴为两个铜电极的轴线；底部加热器3的具体结构请参考图5和图6，底部加热器3的上部为采用双螺旋钨丝31根据热场的需要所构建呈的同心发热环，并且双螺旋钨丝31通过双螺旋连接螺丝38连接于电极板34上，以保证电极板34与双螺旋钨丝31的可靠接触，底部通过U型支撑钨棒32对其进行支撑。如图3中所示，坩埚2处于侧面加热器I的内部，底部加热器3位于坩埚2之下且间隔一定距离，根据长晶过程中不同阶段对热场的不同要求，对侧面加热器I和底部加热器3的功率进行调整，以满足晶体不同的阶段对热场的不同要求。由于上述实施例中的大规格尺寸蓝宝石炉双加热器结构包括了侧面加热器I和底部加热器3两部分，因此该蓝宝石炉可以通过对侧面加热器I和底部加热器3的功率调整实现组合出与蓝宝石在不同的长晶阶段所需要的出不同的热场，热场的可调控组合增多，从而为大规格蓝宝石晶体生长创造出有利的热场条件；并且由上述实施例中可以看出，本发明所提供的侧面加热器I中采用U型钨棒12作为发热体最基本的构成部件，并且U型钨棒12在两个铜电极上呈轴对称的形式排布，从而使侧面加热器I在轴向及径向上的温度梯度完全对称分布，这不仅为大规格蓝宝石晶体生长创造出了均匀的侧面温度梯度，同时钨棒的加工生产成本也明显低于钨丝网的生产成本，因而该种侧面加热器结构还有效降低了整个蓝宝石炉的生产成本；底部加热器3采用双螺旋钨丝31根据热场需要构建同心的发热圆环，与目前采用钨丝网结构的底部加热器相比，该种形式的底部加热器由于为中心对称结构，因而使得底部温度场的径向温度梯度更为均匀，从而更有利于大规格蓝宝石晶体的生长。由此可见，本发明实施例所提供的大规格尺寸蓝宝石炉双加热器结构可以为大规格尺寸蓝宝石晶体的生长创造有利的热场条件，同时有效降低了蓝宝石炉的生产成本。为了进一步优化上述实施例中的技术方案，本实施例中的第一铜电极14和第二铜电极15上的U型钨棒12优选的相间排布在同一圆周上，所谓相间排布是指在同一圆周上的U型钨棒12，相邻的两个U型钨棒12均设置在不同的铜电极上。该种设置方式可以进一步保证由侧面加热器所产生的热场的轴向和径向温度梯度的均匀性。为了方便U型钨棒12的安装，本实施例中在第一铜电极14和第二铜电极15上均设置了安装孔，并且在第一铜电极14的内壁上与第二铜电极15安装孔相对应的位置开设有用于供安装在第二铜电极上的U型钨棒通过的凹槽，当然还可以在第一铜电极14与第二铜电极15安装孔相对应的位置处开设有供U型钨棒12通过的通孔。
本实施例中的第一铜电极14和第二铜电极15通过螺栓17紧固连接，由于第一铜电极14和第二铜电极15为将电流均匀分配到各个U型钨棒12上的不同的电力输送电极，因此两者之间必须保证绝缘，本实施例中在每个螺栓17与铜电极之间均垫设有绝缘垫16，并且两个铜电极之间还设置有套装于螺栓17上的绝缘块13，以防止两个电极之间连通。为了防止U型钨棒12在高温下由于重力或者其内部的应力发生变形，本实施例中优选的将每个U型钨棒12的底端均插入到同一个圆形钨环11上，并通过细钨丝捆绑在一起，以保持U型鹤棒12在闻温下的排布结构。底部加热器中U型支撑钨棒32穿过下保温钥屏33，为了保证U型支撑钨棒32与下保温钥屏33之间的绝缘，本实施例中在U型支撑钨棒32位于下保温钥屏33的部分套设了 U型支撑钨棒绝缘套37。为了进一步保证整个底部加热器3在高温状态下的稳定，本实施例中将U型支撑棒32的底部均插入到同一个绝缘圈35内，并且绝缘圈35固定在底部支撑固定板36上。侧面加热器I和底部加热器3可以连接在相同的电源上，但是为了实现侧面加热器I和底部加热器3功率的单独调节需要在侧面加热器I和底部加热器3上分别设置各自的功率调节装置，这样会导致设备生产成本较高，为了以较低的生产成本实现侧面加热器I和底部加热器3的单独调节，本实施例中的侧面加热器I和底部加热器3分别连接于不同的电路，即设置在不同的电源上，从而能够在晶体加工的不同阶段调整侧面加热器I以及底部加热器3的功率，以满足晶体不同的阶段对热场的不同要求。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范 围。
权利要求
1.一种大规格尺寸蓝宝石炉双加热器结构，其特征在于，包括 侧面加热器(I )，采用两个沿轴向通过绝缘件紧固连接的铜环作为电极，分别为第一铜电极(14)和第二铜电极(15)，在这两个铜电极上分别沿周向安装有多个U型钨棒(12)形成筒状结构作为发热体，且所述U型钨棒(12)在所述第一铜电极(14)和所述第二铜电极(15)上分别按轴对称排列方式固定； 底部加热器(3)，采用双螺旋钨丝(31)根据热场需要构建同心发热环，所述双螺旋钨丝(31)通过双螺旋连接螺丝(38)连接于电极板(34)上，底部通过U型支撑钨棒(32)支撑。
2.根据权利要求1所述的大规格尺寸蓝宝石炉双加热器结构，其特征在于，两个所述铜电极上的所述U型钨棒(12)相间排布在同一个圆周上。
3.根据权利要求2所述的大规格尺寸蓝宝石炉双加热器结构，其特征在于，两个所述铜电极上分别开设有用于安装所述U型钨棒(12)的安装孔，且位于下方的所述第一铜电极(14)的内壁上与所述第二铜电极(15)上的安装孔相对的位置开设有凹槽，用于供安装在所述第二铜电极(15)上的所述U型钨棒(12)通过。
4.根据权利要求3所述的大规格尺寸蓝宝石炉双加热器结构，其特征在于，两个所述铜电极通过多个螺栓(17)紧固连接，每个所述螺栓(17)与所述铜电极之间垫设有绝缘垫(16)，且两个所述铜电极之间设置有绝缘块(13)。
5.根据权利要求4所述的大规格尺寸蓝宝石炉双加热器结构，其特征在于，每个所述U型钨棒(12)的顶部固定在所述铜电极的安装孔上，底部均插入圆形钨环(11)，并通过细的 鹤丝拥绑在一起。
6.根据权利要求1所述的大规格尺寸蓝宝石炉双加热器结构，其特征在于，所述U型支撑钨棒(32 )位于下保温钥屏(33 )的部分套设有U型支撑钨棒绝缘套(37 )。
7.根据权利要求6所述的大规格尺寸蓝宝石炉双加热器结构，其特征在于，所述U型支撑钨棒(32)的底部插入绝缘圈(35)，固定在底部支撑固定板(36)上。
8.根据权利要求1所述的大规格尺寸蓝宝石炉双加热器结构，其特征在于，所述侧面加热器(I)和所述底部加热器(3)分别连接于不同的电路，能够在晶体加工的不同阶段调整所述侧面加热器(I)以及所述底部加热器(3)的功率，以满足晶体不同的阶段对热场的不同要求。
全文摘要
本发明公开了一种大规格尺寸蓝宝石炉双加热器结构，包括侧面加热器和底部加热器；其中侧面加热器采用两个沿轴向通过绝缘件紧固连接的铜环作为电极，分别为第一铜电极和第二铜电极，在这两个铜电极上分别沿周向安装有多个U型钨棒形成筒状结构作为发热体，且U型钨棒在第一铜电极和第二铜电极上分别按轴对称排列方式固定；底部加热器采用双螺旋钨丝根据热场需要构建同心发热环，双螺旋钨丝通过双螺旋连接螺丝连接于电极板上，底部通过U型支撑钨棒支撑。本发明所提供的大规格尺寸蓝宝石炉双加热器结构可以为大规格尺寸蓝宝石晶体的生长创造有利的热场条件，同时有效降低了蓝宝石炉的生产成本。
文档编号C30B29/20GK103046135SQ201210587579
公开日2013年4月17日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者徐永亮, 吴智洪, 刘自强 申请人:上海昀丰新能源科技有限公司