一种单晶炉快速冷却装置的制作方法

本实用新型涉及单晶硅生长设备技术领域，尤其涉及了一种单晶炉快速冷却装置。

背景技术：

现在的单晶炉在使用中，没有上保温层的开启装置，以至于在被加热工件在加热完成后，只能依靠自然的冷却方法非常缓慢得完成冷却，然后再进行下一批工件的加热。因为有保温层的存在，自然冷却的时间需要很长，使加热的工作效率比较低。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于一种可以使单晶炉快速冷却的装置，其能够在完成对工件的加热后，快速打开上保温层，使炉内温度可以快速降低。

本实用新型的目的采用如下技术方案实现：一种单晶炉快速冷却装置，包括炉底板，所述炉底板下方设有步进电机，所述炉底板上方从下到上依次设有炉加热腔、碳支撑环和上保温层，所述炉加热腔内设有加热层，所述炉加热腔与所述炉底板固定连接，所述碳支撑环与所述上保温层固定连接；

所述炉加热腔侧面设有顶升件，所述顶升件一端与所述碳支撑环固定连接，另一端贯穿所述炉底板并由所述步进电机推动而作上下运动。

进一步地，所述单晶炉快速冷却装置还包括设于所述炉底板下方的传动装置，所述传动装置包括直线模组，所述直线模组包括顶升基座和滚珠丝杠，所述滚珠丝杠包括螺杆和螺母，所述顶升基座分别与所述螺母和所述顶升件连接，所述步进电机驱动所述螺杆旋转。采用滚珠丝杠将步进电机的回转运动转换为顶升件的顶升运动。

进一步地，所述传动装置包括波纹管，所述顶升件穿过所述波纹管与所述顶升基座连接，所述波纹管两端分别与所述炉底板和所述顶升基座密封连接。由于单晶炉内工作时有真空密封要求，所以对伸进炉内的顶升件需要在升降运动中与外界保持密封，因而使用了能够满足进行直线运动而且保持密封的波纹管，达到密封的目的。

进一步地，所述顶升件包括依次连接的顶升杆与顶升板，所述顶升杆与所述顶升基座连接，所述顶升板与所述碳支撑环连接。顶升件采用顶升杆与顶升板的配合顶升，在顶升件穿过炉底板的一端考虑到密封性的需求和装配时的简便，顶升件的此段选用顶升杆；而顶升件在于碳支撑环连接的部分，由于上保温层重量较大，若此段还选用支撑杆，受力支撑点不足，容易造成顶升过程不稳定的现象，因而顶升件的此段采用顶升板，加大顶升时顶升件与碳支撑环的接触面积，增大受力点，使顶升更加稳定。

进一步地，所述传动装置还包括减速器，所述减速器包括输出端与输入端，所述输出端与所述螺杆连接。此处可采用双输入轴的减速器，可以方便通过软轴将动力输出到顶升件。

进一步地，所述单晶炉快速冷却装置还包括传动软轴；所述传动装置至少有两个，所述至少两个传动装置均布于所述炉底板下端边缘；所述步进电机通过所述传动软轴与所述减速器的输入端连接。

进一步地，所述传动装置至少有两个，所述至少两个传动装置均布于所述炉底板下端边缘，所述传动装置均设有步进电机驱动。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：本实用新型提供的单晶炉快速冷却装置，当单晶炉完成对工件的加热后，快速打开上保温层，使单晶炉内的问题可以快速降低，为进行下一批工件加工节约了时间，进而提高了单晶硅的加工效率。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型的A部分的示意图、

图3是本实用新型采用传动软轴传动的示意图。

图中：1、炉底板；2、步进电机；3、炉加热腔；4、碳支撑环；5、上保温层；6、加热层；7、顶升件；8、顶升基座；91、螺杆；10、波纹管；11、顶升杆；12、顶升板；13、传动软轴；14、减速器。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

如图1、图2、图3所示，一种单晶炉快速冷却装置，包括炉底板1，炉底板1下方设有步进电机2，炉底板1上方从下到上依次设有炉加热腔3、碳支撑环4和上保温层5，炉加热腔3内设有加热层6，炉加热腔3与炉底板1固定连接，碳支撑环4与上保温层5固定连接；炉加热腔3侧面设有顶升件7，顶升件7一端与碳支撑环4固定连接，另一端贯穿炉底板1并由步进电机2推动而作上下运动。

单晶炉快速冷却装置还包括设于炉底板1下方的传动装置，传动装置包括直线模组，直线模组包括顶升基座8和滚珠丝杠，滚珠丝杠包括螺杆91和螺母，顶升基座8分别与螺母和顶升件7连接，步进电机2驱动螺杆91旋转。传动装置包括波纹管10，顶升件7穿过波纹管10与顶升基座8连接，波纹管10两端分别与炉底板1和顶升基座8密封连接。顶升件7包括依次连接的顶升杆11与顶升板12，顶升杆11与顶升基座8连接，顶升板12与碳支撑环4连接。传动装置还包括减速器14，减速器14包括输出端与输入端，输出端与螺杆91连接。单晶炉快速冷却装置还包括传动软轴13；传动装置至少有两个，至少两个传动装置均布于炉底板1下端边缘；步进电机2通过传动软轴13与减速器的输入端连接。

在另一实施例中，传动装置至少有两个，至少两个传动装置均布于炉底板1下端边缘，传动装置均设有步进电机2驱动。

由于单晶炉内工作时有真空密封要求，所以对伸进炉内的顶升件7需要在升降运动中与外界保持密封，本实用新型使用了能够满足进行直线运动而且保持密封的波纹管10装置，实验证明该设计完全满足使用的要求。

工作原理为：步进电机2的输出端与传动软轴13连接，将动力输出到传动软轴13；然后传动软轴13与减速器14的输入端连接，将动力输出到减速器14上，然后用于推动顶升件7的升降。在本实施例中，动力源步进电机2只有一台，通过传动软轴13将动力分别输出到三个传动装置上，如此做的好处在于使用的是双输入轴的减速机14，所以可以使用一个步进电机2做原驱动件，减速机14之间通过传动软轴13相连接以实现其同步运行，由于单晶炉的上保温层5各顶升支点之间的距离比较远，所以要求传动装置的同步性就比较强，否则在运行中由于传动装置不同步而导致的顶升件7顶升不同步，会导致整个冷却装置卡死，进而失效，不能实现顶升的目的，而采用一个步进电机，然后通过传动软轴13将动力分别输出到各个传动装置上，就能保证动力的一致性，因而也就避免了这个问题。

在另一实施例中，工作原理为：控制两台步进电机2使其同步运行，使顶升件7同步升起，以完成单晶炉的上保温层5的打开，在工件完成更换后使该顶升装置同步下降，完成单晶炉的上保温层5的闭合，同样能达到同步顶升的目的。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。