区熔炉热场线圈的循环水路结构的制作方法

本发明属于单晶硅制造设备技术领域，具体涉及一种区熔炉热场线圈中改善的循环水路结构。

背景技术：

区熔炉用热场线圈是区熔单晶生长的组成部分，其作用是在单晶生长过程中为其提供稳定的热场。热场线圈中的循环水路是维持热场热能稳定的主要构造，现有的热场线圈循环水路结构如图1所示，水路自连接法兰一端进入热场后，绕聚流环外周环绕将近一圈，然后自连接法兰的另一端引出。这种现有的结构水流量小、热交换效率低下，使热场线圈在反复的升温降温循环后出现明显的不可修复的形变，降低了热场线圈使用寿命，并使热场变的不稳定，影响单晶生长效果。

技术实现要素：

本发明提供了一种区熔炉热场线圈的循环水路结构，具有减少热场线圈变形量、稳定热场的作用。

本发明的区熔炉热场线圈的循环水路结构，水路自连接法兰一端进入热场后，以内圆孔为中心进行环绕，然后自连接法兰的另一端引出；以连接法兰中央相对于内圆孔的中心为0°线，热场内的水路分别在45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°线的方向上形成凸起的弯折回路。

其中，所述热场内凸起的弯折回路能够跨越聚流环。

其中，所述热场内，在45°、135°、225°、315°线的方向上的弯折回路具有相同的结构，视为第一回路结构，在90°、180°、270°线的方向上的弯折回路具有相同的结构，视为第二回路结构；所述第一回路结构包括与凸起方向平行的第一进出管路段、以及三面围合呈等腰梯形的第一围合管路段；所述第二回路结构包括与凸起方向平行的第二进出管路段、以及与凸起方向垂直的第二围合管路段。

进一步，所述第一进出管路段中，第一围合管路段的梯形角呈45°。

进一步，所述循环水路结构的设计尺寸优选如下：

a)线圈半径R1-第一回路结构的中心线半径R2≥15mm；

b)水路宽度L1：相邻的弯折回路间距L2≥1.2；

c)水路宽度L1：第二回路结构中心线顶部距线圈边缘L3≥1。

与现有技术相比，本发明具有以下优势：能够有效加宽热场线圈中循环水路的宽度，延长水路路程，加大热场线圈循环水流量，加强热场线圈在使用过程中的热能释放，有效降低热场线圈在使用过程中所受的高温，保证了在单晶生产过程中热场的稳定，提高单晶性能，并在多次的升温降温的循环中，热场线圈的变形量减少，从而延长了使用寿命。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是现有常规的热场线圈循环水路结构图。

图2是本发明的热场线圈循环水路结构图。

图3为主缝宽度变化验证结果。

图4为寿命验证结果。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合具体附图对本发明进行进一步的描述。

本发明的区熔炉热场线圈的循环水路结构，水路自连接法兰1一端进入热场(平板单匝线圈主体3所在平面内)后，以内圆孔2为中心进行环绕，然后自连接法兰1的另一端引出；以连接法兰中央相对于内圆孔2的中心为0°线，热场内的水路分别在45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°线的方向上形成凸起的弯折回路。

其中，所述热场内凸起的弯折回路能够跨越聚流环4。

其中，所述热场内，在45°、135°、225°、315°线的方向上的弯折回路具有相同的结构，视为第一回路结构5，在90°、180°、270°线的方向上的弯折回路具有相同的结构，视为第二回路结构6；所述第一回路结构5包括与凸起方向(该回路所在的45°、135°、225°或315°线方向)平行的第一进出管路段51、以及三面围合呈等腰梯形的第一围合管路段52；所述第二回路结构6包括与凸起方向(该回路所在的90°、180°或270°线方向)平行的第二进出管路段61、以及与凸起方向垂直的第二围合管路段62。两种回路结构的设计能够最大限度地提高水路路径，促进循环水路加宽，增大热场内循环水流量，加强热能的释放。

进一步，所述第一进出管路段51中，第一围合管路段52的梯形角呈45°。

进一步，所述循环水路结构的设计尺寸优选如下：

a)线圈半径R1-第一回路结构的中心线半径R2≥15mm；

b)水路宽度L1：相邻的弯折回路间距L2≥1.2；

c)水路宽度L1：第二回路结构中心线顶部距线圈边缘L3≥1。

上述优选的尺寸设计能够在保证热场线圈结构稳定的前提下，拓宽循环水路的宽度，加大循环水流量，促进热场热能的稳定，降低热场线圈在使用过程中的高温承受强度，变形量减小，使用寿命增加。

对本案改进后的循环水路结构进行主缝宽度的变化验证，以常规水路结构(图1)作为对比，由于线圈在同一周期(固定高温时间)测试主缝宽度后，进行扩缝处理(保证珠峰宽度2.0mm)，目标要求主缝宽度即为2.0mm。由图3可以看出，本发明改善后的循环水路结构相较于常规水路结构可有效控制线圈主缝变形情况，平均水平高于常规线圈约0.05mm。进一步的寿命验证结果如图4所示，本发明改善后的循环水路结构相较于常规水路结构能够明显延长线圈使用寿命，常规水路结构线圈的平均寿命为381h，本发明宽水路线圈的平均寿命为493h，寿命提高约30％。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。