一种分体填充式坩埚保温结构的制作方法

本实用新型涉及一种分体填充式坩埚保温结构。

背景技术：

目前，坩埚使用的保温结构主要是一体式结构，受到坩埚外壁高温或坩埚内外溢气体的化学侵蚀后就无法继续使用。例如，碳化硅单晶的生长过程需要在温度达到2000℃左右下进行，晶体生长所用的保温材料通常采用石墨粘、石墨纸等耐高温且价格昂贵的碳材料制备，在长晶过程中会有硅气氛扩散到保温材料附近，与保温材料反应进而造成保温材料的侵蚀，加速保温材料的损耗。

如果坩埚使用的保温结构仅因局部侵蚀而整个更换会造成严重的浪费，增加生产成本；如果继续循环多次使用，又会由于被侵蚀造成坩埚内长晶过程中温场的波动、温场的不均匀，而诱发包裹体、微管、应力等一系列问题，影响晶体的质量和产量。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种分体填充式坩埚保温结构，该保温结构具有节省材料、降低成本、使用方便、保温效果好等优点。

为达到以上目的，本实用新型采取的技术方案是：

一种分体填充式坩埚保温结构，所述保温结构紧密贴设于所述坩埚外，由至少三个保温层可拆卸式连接而成；以便于对被侵蚀部位的保温层进行更换；所述可拆卸式连接的方式具体可为拼接或堆叠；

所述保温层包括密闭箱体和装于所述箱体内的填充物，所述箱体包括箱壁和箱盖，所述箱盖用于取放所述填充物，当所述箱体被侵蚀时，其内的填充物可以取出，填入其它新的或未被侵蚀的箱体中继续使用。

优选地，所述至少三个保温层包括：位于所述坩埚上方的至少一个上保温层、位于所述坩埚下方的至少一个下保温层和位于所述坩埚侧壁外的至少一个外保温层。

优选地，所述外保温层呈筒状，当所述外保温层数量为两个或两个以上时，各所述外保温层上下堆叠套设于所述坩埚外。

优选地，所述至少一个上保温层、所述至少一个下保温层和/或所述至少一个外保温层的中部开设内外相通的通孔；所述通孔用于测量坩埚温度，该通孔的位置根据坩埚以及实际需要测量温度的位置而定；

所述通孔的大小和/或形状和/或位置可调节或不可调节；

当所述通孔的大小和/或形状和/或位置可调节时，所述至少一个上保温层和/或所述至少一个下保温层的数量为至少两个，且以所述通孔为中心向外呈环套状排布；此时可以调节所述坩埚内的轴向及径向温场，控制所述坩埚内晶体的生长速率及晶体质量；还可以在不同位置设置可取下的面积不同的拼接块状保温层形成所述通孔。

优选地，所述箱盖设于所述保温层便于打开或便于取放所述填充物或所述箱盖本身不容易脱落的位置，优选为所述箱体的上方；

所述箱盖为T字形，以有效阻挡所述箱体内部的填充物飘出；

所述箱盖与所述箱体的箱壁通过螺纹或石墨钉连接。

优选地，所述上保温层的箱壁外侧与所述外保温层的箱壁内侧通过螺纹连接密封；所述下保温层的箱壁外侧与所述外保温层的箱壁内侧通过螺纹连接密封；以达到密封保温结构内部坩埚的作用。

优选地，所述箱壁和所述箱盖的厚度大于或等于3mm；根据其材质的支撑能力及抗变形能力而定；

所述箱体内腔的厚度大于或等于20mm；根据其内所述填充物材质的保温性能以及实际生产过程中所需要的保温能力而定。

优选地，所述上保温层的箱体的材质邵氏硬度大于80度，杨氏模量大于5GPa；

所述填充物的材质为保温材料；

所述箱体的材质为主要起支撑、防止保温变形等作用；所述填充物主要起到保温作用。

优选地，所述箱体的材质为耐高温侵蚀和/或耐化学侵蚀的材料，具体为碳碳复合材料、石墨毡、石墨纸、金属钨、金属钼、金属钨的氮化物或金属钼的氮化物；

所述填充物的材质为具有疏松多孔结构的碳材料、碳碳复合材料、石墨毡、或石墨纸。

具体地，所述保温结构由所述坩埚的外壁向外依次设一层、两层或三层以上。

本实用新型所述分体填充式坩埚保温结构具有如下优点：

1、保温结构由至少三个保温层可拆卸式连接而成，更换方便且节约成本；

2、保温层本身由箱体及其内部填充物组成，使耐高温/化学侵蚀与保温两个功能分离，便于更换且节省材料；

3、箱体及其内部填充物的材料选择范围广，材料成本降低；

4、整体结构设计合理，保温效果好。

附图说明

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

图1为一种分体填充式坩埚保温结构的纵切面示意图。

图2为保温层箱盖采用石墨钉固定方式的纵切面示意图。

图3为下保温层的箱体外壁设螺纹的纵切面示意图。

图4为设置三个外保温层的纵切面示意图。

其中，1为上保温层，2为外保温层，3为坩埚，4为籽晶，5为长晶原料，6为下保温层，7为箱壁，8为空腔，9为填充物，10为箱盖，11为通孔，12为石墨钉，13为螺纹。

具体实施方式

为了更清楚的阐释本申请的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。

如图1所示，本实用新型提供的分体填充式坩埚保温结构紧密贴设于所述坩埚3外，由三个保温层可拆卸式连接而成；所述保温层包括密闭箱体和装于所述箱体内空腔8的填充物9，所述箱体包括箱壁7和箱盖10；

所述三个保温层分别为：位于坩埚3上方的一个上保温层1、位于坩埚3下方的一个下保温层6和位于坩埚3侧壁外呈筒状的一个外保温层2；

上保温层1与外保温层2之间为可拆卸式连接；

下保温层6与外保温层2之间为可拆卸式连接；

箱体的材质为耐高温侵蚀且耐化学侵蚀的材料；且应具有一定的硬度和抗变形特性，邵氏硬度大于80度，杨氏模量大于5GPa；主要起支撑、防止保温变形等作用；当坩埚3内进行的是碳化硅单晶长晶时，箱体的材质为碳碳复合材料、也可为石墨毡、石墨纸、金属钨、金属钼、金属钨的氮化物或金属钼的氮化物；

填充物9的材质为保温材料；具体为具有疏松多孔结构的碳材料、碳碳复合材料、石墨毡、或石墨纸。

上保温层1中部开设内外相通的通孔11，用于测量坩埚温度；该通孔11的位置根据坩埚以及实际需要测量温度的位置而定，还可以设于所述下保温层6和/或所述外保温层2中部。

通孔11的大小、形状和位置可调节，以调节所述坩埚11内的轴向及径向温场，控制所述坩埚内晶体的生长速率及晶体质量；具体可由一系列由通孔11为中心的套环状保温层拼接而成，也可以在不同位置设置可取下的面积不同的拼接块状保温层形成通孔11。

箱盖10设于箱壁7的上方；也可以设于保温层便于打开或便于取放填充物9或箱盖10本身不容易脱落的其它位置。

箱盖10的形状为T字形，可以有效阻挡所述支架内部的填充物飘出；

箱体的壁厚度大于或等于3mm；具体可以根据支架材质的支撑能力及抗变形能力确定；

箱体内空腔8厚度大于或等于20mm；具体可以根据所述填充物材质的保温性能以及实际生产过程中所需要的保温能力确定。

保温结构由坩埚3的外壁向外依次设一层，也可为两层或三层以上，以增加保温效果。

如图2所示，箱盖10与箱壁7通过石墨钉12连接，也可以通过螺纹连接(图中未画出)。

如图3所示，下保温层6的左和右侧外壁均设有螺纹13，以便于与外保温层6内壁通过螺纹连接密封，下保温层6的上侧外壁设螺纹，可以与坩埚5低部外壁螺纹连接密封；

上保温层1的箱壁7外壁与外保温层2的箱壁7内壁通过螺纹连接密封(图中未画出)。

如图4所示，外保温层2数量为三个，各外保温层2上下堆叠套设于所述坩埚外，以便于更换，且节省材料。

本实用新型的使用方法如下：

将与待保温的坩埚5尺寸匹配的本实用新型保温结构外包于坩埚5外，当箱体被侵蚀时，取下被侵蚀的保温层，如上保温层1、外保温层2或下保温层6，打开箱盖10，取出空腔8内的填充物9，更换尺寸对应的新的箱体，将取出的填充物9放入该箱体的空腔8内，盖上箱盖10，并用石墨钉12固定密封，或者旋紧密封，放入相应位置与其它保温层紧密连接后，开始进行下一个长晶工序；当填充物9也被侵蚀时，更换箱体的同时，更换或补充新的填充物9，再开始进行下一个长晶工序。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。