专利名称：多晶硅氢还原炉的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及多晶硅生产装置，主要涉及多晶硅氢还原炉。
背景技术：
在多晶硅生产中，还原炉是其主要设备，硅棒的生长和沉积状况 有着重大影响。现有技术中，多晶硅氢还原炉在多方面还存在缺陷， 首先，还原炉大多采用固定截面积喷口 ，而且喷口和进气管是一体的， 并未做明显区分。这种结构在物料气体流量相同的情况下，无法改变 喷口喷速和进气位置，从而无法通过以改变喷口喷速和进气位置的方 式来实现改变还原炉内气场和温度场的分布。在生产工艺优化的过程 中，缺陷相当明显。 一旦喷口喷速不合适，将严重影响硅棒的生长， 带来一系列的问题，比如硅棒上下生长不均匀；硅棒表面出现"爆 米花"现象等；其次，氢还原炉中的硅芯与石墨夹头接触不良有可能 造成打压和生长过程中的"倒炉"事故，目前大多是石墨夹头和硅芯 直接接触，由于硅芯在拉制和打磨过程中，现有技术无法达到所需要 的精度。造成硅芯和石墨夹头接触不良，硅芯启动后会出现很多"亮 点"(即由于接触不好造成局部电阻过大，相同电流流过的时候此处 发热量更大，温度更高，看起来比其它部位亮)。亮点温度一旦控制 不好，硅芯就会熔断，进而造成倒炉，另一方面，为了使石墨夹头夹 瓣与硅芯更好的接触，工人往往采用拧紧锁紧螺母的方法。这样就造 成硅芯下端被夹得过"死"，由于电器控制系统自身的缺陷，电压调 整无法即时跟进硅芯电阻变化，硅芯在启动的瞬间就会出现一个很大的电流变化，硅芯之间就会出现一个较大的磁感应力。硅芯上端为悬 空状态，而下端被夹头固定，磁感应力就被转移到硅芯根部与石墨夹 头相连的地方。如果硅芯夹的太"死"，磁感应力就会将硅芯齐根折 断，进而造成倒炉事故。第三，氢还原炉中的电极是多晶硅氢还原炉 的极重要组成元件，电极顶部与石墨夹头的连接方式严重影响硅芯棒 安装的垂直度和导电性能。现有技术中，多晶硅氢还原炉电极顶部多 为光滑平整并带有一定锥度，在与石墨夹头连接时，纯粹靠石墨夹头 和硅芯棒的重力将两者连接在一起， 一旦石墨夹头加工精度不够，锥 度不吻合，则可能导致无法保证硅芯垂直安装，易出现"倒炉"事故。 同时也可能出现电极头和石墨夹头之间并非锥面接触，而只是线接 触，甚至有些地方点接触。在大电流通过时，由于接触电阻过大，极 易烧坏电极。而更换电极工作量非常大，需要耗费大量的人力物力， 而且会耽误大量生产时间。 发明内容
本实用新型的目的在于克服上述技术缺陷，提供一种多晶硅氢还 原炉。本实用新型可有效调整工艺的自由度，将还原炉的效率调整到
最佳状态，大大降低了倒炉率，延长了还原炉设备的使用寿命，降低 了成本。
为实现上述发明目的，本实用新型采用的技术方案是-多晶硅氢还原炉，包括带有冷却装置的炉壳，炉壳安装在炉盘上; 炉盘上布有进、出气管，进气管的进气端上设有喷口，炉盘上设有加 热电极，电极上一一对应安装有硅芯棒，其特征在于所述还原炉炉 盘下部的进气管与炉盘上部的喷口为可拆卸式连接，所述喷口为石墨喷口；所述电极与硅芯棒之间通过石墨夹头固定连接，石墨夹头的夹 瓣和硅芯棒之间设有柔性石墨垫，所述柔性石墨垫设置在石墨夹头的
夹瓣顶部与硅芯棒之间；电极的电极头外侧与石墨夹头底部的外侧设
有螺纹，电极的电极头与石墨夹头底部之间通过螺母连接。 所述电极的电极头为正螺纹结构，所述石墨夹头底部为与电极头
正螺纹结构对应的反螺纹结构，电极头与石墨夹头底部之间通过带有
正反内螺纹的螺母连接。
所述电极的电极头为反螺纹结构，所述石墨夹头底部为与电极头
反螺纹结构对应的正螺纹结构，电极头与石墨夹头底部之间通过带有
正反内螺纹的螺母连接。
所述还原炉炉盘下部的进气管与炉盘上部的喷口之间采用螺纹
连接或扣接或插入式连接。
所述柔性石墨垫厚度为0.5~lmm，宽度为15~20mm，所述柔性 石墨垫为至少一圈。
本实用新型的优点在于
1、本实用新型将还原炉底盘上的进气管与喷口一分为二，两者 之间采用螺纹连接或其他连接方式实现可拆卸式连接，可以非常方便 的拆装喷口，喷口用石墨制成。喷口的口径(即截面积)和形状可根 据工艺需要加工制成各种不同的口径和不同的形状，在每次装炉前自 由安装调整，不需要再将进气管整体从炉盘上卸下，只需要选用预先 制作好的不同口径和形状的喷口进行组合。不但可以实现相同流量情 况下喷口喷速的改变，还可以使物料气体在炉底盘上的任意位置喷 出，不再受进气管在底盘上分布状况的限制。这样，增加了工艺调整的自由度，从而可将还原炉的效率调整到最佳状态。
2、 本实用新型在石墨夹瓣和硅芯之间加了一层柔性石墨，可以 有效增加石墨夹瓣和硅芯的接触效果以及硅芯下端与夹瓣之间的弹 性空间，有效解决了硅芯启动后出现亮点、熔融等现象。同时避免了 硅芯在启动时被磁感应力折断。
3、 本实用新型将氢还原炉电极头改为螺纹结构，电极头与石墨 夹头底部分别为正反螺纹，采用配套的带有正反螺纹的螺母将两者紧 密连接。不但解决了电极顶部与石墨夹头接触的问题，延长了电极的 使用寿命，降低了成本，更为硅芯棒垂直安装创造了条件。
4、 同时由于电极头和石墨夹头底部分别采用正反螺纹，当硅棒 长粗长牢后，也只需拧动螺母，便可将硅棒轻松卸下。不存在无法拆 卸硅棒的问题。
图1为多晶硅氢还原炉结构示意图。
图2为本实用新型电极与石墨夹头连接结构示意图。
图3为本实用新型硅芯棒与石墨夹头结构示意图。
图4为本实用新型进气管与喷口结构示意图。
图5为本实用新型进气管与喷口结构另一实施方式示意图。
图中标记l为外壳体，2为内壳体，3为硅芯棒，4为视镜，5
为冷却水进水环管，6为炉盘，7为电极，8为支架，9为导轨，10
为喷口， ll为进、出气管，12为石墨夹头，13为螺母，14为正螺纹，
15为反螺纹，16为柔性石墨垫。
具体实施方式
多晶硅氢还原炉，包括带有冷却装置的炉壳1、 2，炉壳l、 2安 装在炉盘6上；炉盘上布有进、出气管ll，进气管ll的进气端上设 有喷口IO，炉盘6上设有加热电极7，电极7上一一对应安装有硅芯 棒3，所述还原炉炉盘6下部的进气管11与炉盘6上部的喷口 10采 用螺纹连接，也可以采用扣接或插入式连接，所述喷口10为石墨喷 口，所述电极7与硅芯棒3之间通过石墨夹头12固定连接，石墨夹 头12的夹瓣和硅芯棒3之间设有柔性石墨垫16，柔性石墨垫16设 置在石墨夹头12的夹瓣顶部与硅芯棒3之间，柔性石墨垫16厚度为 0.5~lmm，宽度为15 20mm，柔性石墨垫16为一圈，也可以根据生 产需要设置多圈；电极7的电极头外侧与石墨夹头12底部的外侧设 有螺纹，电极7的电极头与石墨夹头12底部之间通过螺母13连接， 电极7的电极头为正螺纹结构，石墨夹头12底部为与电极头正螺纹 结构对应的反螺纹结构，电极头与石墨夹头12底部之间通过带有正 反内螺纹的螺母13连接，同样道理，还可以将电极7的电极头为反 螺纹结构，石墨夹头12底部为与电极头反螺纹结构对应的正螺纹结 构，电极头与石墨夹头底部之间通过带有正反内螺纹的螺母13连接。
权利要求1、多晶硅氢还原炉，包括带有冷却装置的炉壳(1、2)，炉壳安装在炉盘(6)上；炉盘(6)上布有进、出气管(11)，进气管(11)的进气端上设有喷口(10)，炉盘(6)上设有加热电极(7)，电极(7)上一一对应安装有硅芯棒(3)，其特征在于所述还原炉炉盘(6)下部的进气管(11)与炉盘(6)上部的喷口(10)为可拆卸式连接，所述喷口(10)为石墨喷口；所述电极(7)与硅芯棒(3)之间通过石墨夹头(12)固定连接，石墨夹头(12)的夹瓣和硅芯棒(3)之间设有柔性石墨垫(16)，所述柔性石墨垫(16)设置在石墨夹头(12)的夹瓣顶部与硅芯棒(3)之间；电极(7)的电极头外侧与石墨夹头(12)底部的外侧设有螺纹，电极(7)的电极头与石墨夹头(12)底部之间通过螺母(13)连接。
2、 根据权利要求l所述的多晶硅氢还原炉，其特征在于所述 电极(7)的电极头为正螺纹结构，所述石墨夹头(12)底部为与电 极头正螺纹结构对应的反螺纹结构，电极头与石墨夹头底部之间通过 带有正反内螺纹的螺母(13)连接。
3、 根据权利要求1所述的多晶硅氢还原炉，其特征在于所述 电极(7)的电极头为反螺纹结构，所述石墨夹头(12)底部为与电 极头反螺纹结构对应的正螺纹结构，电极头与石墨夹头底部之间通过 带有正反内螺纹的螺母(13)连接。
4、 根据权利要求1、 2或3所述的多晶硅氢还原炉，其特征在于: 所述还原炉炉盘(6)下部的进气管(11)与炉盘(6)上部的喷口 (10) 之间采用螺纹连接或扣接或插入式连接。
5、根据权利要求1、 2或3所述的多晶硅氢还原炉，其特征在于所述柔性石墨垫(16)厚度为0.5~lmm，宽度为15~20mm，所述柔 性石墨垫(16)为至少一圈。
专利摘要本实用新型提供了一种多晶硅氢还原炉，包括带有冷却装置的炉壳，炉壳安装在炉盘上；炉盘上布有进、出气管，进气管的进气端上设有喷口，炉盘上设有加热电极，电极上一一对应安装有硅芯棒，还原炉炉盘下部的进气管与炉盘上部的喷口为可拆卸式连接，喷口为石墨喷口；电极与硅芯棒之间通过石墨夹头固定连接，石墨夹头的夹瓣和硅芯棒之间设有柔性石墨垫，柔性石墨垫设置在石墨夹头的夹瓣顶部与硅芯棒之间；电极的电极头外侧与石墨夹头底部的外侧设有螺纹，电极的电极头与石墨夹头底部之间通过螺母连接。本实用新型可有效调整工艺的自由度，将还原炉的效率调整到最佳状态，大大降低了倒炉率，延长了还原炉设备的使用寿命，降低了成本。
文档编号C30B29/06GK201305653SQ20082022284
公开日2009年9月9日 申请日期2008年11月24日 优先权日2008年11月24日
发明者强 张, 戴自忠 申请人:四川永祥多晶硅有限公司