专利名称：晶体生长炉的水冷籽晶杆热交换装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种晶体生长设备领域，尤其涉及一种泡生法晶体生长炉的水冷籽晶杆热交换装置。
背景技术：
蓝宝石以其优异的物理，化学性能、机械性能及光学性能等，被广泛用于SOS集成电路、红外窗口材料、各种光学元件。而其与III-V和II-VI族间较小的晶格失配，使得蓝宝石又是目前制作白光、蓝光和绿光LED的主要衬底材料。随着LED应用领域的不断扩展，加大了市场对蓝宝石的需求。泡生法是生长蓝宝石的主要方法之一，相对于提拉法、导模法及下降法，泡生法生长蓝宝石的温度梯度相对较小，晶体不与坩埚接触，所长蓝宝石晶体可以具有良好的晶体质量。但由于温度梯度小，晶体生长温度高，如果温度调节不合适，蓝宝石籽晶在接触熔体液面引晶的过程中很容易熔化掉，只有停炉，重新更换籽晶，耽误了时间，同时也可能造成原料污染及热场部件的损坏，因此，需采用水冷的提拉杆并连接钥质或钨质的籽晶夹，构成热交换器以保护籽晶，并可通过调节水冷流量和水温实现对晶体生长的控制。高质量蓝宝石晶体的获得需要实现对晶体生长的精确控制，泡生法所生长蓝宝石的外形不规则，主要是通过上称重法称量晶体的重量信号变化以实施对晶体生长过程的控制，重量信号获取的稳定、准确与否关系到控制的效果。目前多数泡生炉在晶体生长过程中虽也对晶体进行称重，但由于籽晶夹所连接的水冷提拉杆为实心结构，称重传感器所感应到的重量实为包括热交换器及晶体在内的总重量。这样，热交换器内冷却水的振动、流量变化等均会影响到称重信号的准确、即时及稳定。而且多数蓝宝石泡生炉自动化程度低，重量信号不能直接参与长晶控制，与此不无关系。
发明内容
本发明的目的在于提供一种晶体生长炉的水冷籽晶杆热交换装置，其既不影响对籽晶的水冷保护效果，又能实现长晶过程中对晶体重量信号进行准确、直接测量，以解决现有技术中泡生炉无法对晶体进行准确、即时和稳定称重的问题。为达此目的，本发明采用以下技术方案—种晶体生长炉的水冷籽晶杆热交换装置，其包括水冷籽晶杆、连杆以及籽晶夹，其中，所述水冷籽晶杆包括外管和套于外管内的内管，所述内管与外管之间形成水冷流道，且两者之间通过挡水板将水冷流道分割成底部连通的两个区域，配合该两个区域于所述外管上对应开设进、出水口，上法兰和底部法兰密封连接内管和外管的两端；中间法兰设置于外管上的进、出水口的下方，所述籽晶夹由引杆和夹头组成，所述引杆的一端连接夹头，另一端连接连杆，所述连杆穿入内管中与称重传感器连接。特别地，所述挡水板将水冷流道均分为两个区域。特别地，所述进、出水口均设置于距外管顶端的20mm处。
特别地，所述内、外管为不锈钢管，所述挡水板为长条状不锈钢板，所述上法兰为T型不锈钢法兰，底部法兰和中间法兰均由不锈钢制成。特别地，所述连杆为不锈钢材质的圆棒。特别地，所述引杆和夹头均由钥质材料制成。特别地，所述上法兰和底部法兰与内管和外管的两端焊接密封连接。本发明的有益效果为，与现有技术相比其有益效果在于1，水冷籽晶杆被挡水板分为两个独立的空间，分别与进水口和出水口相连形成冷却回路，内管内形成冷却空间；穿入内管的不锈钢连杆和籽晶夹引杆即被冷却，从而实现对 籽晶的冷却。2，相对于其他双螺纹或插管设计，本发明的挡水板方式可以最大限度的利用内管和外管所围空间，获得最大限度的冷却水流量，进而实现最佳的冷却效果。3，由于内管为中空，籽晶夹通过连杆直接连接于称重传感器，不再与其他任何物件接触，系统可以获得对晶体重量最直接的测量。同时，测量结果不会受冷却水震动、水流量变化等的影响。
图I是本发明具体实施方式
I提供的晶体生长炉的水冷籽晶杆热交换装置的结构示意图；图2是本发明具体实施方式
I提供的晶体生长炉的水冷籽晶杆热交换装置的水冷籽晶杆的截面图；图3是本发明具体实施方式
I提供的晶体生长炉的水冷籽晶杆热交换装置的籽晶夹的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图并通过具体实施方式
来进一步说明本发明的技术方案。请参阅图I至图3所示，本实施例中，一种晶体生长炉的水冷籽晶杆热交换装置包括水冷籽晶杆、连杆以及籽晶夹，所述水冷籽晶杆包括外管I和套于外管I内的内管2，所述内管2与外管I之间形成水冷流道4，且所述内管2与外管I之间通过挡水板3将水冷流道4均分成底部连通的两个区域，配合该两个区域于所述外管I上距离顶端20mm处对应开设进水口 5和出水口 10，所述进水口 5和出水口 10上对应安装进水嘴6和出水嘴11，所述内管2和外管I的两端焊接上法兰7和底部法兰9密封连接；中间法兰8设置于外管I上的进水口 5和出水口 10的下方，所述籽晶夹由引杆13和夹头14组成，所述引杆13的一端连接夹头14，另一端连接连杆12，所述连杆12穿入内管2中与称重传感器连接，以对晶体直接称重。所述内管2为不锈钢管,其规格为外径28mm,长990mm,壁厚3mm ;所述外管I为不锈钢管，其规格为外径42mm，长958mm，壁厚2mm，所述上法兰7为T型不锈钢法兰，其规格为外径75mm,立柱外径50. 8mm,内径28mm,总高19mm,所述中间法兰8由不锈钢制成,其规格为外径75mm，内径42mm ;总高6. 4mm，所述挡水板3为长条状不锈钢板，其规格为长933mm,宽I 5mm,厚2mm,所述底部法兰9由不锈钢制成，其规格为外径42mm,内径28mm,高度20mm，且其底部均匀开四个M4的孔，孔深10mm，所述连杆12为不锈钢材质的圆棒，其规格为直径11mm，长度580mm，所述引杆13和夹头14均由钥质材料制成，引杆13的规格为直径 20mm,长 150mm。冷却时，冷却水经进水嘴6通过进水口 5流入内管2和外管I之间的挡水板3 —侧的冷却流道4中，冷却水由底部进入另一侧的冷却流道4中，经出水后10和出水嘴11后流出，冷却水的流动实现对内管2内籽晶夹的夹头14下面籽晶的冷却保护，同时对晶体的称重又不受冷却水震动、流量变化等因素的影响，同时通过改变冷却水流量、水温，籽晶夹的引杆13的直径、连杆12的直径、深入内管2内的长度等均可实现对所设计水冷籽晶杆热交换装置冷却效果的调节。所述水冷籽晶杆热交换装置在泡生法蓝宝石晶体生长过程中，既可达到对籽晶的水冷保护效果，晶体生长过程中称重信号又不受外界因素影响，实现对晶体重量的准确测量，利于对晶体生长过程的自动化控制。且于同样条件下，相对于其他水冷设计方式，结构简单，可靠易行，冷却效率高。
以上实施例只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述事例限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求
1.一种晶体生长炉的水冷籽晶杆热交换装置，其包括水冷籽晶杆、连杆以及籽晶夹，其特征在于，所述水冷籽晶杆包括外管和套于外管内的内管，所述内管与外管之间形成水冷流道，且两者之间通过挡水板将水冷流道分割成底部连通的两个区域，配合该两个区域于所述外管上对应开设进、出水口，上法兰和底部法兰密封连接内管和外管的两端；中间法兰设置于外管上的进、出水口的下方，所述籽晶夹由引杆和夹头组成，所述引杆的一端连接夹头，另一端连接连杆，所述连杆穿入内管中与称重传感器连接。
2.根据权利要求I所述的晶体生长炉的水冷籽晶杆热交换装置，其特征在于，所述挡水板将水冷流道均分为两个区域。
3.根据权利要求I所述的晶体生长炉的水冷籽晶杆热交换装置，其特征在于，所述进、出水口均设置于距外管顶端的20mm处。
4.根据权利要求I所述的晶体生长炉的水冷籽晶杆热交换装置，其特征在于，所述内、外管为不锈钢管，所述挡水板为长条状不锈钢板，所述上法兰为T型不锈钢法兰，底部法兰和中间法兰均由不锈钢制成。
5.根据权利要求I所述的晶体生长炉的水冷籽晶杆热交换装置，其特征在于，所述连杆为不锈钢材质的圆棒。
6.根据权利要求I所述的晶体生长炉的水冷籽晶杆热交换装置，其特征在于，所述引杆和夹头均由钥质材料制成。
7.根据权利要求I或4任一项所述的晶体生长炉的水冷籽晶杆热交换装置，其特征在于，所述上法兰和底部法兰与内管和外管的两端焊接密封连接。
全文摘要
本发明公开了一种晶体生长炉的水冷籽晶杆热交换装置，其包括水冷籽晶杆、连杆以及籽晶夹，所述水冷籽晶杆包括外管和套于外管内的内管，所述内管与外管之间形成水冷流道，且两者之间通过挡水板将水冷流道分割成底部连通的两个区域，配合该两个区域于所述外管上对应开设进、出水口，上法兰和底部法兰密封连接内管和外管的两端；中间法兰设置于外管上的进、出水口的下方，所述籽晶夹由引杆和夹头组成，所述引杆的一端连接夹头，另一端连接连杆，所述连杆穿入内管中与称重传感器连接。所述晶体生长炉的水冷籽晶杆热交换装置不影响对籽晶的水冷保护效果，避免了冷却水振动、流量变化等外界因素对称重信号的干扰，对晶体重量信号进行准确、稳定测量。
文档编号C30B35/00GK102677159SQ20121016020
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月22日 优先权日2012年5月22日
发明者于永贵, 徐向众, 徐瑞丰, 惠梦君, 杨胜建 申请人:无锡力汇光电科技有限公司