专利名称：泄压式石墨坩埚的制作方法
技术领域：
本实用新型属于直拉法硅单晶生产技术领域，主要涉及一种泄压式石墨坩埚。
背景技术：
石墨材料具有良好的热传导性和耐高温性，在高温条件下使用，热膨胀系数小，在急冷或急热状态下具有一定抗应变性能。同时，石墨材料还具有优良的化学稳定性，对酸性和碱性溶液有较强的抗腐蚀性。由于石墨材料具有以上优良特性，所以广泛地应用在太阳能光伏行业及半导体行业。直拉法硅单晶生产技术是太阳能硅光伏行业通用的技术手段，而石墨坩埚是直拉法硅单晶生产中必不可少的重要部件。石墨坩埚主要是用来为盛放装有硅料的石英坩埚提供支撑，技术上要求石墨坩埚的内径尺寸必须要与石英坩埚的外径尺寸相配合并且要有一定的强度，使之在常温和约1500°C的高温下都能承受住硅料和处于软化状态下的石英坩埚的重量。 目前，硅单晶生产过程中所使用的石墨坩埚一般采用三瓣式组合结构，三瓣石墨坩埚通过底部凸台与石墨托盘紧密配合组装在一起。在实际生产中，这样的组装结构常常受到以下几种力的作用1.石墨坩埚受热产生的热应力；2.硅料熔化后，熔硅对石墨坩埚产生的压力；3.在拉晶完毕降温时，石墨坩埚收缩产生的收缩力和留在埚底的熔硅结晶产生的膨胀力。其中，膨胀力集中在埚壁和埚底圆弧的交切点处。上述石墨坩埚与石墨托盘的组装结构难以使收缩力和膨胀力得到完全释放，因此在受力较大时，石墨坩埚埚壁和底部交切点处应力集中，结果是石墨坩埚受损伤或被挤裂，严重影响了生产的正常进行，力口大了生产成本，降低了工作效率。
发明内容鉴于现有技术中所存在的问题，本实用新型设计并公开了一种新型泄压式石墨坩埚。通过在石墨坩埚与石墨托盘之间加入石墨保险销，同时在石墨坩埚底部与石墨托盘之间设计一个泄压间隙，在石墨坩埚与石墨托盘之间接触面的外沿处设计一个泄压面，可以解决石墨坩埚埚壁和底部与石墨托盘的交切点处因受力过大而损伤或挤裂的问题。在每瓣石墨樹祸与石墨托盘相对应位置上加工有圆孔，圆孔内装有石墨材料制成的起保险和定位作用的石墨保险销，当石墨坩埚受力过大时，通过力的传导，石墨保险销先断裂、泄压，如果还不能完全释放压力，则石墨坩埚可以沿着泄压面在泄压间隙范围内继续向外位移，以达到二次泄压的目的，保护石墨坩埚不受损坏。将石墨托盘的边缘设计成螺纹状刻槽，可以增加拉晶过程中石墨托盘边缘的吸热面积，从而降低拉晶功率，提高成晶率。为实现上述发明目的，本实用新型采用的具体技术方案是一种泄压式石墨坩埚，主要是由石墨纟甘祸、石墨托盘和石墨保险销构成；其中石墨保险销安装在每辦石墨樹祸底部与石墨托盘的二分之一半径处相对应的坩埚圆孔和托盘圆孔中。所述的一种泄压式石墨樹祸，其中在石墨樹祸底部与石墨托盘之间设有 Iv泄压间隙，石墨樹祸底部外沿处与石墨托盘之间外沿处的接触面设计成一个8° 15°的泄压面；所述的一种泄压式石墨坩埚，其中石墨托盘的边缘为螺纹状刻槽。本实用新型公开的一种泄压式石墨坩埚，其加工工艺简单，安装操作方便，安全性能好，可以有效的解决拉晶过程中石墨坩埚受到压力过大无法释放而损伤或挤裂石墨坩埚的问题，石墨坩埚的使用寿命可以延长一倍以上，有效降低拉晶成本，提高生产效率。同时，对石墨托盘边缘采取螺纹状刻槽的设计，能够降低拉晶功率，提高成晶率，进而降低拉晶成本。
图I是本实用新型的结构示意图；图2是本实用新型的石墨坩埚结构示意图；图3是本实用新型的石墨托盘结构示意图。 图4是本实用新型的石墨托盘俯视结构示意图图中1、石墨坩埚；2、石墨保险销；3、泄压面；4、泄压间隙；5、螺纹刻槽；6、石墨托盘；7、坩埚圆孔；8、托盘圆孔。
具体实施方式
以下结合附图给出本实用新型的具体实施方式
如下如图I、图2、图3、图4所示，本实用新型所述的一种泄压式石墨坩埚，主要是由石墨坩埚I、石墨托盘6和石墨保险销2构成；石墨保险销2装在每瓣石墨坩埚底部与石墨托盘6的二分之一半径处相对应开的坩埚圆孔7和托盘圆孔8内，起到保险和定位作用。在石墨坩埚I底部与石墨托盘6之间设计有泄压间隙4，在石墨坩埚I与石墨托盘6之间的接触面的外沿处设有一个8° ^15°的泄压面3。当石墨坩埚I的埚壁受力时，石墨坩埚I通过泄压间隙4向外移泄压，当压力过大时，石墨保险销2首先断裂，保护石墨坩埚I不受损坏。在所受压力仍然得不到完全释放时，石墨坩埚I还可以沿着泄压面3在泄压间隙4范围内继续向外移动，以达到二次缓压、泄压的目的。安装石墨坩埚I时，先在石墨托盘6的托盘圆孔8上放入石墨保险销2,然后将石墨保险销2与每辦石墨樹祸底部的樹祸圆孔7相对应镶入。石墨托盘6的边缘加工成螺纹状刻槽5可增加拉晶过程中石墨托盘6边缘的吸热面积，降低拉晶功率，提闻成晶率。
权利要求1.一种泄压式石墨坩埚，其特征是所述的泄压式石墨坩埚主要是由石墨坩埚(I)、石墨托盘(6)和石墨保险销(2)构成；其中石墨保险销(2)安装在每辦石墨樹祸的底部与石墨托盘(6)的二分之一半径处相对应的坩埚圆孔(7)和托盘圆孔(8)内。
2.根据权利要求I所述的一种泄压式石墨坩埚，其特征是石墨坩埚(I)底部的外沿处和与石墨托盘(6)上部外沿处的接触面为一个8° 15°的泄压面(3)。
3.根据权利要求I所述的一种泄压式石墨坩埚，其特征是在石墨坩埚(I)底部与石墨托盘(6)之间设有泄压间隙(4)。
4.根据权利要求I所述的一种泄压式石墨坩埚，其特征是石墨托盘(6)的边缘为螺纹状刻槽(5)。
专利摘要本实用新型属于直拉法硅单晶生产技术领域，涉及一种泄压式石墨坩埚。泄压式石墨坩埚主要由石墨坩埚(1)、石墨托盘(6)、石墨保险销(2)构成。石墨坩埚(1)底部的外沿处和与石墨托盘(6)上外沿处的接触面为一个8°～15°的泄压面(3)，石墨坩埚(1)底部与石墨托盘(6)之间设有泄压间隙(4)，每瓣石墨坩埚的底部与石墨托盘(6)的二分之一半径处相对应开有圆孔，圆孔中间装有石墨保险销(2)。石墨托盘(6)的边缘设计加工成螺纹状刻槽(5)，以增加石墨托盘(6)的吸热面积。本实用新型加工工艺简单，安装操作方便，安全性能好，解决了石墨坩埚(1)损伤或挤裂的问题，延长了石墨坩埚的使用寿命，提高了生产效率，降低拉晶成本。
文档编号C30B29/06GK202595334SQ201220235089
公开日2012年12月12日 申请日期2012年5月24日 优先权日2012年5月24日
发明者吴书晓 申请人:洛阳单晶硅有限责任公司