一种坩埚工装以及坩埚转移装置的制作方法

本实用新型涉及结晶技术领域，具体而言，涉及一种坩埚工装以及坩埚转移装置。

背景技术：

蓝宝石单晶具有仅次于钻石的硬度，其物理、机械、化学及红外透光性能优良，被广泛地应用于微电子、航空航天、军工等领域。现有技术中，蓝宝石晶体的生长方法有很多，包括泡生法、倒模法、提拉法等等。基于晶体利用率、生产成本等原因的综合考虑，85kg以上的大尺寸蓝宝石晶体成为了未来发展的必然趋势。而泡生法正是凭借其生长出的蓝宝石晶体，具有体积大、外形完整、位错密度小、光学均匀性高的特点，被世界公认为最适合蓝宝石单晶大规模工业化生产的一种方法。

蓝宝石晶体的生长需要非常高的温度，这就造成泡生法所使用的坩埚需要长时间处于高温状态，为了防止热量的散失，坩埚和加热器往往距离设置得很近。而目前用于与坩埚配套的坩埚工装大多数为金属做成，其质地硬、重量大，在取出或放入的过程中很容易碰到加热器导致加热器断裂。同时，这种传统的金属坩埚工装使用起来比较繁琐，大大地增加了人力成本。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种坩埚工装，其结构简单，质量轻便、柔韧性好，在使用过程中能很好地避免对加热器损伤。同时，其操作方便、省时省力。

本实用新型的另一目的在于提供一种坩埚转移装置，其包括上述坩埚工装，具有结构简单、操作方便、安全耐用的优点。

本实用新型的实施例是这样实现的：

一种坩埚工装，包括：

框架，该框架包括环状圆箍和设置于环状圆箍上的多个夹持臂。多个夹持臂位于环状圆箍的同侧且向远离环状圆箍的方向延伸。夹持臂包括过渡部和夹持部，其中，过渡部一端连接环状圆箍，另一端连接夹持部。每个夹持部均设置有多个第一绳孔，同时，在环状圆箍上设置有与第一绳孔一一对应的第二绳孔。

拉绳，拉绳穿过第一绳孔和第二绳孔并与框架一起形成一个用于容纳并固定坩埚的容置腔。

进一步地，在本实用新型其它较佳实施例中，每个过渡部连接有两个夹持部，两个夹持部分别向过渡部的两侧延伸。

进一步地，在本实用新型其它较佳实施例中，夹持臂的数量为偶数个且两两相对设置。

进一步地，在本实用新型其它较佳实施例中，夹持臂的数量为两个且相对设置。

进一步地，在本实用新型其它较佳实施例中，拉绳的数量为多个，每个拉绳穿过相对设置的夹持臂上的第一绳孔，再通过环状圆箍上的对应的第二绳孔并汇集于环状圆箍远离夹持臂的一侧。

进一步地，在本实用新型其它较佳实施例中，坩埚工装还包括悬挂件，多个拉绳汇集并固定于悬挂件上。悬挂件可以是挂钩、吊环等结构，也可以直接将汇集的拉绳打结用以悬挂。

进一步地，在本实用新型其它较佳实施例中，拉绳为钢丝绳。优选地，钢丝绳的直径为3～5mm。

进一步地，在本实用新型其它较佳实施例中，坩埚工装还包括位于环状圆箍远离夹持臂一侧且与环状圆箍同轴设置的结晶圆环，结晶圆环的直径小于环状圆箍的直径，并通过连接臂与环状圆箍连接。在实际安装时，结晶圆环悬于坩埚口的上方，且结晶圆环的直径小于坩埚的口径。

进一步地，在本实用新型其它较佳实施例中，坩埚工装还包括保护圆环，保护圆环的外径与环状圆箍的内径相等。实际使用时，保护圆环覆盖在坩埚上。

进一步地，在本实用新型其它较佳实施例中，环状圆箍或连接臂上设置有多个限制保护圆环移动的限位部。

一种坩埚转移装置，包括上述的坩埚工装。

本实用新型实施例的有益效果是：本实用新型提供的一种坩埚工装，其结构简单实用，造价低廉，易于加工得到。其采用框架配合拉绳的方式，使得整个坩埚工装的柔韧性好、重量轻，能有效避免在坩埚取出或放入时对加热炉造成的损伤。在实际使用时，只需要放松拉绳即可将坩埚从坩埚工装的下部放入，再通过拉紧拉绳即可实现对坩埚的固定，进而通过吊机将坩埚吊出炉膛，整个操作过程简单易操作，省时省力，大大节约人工成本。本实用新型还提供了一种包含上述坩埚工装的坩埚转移装置，其结构简单、操作方便、安全耐用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型第一实施例所提供的一种坩埚工装的结构示意图；

图2为本实用新型第一实施例所提供的一种坩埚工装的框架的结构示意图；

图3为本实用新型第一实施例所提供的一种坩埚工装与坩埚配合的示意图；

图4为本实用新型第二实施例所提供的一种坩埚工装的结构示意图。

图标：100-坩埚工装；110-框架；111-环状圆箍；112-夹持臂；1121-过渡部；1122-夹持部；113-第一绳孔；114-第二绳孔；115-容置腔；116-结晶圆环；117-连接臂；118-限位部；120-拉绳；121-悬挂件；130-保护圆环；200-坩埚；300-坩埚工装；310-框架；311-环状圆箍；312-夹持臂；3121-过渡部；3122-夹持部；315-容置腔；316-结晶圆环；317-连接臂；320-拉绳；321-悬挂件。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

第一实施例

请参照图1，本实施例提供了一种坩埚工装100，包括框架110和拉绳120。

如图1和图3所示，该框架110包括环状圆箍111，为了更好的起到固定作用，环状圆箍111的尺寸根据与之配合的坩埚200的尺寸而定，通常情况下，环状圆箍111的内径应当略大于坩埚200的外径。环状圆箍111的高度和厚度视坩埚200的具体大小和生长的晶体的重量而定，尽量在保证起到支撑固定作用的同时保持整个坩埚工装100的轻便。

如图1和图2所示，在环状圆箍111上设置有多个夹持臂112，多个夹持臂112位于环状圆箍111的同侧且向着远离环状圆箍111的方向延伸，通常来说，夹持臂112的数目为偶数个，且两两相对设置。具体地，本实施例采用了两个相对设置的夹持臂112，两个夹持臂112沿环状圆箍111的轴线方向向着远离环状圆箍111的方向延伸。如图1所示，每一个夹持臂112均包括过渡部1121和夹持部1122，其中，过渡部1121一端连接环状圆箍111，另一端连接夹持部1122。在本实施例中，每个过渡部1121在远离环状圆箍111的一端均连有两个夹持部1122，两个夹持部1122沿环状圆箍111的周向向过渡部1121的两侧延伸。在通过环状圆箍111的直径且不与夹持臂112相交的平面上，环状圆箍111、过渡部1121和夹持部1122共同形成一个“工”字型的投影。值得注意的是，在本实用新型的其它较佳实施例中，夹持部1122并没有限定完全沿着环状圆箍111的周向延伸，也可以与环状圆箍111的周向呈一定角度斜向上或是斜向下延伸，可以是自始至终沿着单一方向的延伸，也可以是中途改变方向的折行延伸，可以根据实际使用过程中的具体情况而定。

如图1和图2所示，每个夹持部1122的末端均设置有第一绳孔113，同时，在环状圆箍111上设置有与第一绳孔113一一对应的第二绳孔114。值得注意的是，在本实用新型的其它较佳实施例中，第一绳孔113的位置也可以设置于夹持部1122的中部或是其它位置，每个夹持部1122上的第一绳孔113的个数可以为单个也可以为多个。同样的，第一绳孔113和第二绳孔114的一一对应关系并不特指位置上的一一对应，更多的是指配合关系上的一一对应，第一绳孔113在环状圆箍111上的投影可以是与第二绳孔114重叠也可以错开。

如图2和图3所示，拉绳120穿过第一绳孔113和第二绳孔114并汇集于环状圆箍111远离夹持臂112的一侧，使得拉绳120与框架110一起形成一个用于容纳并固定坩埚200的容置腔115。如图2所示，拉绳120的数量为多条，以通过环状圆箍111的直径且与两个夹持臂112上的过渡部1121相交的平面为参考面，每条拉绳120优选为穿过位于参考面同侧的第一绳孔113和第二绳孔114，使得在整个坩埚工装100中的拉绳120尽量不相交，以减少拉绳120之间的相互磨损。

从图2和图3可以看出，在整个坩埚工装100中，底部的两段拉绳120对坩埚200起着支撑的作用，所以对拉绳120的覆盖面积有一定的要求，也即是对第一绳孔113的位置或是说对夹持部1122的长度有要求。可以预见的是，当夹持部1122的长度过长时，对应的底部拉绳120的长度过短，不仅会给坩埚200的进出带来阻碍，也会造成支撑强度的不足；而当夹持部1122的长度过短时，对应的底部拉绳120的长度过长，整个坩埚工装100对底部两端拉绳120外侧的区域支撑不足，容易出现晃动。故夹持部1122的长度优选为30～60度弧长，以保证底部的拉绳120拥有足够的支撑面积。

拉绳120优选为钢丝绳，具体地，拉绳120的直径为3～5mm，以保证拉绳120在有一定的柔韧性的同时具备足够的强度，能够支撑起坩埚200以及85kg以上的大尺寸蓝宝石单晶的重量。拉绳120是整个坩埚工装100能起到支撑作用的关键，在长时间使用后要经常检查拉绳120的磨损程度，必要时要进行及时更换，以保证作业的顺利进行。

如图1和图3所示，在拉绳120的汇集处设置有悬挂件121，悬挂件121可以起到收束拉绳120以及方便吊取的作用，吊机可以通过提拉悬挂件121将坩埚工装100连同坩埚200吊出炉膛。在实际使用中，悬挂件121可以为挂钩、吊环甚至是由拉绳120直接形成的绳结。

如图1和图3所示，坩埚工装100还包括结晶圆环116，该结晶圆环116与环状圆箍111同轴设置的结晶圆环116，位于环状圆箍111远离夹持臂112一侧，并通过连接臂117与环状圆箍111连接，通常情况下，结晶圆环116的直径小于环状圆箍111的直径。在实际安装时，结晶圆环116悬于坩埚200口的上方，且结晶圆环116的直径小于坩埚200的口径。在吊坩埚200的过程中，如果有晶体生成，则会结晶于结晶圆环116处，让晶体的生长延伸到坩埚200外部。同时，连接臂117被设置成向上凸起的形式，方便操作人员在将该坩埚工装100安装于坩埚200上或是将坩埚200吊出炉膛时进行手持。

如图1和图3所示，坩埚工装100还包括保护圆环130，保护圆环130的外径与坩埚200的外径相等，同时，内径优选为与坩埚200的口径相等。实际使用时，保护圆环130覆盖于坩埚200上。在将坩埚200吊出时，拉绳120会向坩埚200的轴线方向收紧，从而对坩埚200的边缘形成侧向压力，而保护圆环130则可以代替坩埚200承受这种压力，从而对坩埚200的边缘形成保护。作为优选，在环状圆箍111或连接臂117上设置有多个限位部118，具体在本实施例中采用了两个分别位于两侧连接臂117上的限位部118，限位部118靠近连接臂117与环状圆箍111的连接处，并由连接臂117向环状圆箍111轴线方向延伸。环状圆箍111和拉绳120可以限制保护圆环130在水平方向上的滑动，而限位部118则用来限制保护圆环130在竖直方向上的移动，二者配合可以实现对保护圆环130的固定。

在实际使用时，先将拉绳120放松，然后将坩埚工装100的底物对准坩埚200的顶部，安装好保护圆环130，再将坩埚工装100下压，让坩埚200进入容置腔115内，并通过拉紧拉绳120实现对坩埚200的固定。通过吊机提拉悬挂件121将坩埚200吊出炉膛，起吊过程中，可以通过手扶进一步防止坩埚200的左右晃动碰伤加热器。整个操作过程简单易操作，省时省力，大大节约人工成本。

第二实施例

请参照图4，本实施例提供了一种坩埚工装300，包括框架310和拉绳320。

如图4所示，该框架310包括环状圆箍311，在环状圆箍311上设置有多个夹持臂312，多个夹持臂312位于环状圆箍111的同侧且向着远离环状圆箍311的方向延伸，本实施例采用了3个呈“品”字型设置的夹持臂312，沿环状圆箍311的轴线方向向着远离环状圆箍311的方向延伸。每一个夹持臂312均包括过渡部3121和夹持部3122，其中，过渡部3121一端连接环状圆箍311，另一端连接夹持部3122。在本实施例中，每个过渡部3121在远离环状圆箍311的一端均连有两个夹持部3122，两个夹持部3122沿环状圆箍311的周向向过渡部3121的两侧延伸。

如图4所示，每个夹持部3122的末端均设置有第一绳孔(未标示)，同时，在环状圆箍311上设置有与第一绳孔一一对应的第二绳孔(未标示)。拉绳320穿过第一绳孔和第二绳孔并汇集于环状圆箍311远离夹持臂312的一侧，使得拉绳320与框架310一起形成一个用于容纳并固定坩埚200的容置腔315。拉绳320的数量为多条，每条拉绳320在穿过第一绳孔和第二绳孔时应考虑到尽量不相交，以减少拉绳320之间的相互磨损，在本实施例中，三条拉绳320在坩埚工装300的底部围成一个近似的正三角形，在实际使用中可以给坩埚200的底部提供更加均匀稳定的支撑。

如图4所示，在拉绳320的汇集处设置有悬挂件321，悬挂件321同样可以起到收束拉绳320以及方便吊取的作用。坩埚工装300还包括结晶圆环316，该结晶圆环316与环状圆箍311同轴设置的结晶圆环316，位于环状圆箍311远离夹持臂312一侧，并通过连接臂317与环状圆箍311连接，通常情况下，结晶圆环316的直径小于环状圆箍311的直径。

本实施例所提供的一种坩埚工装300的工作原理可以参照第一实施例，唯一的区别在于，底部由三条拉绳320围成的类似正三角形可以提供更加均匀稳定的支撑，因此，其工作原理此处将不再进行赘述。

综上所述，本实用新型提供了一种坩埚工装，其结构简单实用，造价低廉，易于加工得到。其采用框架配合拉绳的方式，使得整个坩埚工装的柔韧性好、重量轻，能有效避免在坩埚取出或放入时对加热炉造成的损伤。在实际使用时，只需要放松拉绳即可将坩埚从坩埚工装的下部放入，再通过拉紧拉绳即可实现对坩埚的固定，进而通过吊机将坩埚吊出炉膛，整个操作过程简单易操作，省时省力，大大节约人工成本。本实用新型还提供了一种包含上述坩埚工装的坩埚转移装置，其结构简单、操作方便、安全耐用。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。