晶体生长装置的制作方法

1.本实用新型涉及晶体生长技术领域，尤其是涉及一种晶体生长装置。


背景技术：

2.在进行碳化硅晶体生长实验时，需要将碳化硅原料放在晶体生长炉内，并通过加热器对碳化硅原料进行加热。而为了得到相应的晶体，加热器所需提供的温度在2000℃以上，因此，伸入进晶体生长炉的籽晶杆的温度也会持续受到加热器的影响，容易损坏或者缩短使用寿命。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种晶体生长装置，能够解决传统的籽晶杆容易损坏或者缩短使用寿命的问题。
4.根据本实用新型第一方面实施例的一种晶体生长装置，所述晶体生长装置包括：晶体生长炉，所述晶体生长炉的内部设有加热腔，且所述晶体生长炉的顶部设有通孔；升降机构，所述升降机构设置于所述晶体生长炉上；籽晶杆，所述籽晶杆与所述升降机构驱动连接并可活动地穿设于所述通孔，所述籽晶杆的底端位于所述加热腔内，所述籽晶杆的顶端位于所述加热腔外，所述籽晶杆设有沿所述籽晶杆的轴向延伸的冷却液通道，至少有部分所述冷却液通道位于所述加热腔内，所述冷却液通道具有形成于所述籽晶杆的顶端的通道口；液罐，所述液罐设置于所述籽晶杆的顶端，所述液罐的内部设有液腔，且所述液罐还设有与所述液腔连通的连通口、以及与所述液腔连通的进液口，所述连通口与所述通道口连通。
5.根据本实用新型实施例的晶体生长装置，至少具有如下技术效果：
6.上述的晶体生长装置在使用时，用于晶体生长的原料放置在加热腔内，其中，加热腔为内部设置有加热器的腔体。籽晶杆的底端用于固定籽晶，升降机构能够带动籽晶杆升降，从而根据晶体的生长情况调整籽晶的位置。另外，在上述的晶体生长装置使用期间，可以通过液罐的进液口向液罐的液腔内注入冷却液，使得冷却液流入到籽晶杆的冷却液通道内，对籽晶杆进行冷却，避免籽晶杆被烧损或缩短使用寿命。
7.根据本实用新型的一些实施例，所述进液口形成于所述液罐的侧部，所述液罐的顶部设有与液腔连通的出液口。
8.根据本实用新型的一些实施例，所述升降机构设置于所述晶体生长炉的顶部，所述升降机构包括第一驱动源、与所述第一驱动源驱动连接的传动杆以及与所述传动杆传动连接的传动件，所述传动杆竖直设置，且所述传动杆能够受所述第一驱动源的驱动而带动所述传动件沿所述传动杆的轴向移动，所述籽晶杆与所述传动件连接，且所述籽晶杆与所述传动杆并列设置。
9.根据本实用新型的一些实施例，所述传动杆为丝杠，所述传动件为套设于所述丝杠外的螺母，所述螺母与所述丝杠螺纹连接，所述升降机构还包括导向筒以及连接轴，所述
导向筒与晶体生长炉固定连接并套设于所述丝杠以及所述螺母的外部，且所述导向筒与所述丝杠以及所述螺母相间隔，所述导向筒设有沿竖直方向延伸的导向孔，所述连接轴穿设于所述导向孔，且所述连接轴的一端与所述螺母连接，另一端与所述籽晶杆连接。
10.根据本实用新型的一些实施例，所述的晶体生长装置还包括第一支架以及第二支架，所述连接轴的两端分别与所述螺母以及所述第一支架固定连接，所述第二支架上设置于所述第一支架上，所述第一支架设有第一装配孔，所述第二支架设有与所述第一装配孔相对的第二装配孔，且所述第二装配孔位于所述第一装配孔的上方，所述籽晶杆穿设于所述第一装配孔以及所述第二装配孔，所述液罐设置于所述第二支架上，且所述连通口与所述通道口相对且连通。
11.根据本实用新型的一些实施例，所述的晶体生长装置还包括波纹管，所述波纹管套设于所述籽晶杆的外部并位于所述晶体生长炉的外部，且所述波纹管的两端分别与所述第一支架以及所述晶体生长炉连接，所述波纹管的底端用于密封所述通孔。
12.根据本实用新型的一些实施例，所述波纹管的顶端与所述第一支架相抵，所述第一支架用于密封所述波纹管的顶端。
13.根据本实用新型的一些实施例，所述的晶体生长装置还包括旋转机构，所述旋转机构与所述籽晶杆驱动连接，用于驱动所述籽晶杆绕所述籽晶杆的轴线转动。
14.根据本实用新型的一些实施例，所述旋转机构包括第二驱动源、与所述第二驱动源传动连接的传动组件，所述传动组件与所述籽晶杆传动连接。
15.根据本实用新型的一些实施例，所述传动组件包括受所述第二驱动源而自转的第一齿轮、以及与所述第一齿轮啮合的第二齿轮，所述第二齿轮固定地套设于所述籽晶杆外。
附图说明
16.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
17.图1是本实用新型一实施例的晶体生长装置的结构示意图；
18.图2是本实用新型一实施例的晶体生长装置的局部结构示意图一；
19.图3是本实用新型一实施例的籽晶杆的剖视结构示意图；
20.图4是本实用新型一实施例的晶体生长装置的局部爆炸结构示意图；
21.图5是本实用新型一实施例的晶体生长装置的局部结构示意图二；
22.图6是本实用新型一实施例的晶体生长装置的局部结构示意图三。
23.附图标记：
24.100、晶体生长炉；200、升降机构；210、第一驱动源；220、第一减速机；230、传动杆；240、传动件；250、导向筒；251、导向孔；300、籽晶杆；310、冷却液通道；311、通道口；320、凸环；400、液罐；410、进水嘴；420、出水嘴；500、旋转机构；510、第二驱动源；520、第二减速机；530、传动组件；531、第一齿轮；532、第二齿轮；600、波纹管；610、第一法兰；620、第二法兰；710、第一支架；720、第二支架；800、轴承座。
具体实施方式
25.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始
至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
26.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”、“轴向”、“径向”、“周向”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装置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，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，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
27.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
28.如图1所示，一实施例涉及的一种晶体生长装置，包括晶体生长炉100、升降机构200、籽晶杆300以及液罐400。
29.如图1所示，晶体生长炉100的内部设有加热腔，且晶体生长炉100的顶部设有通孔；升降机构200设置于晶体生长炉100上；籽晶杆300与升降机构200驱动连接并可活动地穿设于晶体生长炉100的通孔，籽晶杆300的底端位于加热腔内，籽晶杆300的顶端位于加热腔外；请继续参阅图3，籽晶杆300设有沿籽晶杆300的轴向延伸的冷却液通道310，至少有部分冷却液通道310位于加热腔内，冷却液通道310具有形成于籽晶杆300的顶端的通道口311；请继续参阅图2液罐400设置于籽晶杆300的顶端，液罐400的内部设有液腔，且液罐400还设有与液腔连通的连通口、以及与液腔连通的进液口，液罐400的连通口与冷却液通道310的通道口311连通。
30.如图1至图3所示，上述的晶体生长装置在使用时，用于晶体生长的原料放置在加热腔内，其中，加热腔为内部设置有加热器的腔体。籽晶杆300的底端用于固定籽晶，升降机构200能够带动籽晶杆300升降，从而根据晶体的生长情况调整籽晶的位置。另外，在上述的晶体生长装置使用期间，可以通过液罐400的进液口向液罐400的液腔内注入冷却液，使得冷却液流入到籽晶杆300的冷却液通道310内，对籽晶杆300进行冷却，避免籽晶杆300被烧损或缩短使用寿命。
31.其中，所述的冷却液可以是水或其他冷却介质；所述的晶体为碳化硅晶体。
32.如图2所示，进一步的，进液口形成于液罐400的侧部，液罐400的顶部设有与液腔连通的出液口，进液口通过进水嘴410连接进水管，出液口通过出水嘴420连接出水管。上述的晶体生长装置在使用期间，可以通过进液口持续向液罐400内注入冷却液，冷却液进入到冷却液通道310并填满冷却液通道310以及液罐400的液腔后可以从出液口排出，排出的冷却液能够带走热量，保证冷却效果。
33.如图1、图4所示，在其中一个实施中，升降机构200设置于晶体生长炉100的顶部，升降机构200包括第一驱动源210、与第一驱动源210驱动连接的传动杆230以及与传动杆
230传动连接的传动件240，传动杆230竖直设置，且传动杆230能够受第一驱动源210的驱动而带动传动件240沿传动杆230的轴向移动，籽晶杆300与传动件240连接，且籽晶杆300与传动杆230并列设置。如此，第一驱动源210在通过传动杆230带动传动件240沿传动杆230的轴向移动时，传动件240能够带动籽晶杆300升降。
34.如图4所示，具体的，第一驱动源210为第一电机，传动杆230为丝杠，传动件240为螺母，第一电机通过第一减速机220与丝杠连接，第一电机用于驱动丝杠沿丝杠的轴线转动，螺母套设于丝杠外并与丝杠螺纹配合。如图1、图4所示，升降机构200还包括导向筒250以及连接轴(未示出)，导向筒250与晶体生长炉100固定连接并套设于丝杠以及螺母的外部，且导向筒250与丝杠以及螺母相间隔，导向筒250设有沿竖直方向延伸的导向孔251，连接轴穿设于导向孔251，且连接轴的一端与螺母连接，另一端与籽晶杆300连接。
35.第一电机用于通过第一减速机驱动丝杠转动，由于连接轴的两端分别与螺母以及籽晶杆300连接，且连接轴穿设于导向筒250的导向孔251，导向孔251的孔壁能够通过连接轴限制螺母转动，如此，丝杠转动时能够带动螺母沿丝杠的轴向移动，使得螺母带动籽晶杆300升降。
36.如图1所示，具体到本实施例中，晶体生长装置还包括第一支架710以及第二支架720，连接轴的两端分别与螺母以及第一支架710固定连接，第二支架720上设置于第一支架710上，第一支架710设有第一装配孔，第二支架720设有与第一装配孔相对的第二装配孔，且第二装配孔位于第一装配孔的上方，籽晶杆300穿设于第一装配孔以及第二装配孔，液罐400设置于第二支架720上，且液罐400的连通口与籽晶杆300的通道口311相对且连通。
37.如图5所示，在其中一个实施例中，晶体生长装置还包括波纹管600，波纹管600套设于籽晶杆300的外部并位于晶体生长炉100的外部，且波纹管600的底端用于密封晶体生长炉100顶部的通孔。如此，可以避免外部杂质通过通孔的孔壁与籽晶杆300的外壁之间的间隙进入到晶体生长炉100内。
38.具体的，晶体生长炉100顶部的通孔的边缘设置有第一法兰610，波纹管600的底端与第一法兰610连接，波纹管600用于遮挡晶体生长炉100顶部的通孔。
39.进一步的，波纹管600的顶端与第一支架710相抵，第一支架710用于密封波纹管600的顶端。通过将波纹管600的顶端密封，可以使得晶体生长炉100处于密封的状态，以便为晶体的生长提供良好的环境。
40.具体的，第一支架710的底部设置有第二法兰620，波纹管600的顶端与第二法兰620连接，且波纹管600的顶端被第一支架710密封。
41.如图5所示，在其中一个实施例中，晶体生长装置还包括旋转机构500，旋转机构500与籽晶杆300驱动连接，用于驱动籽晶杆300绕籽晶杆300的轴线转动。在上述的晶体生长装置使用期间，与籽晶杆300的底端固定连接的籽晶上生成的晶体会出现分布不均匀的情况，例如，在晶体生长一段时间后，籽晶的左侧的晶体数量会多于籽晶右侧的数量，通过旋转机构500驱动籽晶杆300转动，能够使得籽晶的左右侧进行调换，如此，在后续的晶体生长过程中，能够使得晶体较为均匀地分布在籽晶上。
42.如图6所示，具体的，旋转机构500包括第二驱动源510、与第二驱动源510传动连接的传动组件530，传动组件530与籽晶杆300传动连接。
43.进一步的，传动组件530包括受第二驱动源510而自转的第一齿轮531、以及与第一
齿轮531啮合的第二齿轮532，第二齿轮532固定地套设于籽晶杆300外。第二驱动源510用于驱动第一齿轮531自转，第一齿轮531轴自转时带动第二齿轮532自转，第二齿轮532自转时带动籽晶杆300转动。
44.其中，第二驱动源510为第二电机，第二电机通过第二减速机520与第一齿轮531连接，第一齿轮531水平设置，第二齿轮532水平设置并与第一齿轮531啮合，且第二齿轮532套设于籽晶杆300外并与籽晶杆300固定连接。
45.具体到本实施例中，籽晶杆300可转动地穿设于第一支架710的第一装配孔以及第二支架720的第二装配孔，第二电机设置于第二支架720上，并通过第二减速机520与第一齿轮531连接，第二齿轮532固定地套设于籽晶杆300外并与第一齿轮531啮合。
46.需要说明的是，籽晶杆300穿入第一支架710的第一装配孔以及第二支架720的第二装配孔后，籽晶杆300可以自转，但第一支架710和/或第二支架720能够限制籽晶杆300相对于第一支架710和第二支架720上下移动。
47.如图6所示，在其中一个实施例中，第一支架710上设置有轴承座800，轴承座800内设置有轴承，如图3所示，籽晶杆300的外壁上设有凸环320，结合图3与图6，籽晶杆300穿设于轴承内，并使凸环320与轴承的上侧相抵。如此，可以使得籽晶杆300在轴承内自转，且轴承还能够通过凸环320限制籽晶杆300相对于第一支架710和第二支架720上下移动。
48.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
49.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。