专利名称：区熔炉加热装置的电极的制作方法
技术领域：
本发明涉及电加热技术领域，尤其涉及一种区熔炉加热装置的电极。
背景技术：
区熔炉是在真空惰性气体环境下利用悬浮区熔技术在悬浮区熔区对硅材料进行提纯和单晶娃生长的设备，用于生广无污染、闻电阻、闻寿命、闻纯度的半导体材料。
区熔炉采用高频感应加热方式对原料进行加热，加热装置包括感应线圈，该感应线圈的两端分别通过电极连接至高频电源柜，通过高频电源柜通电和电极的导电完成加热线圈的加热，从而对原材料进行加热。传统电极中，与高频电源连接的电极法兰的厚度小， 导致电极的输出功率小。随着拉制的单晶硅材料直径越来越大，对高频电源提供的电流大小和电极输出功率的要求越来越高，所以在提高高频电源的输出功率后，需要改变传统电极的结构和厚度，来提高电极的输出功率，满足加工大直径区熔炉硅单晶的工艺需求。
高频电源输出功率提高后，在使用原有的电极结构时，会导致输出功率不能高效输出，无法满足加工大直径区熔硅单晶的工艺需求，且当在两个电极上施加较高电压时，电极在较高电压的作用下，容易在电极间产生拉弧放电现象，导致区熔炉的安全性降低。发明内容
本发明的实施例提供一种区熔炉加热装置的电极，解决了现有加热装置中电极的输出效率低，电极间易产生拉弧放电现象，导致区熔炉的安全性降低的问题。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案
一种区熔炉加热装置的电极，包括柱状本体、第一电极下头、第二电极下头、第一电极法兰、第二电极法兰、电极筒、第一电极绝缘片、第二电极绝缘片及电极绝缘套；所述柱状本体内设有互不连通的第一通孔和第二通孔，所述第一通孔的轴线、所述第二通孔的轴线及所述柱状本体的轴线相互平行；所述电极筒穿过所述第一通孔，所述电极绝缘设在所述第一通孔内，位于所述第一通孔内壁与所述电极筒外壁之间，使所述电极筒安置于所述柱状本体内部；所述第一电极下头的一端连接所述电极筒的一端；所述电极筒的另一端连接所述第一电极法兰；所述电极绝缘套用于将所述柱状本体与所述第一电极下头、所述电极筒及所述第一电极法兰电绝缘；所述第二电极法兰的一端插入所述第二通孔的一端，所述第二电极下头的一端插入所述第二通孔的另一端；所述第一电极绝缘片位于所述第一电极下头和所述第二电极下头之间，用于使所述第一电极下头与所述第二电极下头电绝缘； 所述第二电极绝缘片位于所述第一电极法兰和所述第二电极法兰之间，用于使所述第一电极法兰与所述第二电极法兰电绝缘。
其中，所述第一电极法兰和所述第二电极法兰分别设有冷却水路的出、入口。
优选的，所述第一绝缘片、所述第二绝缘片和所述电极绝缘套的材质都为可加工陶瓷。
其中，所述第一电极下头和所述第二电极下头都是半圆锥形，并分别连接感应线圈的两端。并进一步的，所述第一电极法兰和所述第二电极法兰分别连接高频电源柜的两输出电极端。优选的，所述电极绝缘套包括相互连接的左套和右套，所述左套的连接端面具有第一结构，所述右套的连接端面具有第二结构，所述第一结构与所述第二结构紧密配合。本发明实施例提供的区熔炉加热装置的电极中，由于电极绝缘套能使柱状本体与第一电极下头、电极筒及第一电极法兰电绝缘，并在第一和第二电极下头之间设置了第一电极绝缘片、在第一和第二电极法兰之间设置了第二电极绝缘片，使得第一电极和第二电极能通过固体绝缘材料相互电绝缘，绝缘性能好，避免了拉弧放电现象，且由于电极筒置于绝缘套内，使其与区熔炉绝缘，提高了区熔炉的安全性，同时最大限度减少了高频电源输出损耗，提高了高频电源输出功率。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。图1为本发明实施例提供的一种区熔炉加热装置的电极的示意图；图2为本发明实施例提供的另一种区熔炉加热装置的电极的示意图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明实施例提供一种区熔炉加热装置的电极，如图1所示，包括柱状本体11、第一电极下头12、第二电极下头13、第一电极法兰14、第二电极法兰15、电极筒16、第一电极绝缘片17、第二电极绝缘片18及电极绝缘套19。其中，柱状本体11内设有互不连通的第一通孔101和第二通孔102，第一通孔101的轴线、第二通孔102的轴线及柱状本体11的轴线相互平行。另，电极筒16穿过第一通孔101，电极绝缘套19设在第一通孔101内，位于第一通孔101内壁与电极筒16外壁之间，使电极筒16安置于柱状本体11内部；第一电极下头12的一端电连接电极筒16的一端；电极筒16的另一端电连接第一电极法兰14 ;电极绝缘套19用于将柱状本体11与第一电极下头12、电极筒16及第一电极法兰14电绝缘；且,第二电极法兰15的一端插入第二通孔102的一端，第二电极下头13的一端插入第二通孔102的另一端；然后，第一电极绝缘片18位于第一电极下头12和第二电极下头13之间，用于使第一电极下头12与第二电极下头13电绝缘；第二电极绝缘片17位于第一电极法兰14和第二电极法兰15之间，用于使第一电极法兰14与第二电极法兰15电绝缘。
下面对上述区熔炉加热装置的电极的工作原理进行详细说明。
当高频电源柜分别连接第一电极法兰14与第二电极法兰15时，由于电极绝缘套 19套设在第一通孔101内，且位于第一通孔101内壁与电极筒16外壁之间，从而使电极筒 16安置于柱状本体11内部，并将柱状本体11与第一电极下头12、电极筒16及第一电极法兰14电绝缘，因此，电流流过第一电极法兰14后，直接流经与第一电极法兰14连接的电极筒16，再通过与电极筒16连接的第一电极下头12输出到感应线圈中。其中，该感应线圈的两端分别连接第一电极下头12的端部和第二电极下头13的端部。
由于感应线圈连接在第一电极下头12的端部与第二电极下头13的端部，所以电流通过感应线圈流入第二电极下头13。由于第二电极法兰15的一端插入第二通孔102的一端，第二电极下头13的一端插入第二通孔102的另一端，因此，第二电极法兰15、柱状本体11及第二电极下头13相互连接。使得流入第二电极下头13的电流能经过柱状本体11， 最后流入第二电极法兰15，从而构成一个闭合回路，完成感应线圈的电加热。
本发明实施例提供的区熔炉加热装置的电极中，由于电极绝缘套能使柱状本体与第一电极下头、电极筒及第一电极法兰电绝缘，并在第一和第二电极下头之间设置了第一电极绝缘片、在第一和第二电极法兰之间设置了第二电极绝缘片，使得第一电极和第二电极能通过固体绝缘材料相互电绝缘，绝缘性能好，避免了拉弧放电现象，且由于电极筒置于绝缘套内，使其与区熔炉绝缘，提高了区熔炉的安全性，同时最大限度减少了高频电源输出损耗，提高了高频电源输出功率。
本发明实施例提供的区熔炉加热装置的电极中，第一电极法兰14和第二电极法兰15可以分别设有冷却水路A的出、入口。第一、二电极法兰中设有冷却水路的出、入口， 能够使两个电极法兰的厚度增加，提高电极输出功率。
本发明实施例提供的区熔炉加热装置的电极中，第一绝缘片18、第二绝缘片17和电极绝缘套19的材质可以都为可加工陶瓷。可加工陶瓷易于加工，且有较好的绝缘效果。
本发明实施例提供的区熔炉加热装置的电极中，第一电极下头12和第二电极下头13可以都是半圆锥形，且分别连接·加热线圈两端。第一电极下头12与第二电极下头13 的底部均为半圆形，且第一电极下头12与第二电极下头13的侧面均为半圆锥形，第一电极下头12的端部和第二电极下头13的端部需要连接加热线圈，从而构成回路，半圆锥形的形状便于电极下头与感应线圈的连接和导电。
本发明实施例提供的区熔炉加热装置的电极中，第一电极法兰14和第二电极法兰15分别连接高频电源柜的两输出电极端。高频电源柜向第一和第二法兰提供交流电，来完成加热线圈的加热。
图2所示的区熔炉加热装置的电极中，电极绝缘套包括相互连接的左套21和右套 22，左套21的连接端面具有第一结构23，右套22的连接端面具有第二结构24，第一结构23 与第二结构24紧密配合。其中，图2所示的第一结构23为凸起，而相应的第二结构24为凹槽，使得第一结构23与第二结构24能紧密配合。当然，第一结构23与第二结构24的形状并不限于此，也可以是本领域技术人员所知的其它能紧密配合的形状。
如此设置电极绝缘套，可以在将电极绝缘套安装在第一通孔101内时，便于操作， 即在安装时，将左套21从第一通孔101的一端插入，将右套22从第一通孔101的另一端插入，使第一结构23与第二结构24在第一通孔101内紧密配合。
需要说明的是，图2中与图1中结构相同的部分具有相同的附图标记。本发明适用在对硅材料进行提纯和单晶生长的区熔炉中。以上所述，仅为本发明的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应 涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
权利要求
1.一种区熔炉加热装置的电极，其特征在于，包括柱状本体、第一电极下头、第二电极下头、第一电极法兰、第二电极法兰、电极筒、第一电极绝缘片、第二电极绝缘片及电极绝缘套； 所述柱状本体内设有互不连通的第一通孔和第二通孔，所述第一通孔的轴线、所述第二通孔的轴线及所述柱状本体的轴线相互平行； 所述电极筒穿过所述第一通孔，所述电极绝缘套设在所述第一通孔内，位于所述第一通孔内壁与所述电极筒外壁之间，使所述电极筒安置于所述柱状本体内部；所述第一电极下头的一端连接所述电极筒的一端；所述电极筒的另一端连接所述第一电极法兰；所述电极绝缘套用于将所述柱状本体与所述第一电极下头、所述电极筒及所述第一电极法兰电绝缘； 所述第二电极法兰的一端插入所述第二通孔的一端，所述第二电极下头的一端插入所述第二通孔的另一端； 所述第一电极绝缘片位于所述第一电极下头和所述第二电极下头之间，用于使所述第一电极下头与所述第二电极下头电绝缘；所述第二电极绝缘片位于所述第一电极法兰和所述第二电极法兰之间，用于使所述第一电极法兰与所述第二电极法兰电绝缘。
2.根据权利要求1所述的区熔炉加热装置的电极，其特征在于，所述第一电极法兰和所述第二电极法兰分别设有冷却水路的出、入口。
3.根据权利要求1所述的区熔炉加热装置的电极，其特征在于，所述电极绝缘套包括相互连接的左套和右套，所述左套的连接端面具有第一结构，所述右套的连接端面具有第二结构，所述第一结构与所述第二结构紧密配合。
4.根据权利要求1所述的区熔炉加热装置的电极，其特征在于，所述第一绝缘片、所述第二绝缘片和所述电极绝缘套的材质都为可加工陶瓷。
5.根据权利要求1所述的区熔炉加热装置的电极，其特征在于，所述第一电极下头和所述第二电极下头都是半圆锥形，并分别连接感应线圈的两端。
6.根据权利要求1所述的区熔炉加热装置的电极，其特征在于，所述第一电极法兰和所述第二电极法兰分别连接高频电源柜的两输出电极端。
全文摘要
本发明提供一种区熔炉加热装置的电极，涉及电加热技术领域，解决了现有加热装置中电极的输出效率低，且电极间易产生拉弧放电现象，导致区熔炉的安全性降低的问题。本发明中，由于电极绝缘套能使柱状本体与第一电极下头、电极筒及第一电极法兰电绝缘，并在第一和第二电极下头之间设置了第一电极绝缘片、在第一和第二电极法兰之间设置了第二电极绝缘片，使得第一电极和第二电极能通过固体绝缘材料相互电绝缘，绝缘性能好，避免了拉弧放电现象，且由于电极筒置于绝缘套内，使其与区熔炉绝缘，提高了区熔炉的安全性，同时最大限度减少了高频电源输出损耗，提高了高频电源输出功率。本发明主要用在对硅材料进行提纯和单晶生长的区熔炉中。
文档编号C30B13/22GK102995106SQ20121036230
公开日2013年3月27日 申请日期2012年9月25日 优先权日2012年9月25日
发明者袁静, 李岩, 张继宏, 徐振斌 申请人:北京京运通科技股份有限公司