专利名称：一种区熔炉籽晶导向装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是关于非金属的制造设备，特别涉及一种区熔炉籽晶导向装置。
背景技术：
区熔法(FZ)生产单晶硅是区别于直拉炉(CZ)的一种新型的单晶生长方法，它利用高频感应加热线圈将高纯度的多晶料局部融化，熔区依靠熔硅的表面张力和加热线圈提供的磁托浮力而处于悬浮状态，然后从熔区的下方利用籽晶将熔硅拉制成单晶。由于没有坩埚污染，区熔炉生长的单晶硅纯度高，均匀性好，低微缺陷，其优良的电学性能非常适合制作高反压、大电流、大功率的电力电子器件。在能源、环保、信息和通讯、制造业、材料、交通等国家关键性科技领域中，电力电子器件都起到重要作用。区熔硅单晶主要应用于制造晶闸管及整流元件、MOSFET及其相关器件以及特大功率器件，其市场可涵盖信息、家电、汽车、工业等领域。随着电力电子器件的飞速发展，高反压、大电流半导体器件等对硅单晶的 质量要求越来越高纯度高、直径大、无位错、无旋涡缺陷及电阻率径向均匀性好等。在区熔单晶炉生产过程中，下轴运动机构起到引晶、单晶生长、旋转的作用，对单晶生长起到尤为重要的作用。下轴运动机构分为内轴和外轴，内轴能够相对于外轴进行升降，起到籽晶引晶的作用。在传统小直径区熔炉中，由于内轴行程较短，内轴上端一般并无籽晶导向机构。大直径区熔炉的生产中，内轴行程较长，达到500mm以上，在籽晶引晶阶段，籽晶需要上升到线圈位置完成引晶，此时籽晶悬臂长度较长，而且一般转速较快，单晶质量大，籽晶的运动稳定性以及籽晶与外轴的同轴度都难以保证，传统结构无法满足5英寸以上的区熔炉生长要求。
实用新型内容本实用新型的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种刚度和强度好、籽晶和外轴的同轴度好、保证籽晶和单晶的运动稳定性的区熔炉籽晶导向装置。为解决上述技术问题，本实用新型的解决方案是提供一种区熔炉籽晶导向装置，包括内部中空的外轴和内轴，所述区熔炉籽晶导向装置还包括籽晶定位杆和籽晶导向杆；籽晶导向杆置于外轴上端内孔中，且固定在内轴上端，籽晶导向杆的上端和下端均设有同轴心的开孔，上端开孔处安装有籽晶定位杆，下端开孔处安装有内轴；所述籽晶定位杆上端固定籽晶夹持机构。作为进一步的改进，所述籽晶定位杆的下端为圆柱体，上端为具有斜度的圆锥体，而籽晶夹持机构设有与该圆锥体相同斜度的圆锥孔，通过紧定螺钉固定。作为进一步的改进，所述籽晶导向杆的上端外侧设有保护杯。作为进一步的改进，所述籽晶导向杆下端开孔通过紧定螺钉与内轴上端外圆固定。作为进一步的改进，所述籽晶导向杆上设有通气孔。作为进一步的改进，所述籽晶导向杆为圆柱形杆，其中部设有轴肩。[0011]作为进一步的改进，所述籽晶导向杆下端外部设有至少2个籽晶导向环。作为进一步的改进，所述籽晶导向环的外圆边缘开有至少2个小沟槽。作为进一步的改进，所述籽晶导向环之间采用隔套隔离，最上端的籽晶导向环紧密贴到籽晶导向杆的轴肩端面，最下端的籽晶导向环下端面设有隔板，隔板通过设在籽晶导向杆上的卡环固定。作为进一步的改进，所述籽晶导向杆轴肩外圆、隔套外圆、隔板外圆比籽晶导向环外圆小，籽晶导向环外圆与外轴内孔之间有O. 03 O.1Omm的间隙，籽晶导向杆轴肩外圆、隔套外圆、隔板外圆分别与外轴内孔有O. 30 1. 2mm的间隙。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是本实用新型提供了一种结构简单、稳定可靠的用于区熔单晶炉的籽晶导向装置， 其刚度和强度较好，且能够在整个拉晶过程保证籽晶和外轴很好的同轴度，使得籽晶和单晶升降和旋转运动平稳，能为大直径区熔炉单晶的稳定生长提供保障。
图1为本实用新型的剖面图。图2为本实用新型中的籽晶导向环的示意图。图中的附图标记为I内轴；2隔板；3隔套；4籽晶导向环；5籽晶导向杆；6保护杯；7杆晶定位杆；8外轴；9杆晶夹持机构。
具体实施方式
以下结合附图与具体实施方式
对本实用新型作进一步详细描述 图1中的区熔炉籽晶导向装置包括外轴8、内轴1、籽晶导向环4、籽晶定位杆7和籽晶导向杆5。外轴8为圆柱形中空轴，籽晶导向杆5置于外轴8上端内孔中，且固定在内轴I上端，籽晶导向杆5的上端和下端均设有同轴心的开孔，上端开孔处安装有籽晶定位杆7，下端开孔处通过紧定螺钉与内轴I上端外圆固定。所述籽晶导向杆5的上端外侧设有保护杯6，防止漏硅等意外情况对外轴8内壁和籽晶导向装置的损坏。所述籽晶导向杆5上设有通气孔，能使下轴系统顺利到极限真空。所述籽晶导向杆5为圆柱形杆，其中部设有轴肩。所述外轴8上端内孔需经过精细磨加工，表面粗糙度不低于O. 8，与外轴8外圆同轴度控制在
O.05mm 以内。籽晶定位杆7的下端为圆柱体，上端为具有斜度的圆锥体，而籽晶夹持机构9设有与该圆锥体相同斜度的圆锥孔，通过紧定螺钉将籽晶夹持机构9固定在籽晶定位杆7上端。相适应的斜度配合使得籽晶定位杆7与籽晶夹持机构9自动对中，方便籽晶夹持夹持机构9的安装。图2中,籽晶导向杆5下端外部设有至少2 5个籽晶导向环4,米用多个导向环，能在籽晶引晶时部分籽晶导向装置伸出外轴8的情况下，保证还有不少于一个导向环在外轴8内，更好地起到导向作用。所述籽晶导向环4的外圆边缘开有至少2个小沟槽，小沟槽能够防止因热胀冷缩而造成籽晶导向环4与外轴8卡死的现象，同时也能起到通气孔作用。籽晶导向环4采用籽晶导向杆5轴肩端面、隔套3、隔板2紧密贴合定位，且在籽晶导向环4之间采用隔套3隔离，最上端的籽晶导向环4紧密贴到籽晶导向杆5的轴肩端面，最下端的籽晶导向环4下端面设有隔板2，隔板2通过设在籽晶导向杆5上的卡环固定。所述籽晶导向杆5轴肩外圆、隔套3外圆、隔板2外圆比籽晶导向环4外圆小,籽晶导向环4外圆与外轴8内孔之间有O. 03 O.1Omm的间隙，可保证籽晶导向环4能够在外轴8内顺利升降，而籽晶导向杆5轴肩外圆、隔套3外圆、隔板2外圆分别与外轴8内孔有O. 30 1. 2mm的间隙。由于籽晶导向杆5、隔套3、隔板2的材质为不锈钢，其强度、刚度好。而籽晶导向环4材料为聚四氟乙烯，聚四氟乙烯具有低摩擦系数、耐磨、耐化学腐蚀、自润滑好、不水解、不变硬等优良性能，能够起到减小摩擦，自润滑，不容易刮伤外轴8内壁的作用。但聚四氟乙烯具有强度、刚度较差的缺点，本实用新型中，采用外径稍小的籽晶导向杆5轴肩、隔套3、隔板2紧密贴合籽晶导向环4，控制籽晶导向环4悬空部分在较小范围内，使得本实用新型中的籽晶导向装置刚度和强度较好，同时籽晶和外轴8的同轴度好，保证籽晶和单晶的运动稳定性。在区熔单晶炉生产过程中，将籽晶安装在内轴I上，内轴I能够相对于外轴8进行升降，起到引晶的作用。在籽晶导向杆5上设有多个籽晶导向环4，能在籽晶引晶时，即使部分籽晶导向装置伸出外轴8，保证还有不少于一个籽晶导向环4在外轴8内，更好地起到导向作用。最终通过籽晶夹持机构9将籽晶固定,通过籽晶定位杆7和籽晶夹持机构9相配合的锥面配合，能够实现籽晶的自动对中，方便籽晶夹持机构9的拆装。当然，此种区熔炉籽晶导向装置并不仅限于上述具体实施例，在本实用新型的启示下，不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本实用新型相同或相类似的技术方案，均在其保护范围之内。
权利要求1.一种区熔炉籽晶导向装置，包括内部中空的外轴和内轴，其特征在于，所述区熔炉籽晶导向装置还包括籽晶定位杆和籽晶导向杆；籽晶导向杆置于外轴上端内孔中，且固定在内轴上端，籽晶导向杆的上端和下端均设有同轴心的开孔，上端开孔处安装有籽晶定位杆，下端开孔处安装有内轴；所述籽晶定位杆上端固定籽晶夹持机构。
2.根据权利要求1所述的一种区熔炉籽晶导向装置，其特征在于，所述籽晶定位杆的下端为圆柱体，上端为具有斜度的圆锥体，而籽晶夹持机构设有与该圆锥体相同斜度的圆锥孔，通过紧定螺钉固定。
3.根据权利要求1所述的一种区熔炉籽晶导向装置，其特征在于，所述籽晶导向杆的上端外侧设有保护杯。
4.根据权利要求1所述的一种区熔炉籽晶导向装置，其特征在于，所述籽晶导向杆下端开孔通过紧定螺钉与内轴上端外圆固定。
5.根据权利要求1所述的一种区熔炉籽晶导向装置，其特征在于，所述籽晶导向杆上设有通气孔。
6.根据权利要求1所述的一种区熔炉籽晶导向装置，其特征在于，所述籽晶导向杆为圆柱形杆，其中部设有轴肩。
7.根据权利要求6所述的一种区熔炉籽晶导向装置，其特征在于，所述籽晶导向杆下端外部设有至少2个籽晶导向环。
8.根据权利要求7所述的一种区熔炉籽晶导向装置，其特征在于，所述籽晶导向环的外圆边缘开有至少2个小沟槽。
9.根据权利要求8所述的一种区熔炉籽晶导向装置，其特征在于，所述籽晶导向环之间采用隔套隔离，最上端的籽晶导向环紧密贴到籽晶导向杆的轴肩端面，最下端的籽晶导向环下端面设有隔板，隔板通过设在籽晶导向杆上的卡环固定。
10.根据权利要求9所述的一种区熔炉籽晶导向装置，其特征在于，所述籽晶导向杆轴肩外圆、隔套外圆、隔板外圆比籽晶导向环外圆小，籽晶导向环外圆与外轴内孔之间有0. 03 0.1Omm的间隙，籽晶导向杆轴肩外圆、隔套外圆、隔板外圆分别与外轴内孔有0. 30 1. 2mm的间隙。
专利摘要本实用新型涉及非金属的制造设备，旨在提供一种区熔炉籽晶导向装置。该装置包括内部中空的外轴和内轴，所述区熔炉籽晶导向装置还包括籽晶定位杆和籽晶导向杆；籽晶导向杆置于外轴上端内孔中，且固定在内轴上端，籽晶导向杆的上端和下端均设有同轴心的开孔，上端开孔处安装有籽晶定位杆，下端开孔处安装有内轴；所述籽晶定位杆上端固定籽晶夹持机构。本实用新型提供了一种结构简单、稳定可靠的用于区熔单晶炉的籽晶导向装置，其刚度和强度较好，且能够在整个拉晶过程保证籽晶和外轴很好的同轴度，使得籽晶和单晶升降和旋转运动平稳，能为大直径区熔炉单晶的稳定生长提供保障。
文档编号C30B13/00GK202849586SQ201220479310
公开日2013年4月3日 申请日期2012年9月19日 优先权日2012年9月19日
发明者曹建伟, 傅林坚, 欧阳鹏根, 石刚, 陈明杰, 王丹涛, 邱敏秀 申请人:浙江晶盛机电股份有限公司