专利名称：用于长晶的复合式保温单元的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种保温单元，特别是涉及一种用于长晶的复合式保温单元。
背景技术：
参阅图1，中国台湾第1346152证书号发明专利案公开一种长晶炉1，其包含:一上炉壁11、一封闭该上炉壁11的一底部的炉底盖12、一设置于该上炉壁11与该炉底盖12内的保温单元13、一设置于该保温单元13内的支撑桌板14、复数个电极单元15，及复数个电阻式石墨(graphite)加热器16。该长晶炉I于实施多晶硅长晶时，是将硅原料(图未示)放置于该支撑桌板14上的一坩埚(crucible) 17内，并通过该长晶炉I外部的复数个电缆线(图1只显示一个电缆线)18以提供高电流低电压的电源给各电极单元15，以使高电流自各电极单元15传递至各电阻式石墨加热器16，从而使各电阻式石墨加热器16产生高电阻并形成高温；其中，所形成的高温则是通过该隔热单元13以构成一热场(thermalfield),并使该 甘祸17内的娃原料因高温热场而融解成一娃熔汤19。熟悉长晶技术领域的相关技术人员皆知，该保温单元13通常是由多数碳纤维(carbon fiber)板所构成。碳纤维板虽然可为该长晶炉I提供该热场，以使该坩埚17内的硅原料因该高温热场所融解，并降低该长晶炉I的整体能耗。然而，上述碳纤维板经长时间使用后会产生碳化，甚或容易与硅气体反应生成碳化硅(SiC)，从而在成长晶碇(ingot)的过程中随着气体流入硅熔汤19中，导致晶碇内部形成有碳化硅，并降低最终成长完成的晶碇质量。经上述说明可知，改良长晶用的保温单元的结构，以避免碳化的问题产生而影响到晶碇质量，并为长 晶炉提供一稳定的热场，是此技术领域的相关技术人员所待解决的课题。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种用于长晶的复合式保温单元。本实用新型用于长晶的复合式保温单元，是架设在一个长晶炉中以为该长晶炉提供一个热场，该复合式保温单元包含至少一个保温板组合。该保温板组合包括一个内部保温件及一个陶瓷(ceramic)层。该内部保温件具有一个碳纤维板及一个断热层，且该断热层设置于该碳纤维板。该陶瓷层附着于该内部保温件，并包围住该内部保温件。本实用新型所述用于长晶的复合式保温单元，该断热层沿该保温板组合的一厚度方向具有一第一厚度Cl1，该第一厚度Cl1是介于IOmm至20mm间；该陶瓷层沿该厚度方向具有一第二厚度d2,该第二厚度d2小于1mm。本实用新型所述用于长晶的复合式保温单元，该碳纤维板沿该厚度方向具有相反设置的一内表面及一外表面，该断热层是叠置在该碳纤维板的外表面上。本实用新型所述用于长晶的复合式保温单元，该断热层是设置在该碳纤维板中。本实用新型所述用于长晶的复合式保温单元，该内部保温件沿该保温板组合的一高度方向还具有相反设置的一上表面及一下表面，且该陶瓷层沿该高度方向还具有一位于该内部保温件的下表面的第三厚度d3,该第三厚度d3介于5cm至20cm间。本实用新型所述用于长晶的复合式保温单元，包含四个呈口字型围绕衔接的保温板组合，并借所述保温板组合共同界定出该长晶炉的热场。本实用新型所述用于长晶的复合式保温单元，还包含一个顶部保温板组合，该顶部保温板组合是设置于所述保温板组合的一顶端，用于封闭该长晶炉的热场的上方。本实用新型所述用于长晶的复合式保温单元，还包含一个底部保温板组合，该底部保温板组合是设置于所述保温板组合的一底端，用于封闭该长晶炉的热场的下方。本实用新型所述用于长晶的复合式保温单元，该断热层的热传导系数(thermalconductivity)低于该碳纤维板的热传导系数。本实用新型所述用于长晶的复合式保温单元，该断热层是一氧化铝(Al2O3)毯。本实用新型的有益效果在于:借包围住该内部保温件的该陶瓷层以避免晶碇质量因碳化的问题而受到不良的影响，并利用该断热层以为该长晶炉提供一稳定的热场。
图1是一局部剖视示意图，说明中国台湾第1346152证书号发明专利案所公开的一种长晶炉；图2是一正视示意图，说明本实用新型用于长晶的复合式保温单元的一第一较佳实施例架设在一长晶炉中的位置关系；图3是一正视示意图，说明本实用新型该第一较佳实施例的细部结构；图4是一正视示意图，说明本实用新型用于长晶的复合式保温单元的一第二较佳实施例的细部结构；图5是一正视示意图，说明本实用新型用于长晶的复合式保温单元的一第三较佳实施例的细部结构。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型进行详细说明。参阅图2与图3，本实用新型用于长晶的复合式保温单元的一第一较佳实施例，是架设在一长晶炉9中以为该长晶炉9提供一热场。该用于长晶的复合式保温单元包含四个呈口字型围绕衔接的保温板组合2，并借所述保温板组合2共同界定出该长晶炉9的热场。较佳地，本实用新型该第一较佳实施例还包含一个顶部保温板组合20，该顶部保温板组合20是设置于所述保温板组合2的一顶端，用于封闭该长晶炉9的热场的上方。更佳地，本实用新型该第一较佳实施例还包含一个底部保温板组合200，该底部保温板组合200是设置于所述保温板组合2的一底端，用于封闭该长晶炉9的热场的下方。各保温板组合2包括一个内部保温件3及一个陶瓷层4。各内部保温件3具有一个碳纤维板31及一个断热层32，且该断热层32设置于该碳纤维板31。各陶瓷层4附着于各内部保温件3，并包围住各内部保温件3。在本实用新型该第一较佳实施例中，各断热层32沿其保温板组合2的一厚度方向X分别具有一第一厚度Cl1,该第一厚度(I1是介于IOmm至20mm间；各陶瓷层4沿该厚度方向X具有一第二厚度d2，该第二厚度d2小于Imm ;各碳纤维板31沿该厚度方向X具有相反设置的一内表面311及一外表面312,各断热层32是叠置在其所对应的碳纤维板31的外表面312上，以避免使该断热层32是面向该长晶炉9内的一石英(quartz)坩埚91设置。此处值得一提的是，本实用新型该第一较佳实施例的各保温板组合2也适合分别作为该顶部保温板组合20与该底部保温板组合200使用。此处需补充说明的是，各断热层32的热传导系数低于各碳纤维板31的热传导系数。在本实用新型该第一较佳实施例中，各碳纤维板31的热传导系数约0.022ff/mk ;各断热层32是经由氧化铝纤维所编织而成的一氧化铝毯，且各断热层32的热传导系数是低于0.02W/mk。适用于本实用新型各陶瓷层4的陶瓷材料，可以是选自下列所构成的群组的陶瓷材料:碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)、碳化硼(B4C)、赛龙(sialon, Si3N4-Al2O3)、氧化错(ZrO2),及氧化招。此处值得一提的是，各断热层32的内部通常含有金属元素，其长时间处在高温的长晶环境下使用将使得各断热层32内部的金属元素析出(precipitation)，并影响最终产出的晶碇质量。因此，本实用新型该第一较佳实施例将各断热层32叠置在其所对应的碳纤维板31的外表面312，一方面是在于避免各断热层32内部的金属因高温析出而影响晶碇质量。又，值得一提的是，该长晶炉9于其一上炉壁92及一炉底盖93的外侧尚设置有一冷却管路(图未示)以作为一散热源，因此，本实用新型该第一较佳实施例将各断热层32叠置在其所对应的碳纤维板31的外表面312的另一方面，是在于利用热传导系数低于碳纤维板31的断热层32以降低热能朝外传递的速率，并稳定该长晶炉9的热场。在本实用新型该第一较佳实施例中，各保温板组合2的各陶瓷层4可以预先被制成板材，并经由相互配合的螺栓与螺母以将各内部保温件3与其所对应的各陶瓷层4螺接组合固定，或经由石墨胶粘剂来将各内部保温件3与其所对应的各陶瓷层4黏接在一起。本实用新型该第一较佳实施例的各陶瓷层4也可预先将陶瓷粉末(ceramic powder)配制成一陶瓷浆料(slurry)，并利用喷枪将该陶瓷浆料喷涂在各内部保温件3的外围以分别形成一层陶瓷预形体(preform)后，或是将各内部保温件3浸泡在该陶瓷浆料中以分别形成该陶瓷预形体后，再将形成有该陶瓷预型体的内部保温件3分别送入一烘烤炉中干燥以构成该第一较佳实施例的各陶瓷层4 ;此外，本实用新型该第一较佳实施例的各陶瓷层4也可利用化学气相沉积法(chemical vapor deposition,CVD)以分别对应附着在各内部保温件3。经上述说明可知，本实用新型该第一较佳实施例的各陶瓷层4的成形方式，可完整地包裹住其所对应的各内部保温件3，避免各碳纤维板31直接暴露于该长晶炉9的高温长晶环境中。因此，本实用新型该第一较佳实施例于长时间处在高温的长晶环境下，其并不容易出现碳纤维的碳化问题以影响晶碇质量。参图4，本实用新型用于长晶的复合式保温单元的一第二较佳实施例大致上是相同于该第一较佳实施例，其不同处是在于，本实用新型该第二较佳实施例的各断热层32是设置在各碳纤维板31中。同样地，本实用新型该第二较佳实施例的各保温板组合2也适合分别作为该第二较佳实施例的顶部保温板组合20与底部保温板组合200使用。参图5，本实用新型用于长晶的复合式保温单元的一第三较佳实施例大致上是相同于该第二较佳实施例，其不同处是在于，本实用新型该第三较佳实施例的各内部保温件3沿各保温板组合2的一高度方向Z，还具有相反设置的一上表面33及一下表面34，且各陶瓷层4沿该高度方向Z还具有一位于各内部保温件3的下表面34的第三厚度d3，该第三厚度d3介于5cm至20cm间。本实用新型该第三较佳实施例将各陶瓷层4的第三厚度d3控制在5cm至20cm间，其主要用意在于，增加该长晶炉9的热场于该高度方向Z上的温度梯度。借此，使得其最终所产出的晶碇质量，能因温度梯度大的热场而获得改善。同样地，在本实用新型该第三较佳实施例中，分别具有该碳纤维板31与该断热层32的各内部保温件3是由各陶瓷层4所包围住，当该第三较佳实施例长期处于高温的长晶环境下使用，其并不容易出现碳纤维的碳化问题以影响晶碇质量。综上所述，本实用新型用于长晶的复合式保温单元，借各陶瓷层4包围住各内部保温件3可避免碳化的问题产生以影响晶碇质量；此外，各内部保温件3的断热层32可为该长晶炉9提供稳定的热场；又，该第三较佳实施例的各陶瓷层4的第三厚度d3可增加热场于该高度方向Z上的温度梯度以提升整体的晶碇质量，所以确实能达成本实用新型的目的。
权利要求1.一种用于长晶的复合式保温单元，是架设在一个长晶炉中以为该长晶炉提供一个热场，该复合式保温单元包含至少一个保温板组合，该保温板组合包括:一个内部保温件及一个陶瓷层；其特征在于: 该内部保温件具有一个碳纤维板及一个断热层，且该断热层设置于该碳纤维板； 该陶瓷层附着于该内部保温件并包围住该内部保温件。
2.如权利要求1所述的用于长晶的复合式保温单元，其特征在于:该断热层沿该保温板组合的一厚度方向具有一第一厚度(I1,该第一厚度(I1是介于IOmm至20mm间；该陶瓷层沿该厚度方向具有一第二厚度d2,该第二厚度d2小于1mm。
3.如权利要求2所述的用于长晶的复合式保温单元，其特征在于:该碳纤维板沿该厚度方向具有相反设置的一内表面及一外表面，该断热层是叠置在该碳纤维板的外表面上。
4.如权利要求2所述的用于长晶的复合式保温单元，其特征在于:该断热层是设置在该碳纤维板中。
5.如权利要求4所述的用于长晶的复合式保温单元，其特征在于:该内部保温件沿该保温板组合的一高度方向还具有相反设置的一上表面及一下表面，且该陶瓷层沿该高度方向还具有一位于该内部保温件的下表面的第三厚度d3，该第三厚度d3介于5cm至20cm间。
6.如权利要求1所述的用于长晶的复合式保温单元，其特征在于:包含四个呈口字型围绕衔接的保温板组合，并借所述保温板组合共同界定出该长晶炉的热场。
7.如权利要求6所述的用于长晶的复合式保温单元，其特征在于:还包含一个顶部保温板组合，该顶部保温板组合是设置于所述保温板组合的一顶端，用于封闭该长晶炉的热场的上方。
8.如权利要求7所述的用于长晶的复合式保温单元，其特征在于:还包含一个底部保温板组合，该底部保温板组合是设置于所述保温板组合的一底端，用于封闭该长晶炉的热场的下方。
9.如权利要求1所述的用于长晶的复合式保温单元，其特征在于:该断热层的热传导系数低于该碳纤维板的热传导系数。
10.如权利要求9所述的用于长晶的复合式保温单元，其特征在于:该断热层是一氧化招經。
专利摘要一种用于长晶的复合式保温单元，是架设在一个长晶炉中以为该长晶炉提供一个热场，该用于长晶的复合式保温单元包含至少一个保温板组合。该保温板组合包括一个内部保温件及一个陶瓷层。该内部保温件具有一个碳纤维板及一个断热层，且该断热层设置于该碳纤维板。该陶瓷层附着于该内部保温件，并包围住该内部保温件。借包围住该内部保温件的该陶瓷层以避免晶碇质量因碳化的问题而受到不良的影响，并利用该断热层以为该长晶炉提供一稳定的热场。
文档编号C30B11/00GK203007467SQ20122072601
公开日2013年6月19日 申请日期2012年12月26日 优先权日2012年12月26日
发明者邵任民, 黄志伟, 刘安钧, 洪羿达 申请人:昱成光能股份有限公司