專利名稱:一種可在線更換籽晶的泡生法藍(lán)寶石晶體生長爐的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種可在線更換籽晶的泡生法藍(lán)寶石晶體生長爐，具有主爐腔和副爐腔，所述爐蓋與副爐腔通過電動擋板閥隔開，電動擋板閥由爐臺控制系統(tǒng)控制開關(guān)，在副爐腔左面設(shè)有冷卻閥，右面設(shè)有開啟副爐腔的爐門；所述籽晶桿安裝在提拉系統(tǒng)上，并向下延伸依次穿過管體、副爐腔和爐蓋，最終到達(dá)主爐腔的內(nèi)部。使用時首先緩慢打開電動擋板閥，將籽晶桿提升至副爐腔，而后關(guān)閉電動擋板閥，對副爐腔內(nèi)進行冷卻，再對籽晶進行更換，最后抽真空、緩慢下降籽晶桿、預(yù)熱籽晶，重新引晶。本實用新型能夠?qū)崿F(xiàn)在線更換籽晶，具有能耗低、生產(chǎn)成本低的優(yōu)點，與此同時可有效避免因籽晶問題無法引晶而耽誤生產(chǎn)周期的發(fā)生，確保生產(chǎn)的連續(xù)性。
【專利說明】
一種可在線更換籽晶的泡生法藍(lán)寶石晶體生長爐
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及熔體籽晶法單晶生長爐設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種可在線更換籽晶的泡生法藍(lán)寶石晶體生長爐結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]藍(lán)寶石晶體(俗稱剛玉)，具有高熔點、高硬度、導(dǎo)熱性好、從真空、紫外、可見、近紅外一直到中紅外均有高的光學(xué)透過率。普遍應(yīng)用于藍(lán)光半導(dǎo)體二極管LED和二極管LD的襯底材料，幾乎遍及所有襯底領(lǐng)域。
[0003]目前藍(lán)寶石的生長方法主要有提拉法(CZ)、導(dǎo)模法(EFG)、泡生法(KY)和熱交換法(HEM)等。其中泡生法是世界上公認(rèn)的最適合生長大尺寸藍(lán)寶石單晶的主流方法之一，將純度為99.999 %的高純氧化鋁原料放置在坩禍中加熱至融化，調(diào)節(jié)爐溫使坩禍內(nèi)熔體上表面中心溫度接近2050°C，下降籽晶桿，使籽晶桿接觸熔體表面，在籽晶桿內(nèi)冷卻水的作用下，籽晶端部的熔體以籽晶為核心在軸向向下生長的同時在徑向向四周生長，此過程稱為引晶，通過引晶-擴肩-等徑生長-收尾完成藍(lán)寶石晶體的生長，引晶階段十分重要，關(guān)系整個晶體的生長以及質(zhì)量，而引晶過程中由于技術(shù)員的熟練程度，雜質(zhì)的揮發(fā)等因數(shù)，會造成籽晶融化完全和無法使用，使得長晶停止，目前只能停爐重新裝籽晶，重新升溫。上述方法不僅造成能源的損耗，還會浪費寶貴的時間，影響生產(chǎn)的連續(xù)性。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]為克服上述問題，本實用新型提供了一種可在線更換籽晶的泡生法藍(lán)寶石晶體生長爐結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)在線更換籽晶，其解決了傳統(tǒng)引晶過程中因籽晶問題而造成的生產(chǎn)周期長，能耗高的問題，有效確保了生產(chǎn)的連續(xù)性。
[0005]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種可在線更換籽晶的泡生法藍(lán)寶石晶體生長爐，包括主爐腔、爐蓋、副爐腔、電動擋板閥、提拉系統(tǒng)、管體、籽晶桿、爐臺控制系統(tǒng)和真空系統(tǒng)。
[0006]其中，主爐腔通過橡膠圈與爐蓋密封連接，主爐腔側(cè)面連接至真空系統(tǒng)，該真空系統(tǒng)用于對主爐腔內(nèi)部進行抽真空。所述爐蓋與副爐腔通過電動擋板閥隔開，爐臺控制系統(tǒng)與電動擋板閥線路相連用于控制電動擋板閥的開閉。
[0007]在副爐腔的一側(cè)還設(shè)置有用于向副爐腔內(nèi)部輸入冷卻氣體的冷卻閥，另一側(cè)設(shè)有用于開啟副爐腔的爐門。副爐腔的上端通過連接裝置與管體下端密封，管體上端與提拉系統(tǒng)相連接。所述籽晶桿安裝在提拉系統(tǒng)上，并向下延伸依次穿過管體、副爐腔和爐蓋，最終到達(dá)主爐腔的內(nèi)部;在籽晶桿底端裝設(shè)有籽晶。為防止提拉桿上下移動時帶動管體彈性壓縮，優(yōu)選的，上述管體為波紋管。
[0008]作為本實用新型的進一步改進，上述籽晶通過籽晶夾固定，籽晶夾通過籽晶夾套與籽晶桿連接。優(yōu)選的，籽晶桿處于主爐腔與副爐腔的中心；上端與提拉系統(tǒng)相連接，實現(xiàn)提拉桿升降。
[0009]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點在于:
[0010]本實用新型通過在主爐腔上方設(shè)置副爐腔，并通過電動擋板閥將兩腔室隔開，當(dāng)籽晶融化完全或無法使用時，首先緩慢打開電動擋板閥，接著將籽晶桿提升至副爐腔，而后關(guān)閉電動擋板閥，對副爐腔內(nèi)進行冷卻，再對籽晶進行更換，最后抽真空、緩慢下降籽晶桿、預(yù)熱籽晶，重新引晶。
[0011]本實用新型能夠?qū)崿F(xiàn)在線更換籽晶，具有能耗低、生產(chǎn)成本低的優(yōu)點，與此同時可有效避免因籽晶問題無法引晶而耽誤生產(chǎn)周期的發(fā)生，確保生產(chǎn)的連續(xù)性。
[0012]以下將結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型進行較為詳細(xì)的說明。
【附圖說明】

[0013]圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)不意圖。
[0014]其中，1、提拉系統(tǒng)，2、波紋管，3、連接裝置，4、爐門，5、冷卻閥，6、電動擋板閥，7、籽晶桿，8、籽晶夾套，9、籽晶夾，10、籽晶，11、爐蓋，12、主爐腔，13、副爐腔，14、爐臺控制系統(tǒng)，
15、真空系統(tǒng)。
【具體實施方式】
[0015]實施例，請參閱圖1，一種可在線更換籽晶的泡生法藍(lán)寶石晶體生長爐，具有提拉系統(tǒng)1、波紋管2、連接裝置3、副爐腔13、爐門4、冷卻閥5、電動擋板閥6、籽晶桿7、籽晶夾套8、籽晶夾9、籽晶10、爐蓋11、主爐腔12、爐臺控制系統(tǒng)14和真空系統(tǒng)15。
[0016]其中，主爐腔12上端面與爐蓋11下端面通過橡膠圈密封，主爐腔12側(cè)面連接真空系統(tǒng)15，該真空系統(tǒng)用于對主爐腔內(nèi)部進行抽真空。
[0017]爐蓋11與副爐腔13下端通過電動擋板閥6隔開，該電動擋板閥6由爐臺控制系統(tǒng)14控制開啟與關(guān)閉；
[0018]在副爐腔13的左側(cè)還設(shè)置有用于向副爐腔13內(nèi)部輸入冷卻氣體的冷卻閥5，右側(cè)設(shè)有用于開啟副爐腔的爐門4。副爐腔13的上端通過連接裝置3與波紋管2下端密封，波紋管2上端與提拉系統(tǒng)I相連接。
[0019]籽晶桿7安裝在提拉系統(tǒng)I上，并向下延伸依次穿過波紋管2、副爐腔13和爐蓋11，最終到達(dá)主爐腔12的內(nèi)部。
[0020 ]籽晶1通過籽晶夾9固定，籽晶夾9通過籽晶夾套8與籽晶桿7連接;上述籽晶桿7處于主爐腔12與副爐腔13的中心，上端與提拉系統(tǒng)I相連接，實現(xiàn)提拉桿升降。
[0021 ]本實用新型的使用方法如下:
[0022]1、通過爐臺控制系統(tǒng)14將電動擋板閥6緩慢打開，其開啟速率為3-5cm/min。電動擋板閥緩慢開啟的目的在于，防止籽晶由于冷熱溫差變化過快而炸裂。
[0023]2、通過提拉系統(tǒng)I將籽晶從主爐腔12提升至副爐腔13中，其提拉速度為(l-lO)mm/
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[0024]3、通過爐臺控制系統(tǒng)14將電動擋板閥6關(guān)閉。
[0025]4、打開設(shè)置在副爐腔左面的冷卻閥5，通入冷卻氣體，優(yōu)選為氦氣，流量為(1-10L/h)，5-10min后關(guān)閉冷卻閥5，使得籽晶10、籽晶夾9及籽晶夾套8在副爐腔13中緩慢冷卻。
[0026]5、0.5_2h后開啟設(shè)置在副爐腔右面的爐門4，逆時針旋轉(zhuǎn)籽晶夾套8，取下籽晶夾9，更換籽晶10。更換完畢后順時針旋轉(zhuǎn)籽晶夾套8，并保證籽晶10的垂直度，關(guān)閉爐門4。
[0027]6、通過爐臺控制系統(tǒng)14緩慢打開電動擋板閥6，0-5min電動擋板閥6開啟一半，10-30min后通過爐臺控制系統(tǒng)14將電動擋板閥6完全開啟，之后利用真空系統(tǒng)15對主爐腔12內(nèi)部抽真空。操作時，抽真空的時機也可以在電動擋板閥部分打開時進行，其原理與上述相同，在此不再贅述。
[0028]7、待真空小于1.0X 10—3pa后緩慢下降籽晶桿7，籽晶桿7的下降速度為0.5mm/min，待籽晶10離熔體液面20-30mm處，停止下降籽晶，預(yù)熱籽晶30分鐘后下降籽晶10至熔體液面，重新引晶。
[0029]以上所述僅是對實用新型的較佳實施例，并非對實用新型的范圍進行限定，故在不脫離本實用新型設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本實用新型所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效變化或裝飾，均應(yīng)落入本實用新型的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種可在線更換籽晶的泡生法藍(lán)寶石晶體生長爐，包括主爐腔、爐蓋、提拉系統(tǒng)、籽晶桿、籽晶和真空系統(tǒng)，其特征在于:還包括管體、副爐腔、電動擋板閥和爐臺控制系統(tǒng)；其中，所述主爐腔通過橡膠圈與爐蓋密封連接，主爐腔側(cè)面連接至真空系統(tǒng);所述爐蓋與副爐腔通過電動擋板閥隔開，爐臺控制系統(tǒng)與電動擋板閥線路相連用于控制電動擋板閥的開閉；在副爐腔的一側(cè)還設(shè)置有用于向副爐腔內(nèi)部輸入冷卻氣體的冷卻閥，另一側(cè)設(shè)有用于開啟副爐腔的爐門；副爐腔的上端與管體下端密封，管體上端與提拉系統(tǒng)相連接;所述籽晶桿安裝在提拉系統(tǒng)上，并向下延伸依次穿過管體、副爐腔和爐蓋，最終到達(dá)主爐腔的內(nèi)部；所述籽晶裝設(shè)在籽晶桿底端。2.如權(quán)利要求1所述可在線更換籽晶的泡生法藍(lán)寶石晶體生長爐，其特征在于:所述管體為波紋管。3.如權(quán)利要求1或2所述可在線更換籽晶的泡生法藍(lán)寶石晶體生長爐，其特征在于:所述副爐腔上端與管體下端之間還設(shè)有連接裝置。4.如權(quán)利要求3所述可在線更換籽晶的泡生法藍(lán)寶石晶體生長爐，其特征在于:還包括設(shè)置在籽晶桿下端的籽晶夾套，該籽晶夾套上設(shè)有籽晶夾，所述籽晶固定在籽晶夾上。5.如權(quán)利要求4所述可在線更換籽晶的泡生法藍(lán)寶石晶體生長爐，其特征在于:所述籽晶桿處于主爐腔與副爐腔的中心。
【文檔編號】C30B29/20GK205711032SQ201620335490
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年4月19日
【發(fā)明人】余劍云, 李慶躍, 李凱, 張會選, 徐峰
【申請人】黃山市東晶光電科技有限公司