專利名稱：單晶爐勾形磁場升降裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于晶體生長設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種單晶爐勾形磁場升降裝置。
背景技術(shù)：
硅單晶生長目前正朝著高純度、高完整性、高均勻性和大直徑方向發(fā)展，集成電路 特別是極大規(guī)模集成電路對單晶質(zhì)量有嚴格的要求。有效控制單晶中的氧和碳的含量，以 及改變雜質(zhì)的徑向和軸向的均勻性具有重要的意義。在晶體生長設(shè)備中引入勾形磁場能有 效地抑制熔體的流動，改變固液交接面的形狀，從而減少雜質(zhì)的含量并改變其在晶體中的 分布。勾形磁場需要利用升降裝置來進行位置調(diào)整及精確定位。一方面，為了能有效抑 制熔體的對流，要求勾形磁場產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度在坩堝內(nèi)壁的徑向分量應(yīng)達到1200GS以 上，這導(dǎo)致勾形磁場的尺寸(外徑1900mm)和重量(10噸左右)都很大，從而使其升降系統(tǒng)的 尺寸和功率也較大，升降過程中慣性大、平穩(wěn)性差，傳統(tǒng)的采用4個電機分別驅(qū)動4根絲杠 的升降方式很難實現(xiàn)磁場的升降同步和對磁場的零高斯面的精確定位；同時由于勾形磁場 內(nèi)表面與單晶爐的主爐室外表面之間的間隙一般比較小，要求其安裝定位精度較高，否則 單晶爐的主爐室外的測溫裝置會與磁場發(fā)生干涉，對于大尺寸勾形磁場來說其安裝調(diào)整就 更加困難。另一方面，單晶爐爐體的結(jié)構(gòu)又要求磁場升降系統(tǒng)的尺寸要盡量的小，磁場同步 性好、運動平穩(wěn)、噪音低，能對磁場的零高斯面進行精確定位；同時由于磁場載荷重、工作周 期長，要求整個升降系統(tǒng)要具有很高的安全性和可靠度。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種單晶爐勾形磁場升降裝置，解決了現(xiàn)有升降裝置尺 寸和功率較大導(dǎo)致升降過程中慣性大、平穩(wěn)性差、定位不準確的問題。本實用新型所采用的技術(shù)方案是，一種單晶爐勾形磁場升降裝置，包括互成90° 角沿磁場圓周方向均勻布置的梯形絲杠a、梯形絲杠b、梯形絲杠c及梯形絲杠d，梯形絲杠
a、梯形絲杠b、梯形絲杠c及梯形絲杠d的底部與蝸輪蝸桿減速機相連接，梯形絲杠a、梯形 絲杠b、梯形絲杠c及梯形絲杠d的頂部通過調(diào)整機構(gòu)與磁場相連接，梯形絲杠a、梯形絲杠
b、梯形絲杠c及梯形絲杠d的外側(cè)設(shè)置有用于固定支撐調(diào)整機構(gòu)及磁場的支撐型鋼，梯形 絲杠a與梯形絲杠b通過萬向接頭軸a相連接，梯形絲杠a的另一端與三向直角齒輪箱相 連接，梯形絲杠c與梯形絲杠d通過萬向接頭軸b相連接，梯形絲杠c的另一端與兩向直角 齒輪箱相連接，三向直角齒輪箱與兩向直角齒輪箱通過連接軸連接，三向直角齒輪箱還與 驅(qū)動電機相連接。本實用新型的特點還在于，其中的調(diào)整機構(gòu)，包括定位塊，定位塊通過連接螺釘與磁場連接，定位塊兩側(cè)通過 鎖緊螺母及調(diào)整螺釘連接有固定板，固定板與支撐板相連接。[0008]其中的調(diào)整機構(gòu)通過支撐板與梯形絲杠a、梯形絲杠b、梯形絲杠c及梯形絲杠d 連接。本實用新型的有益效果是( 1)采用自鎖梯形絲杠與蝸輪蝸桿傳動，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，安全性高；( 2 )采用單電機四根絲杠同步驅(qū)動，保證磁場升降的平穩(wěn)同步，同時提高了機構(gòu)的 安全性；(3)選用帶制動的電機，且電機與直角齒輪箱之間通過花鍵直接立式相連，結(jié)構(gòu)緊 湊，傳動效率高，并且與梯形絲杠形成雙重保險；(4)調(diào)整機構(gòu)便于大尺寸磁場的調(diào)整與定位。

圖1是本實用新型單晶爐勾形磁場升降裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型單晶爐勾形磁場升降裝置的俯視圖；圖3是本實用新型單晶爐勾形磁場升降裝置中調(diào)整機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1.磁場，2.調(diào)整機構(gòu)，3.梯形絲杠a，4.支撐型鋼，5.驅(qū)動電機，6.三向直 角齒輪箱，7.蝸輪蝸桿減速機，8.萬向接頭軸a，9.梯形絲杠b，10.梯形絲杠c，ll.萬向接 頭軸b，12.梯形絲杠d，13.兩向直角齒輪箱，14.連接軸，15.連接螺釘，16.支撐板，17.螺 釘，18.調(diào)整螺釘，19.鎖緊螺母，20.定位塊，21.固定板。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型進行詳細說明。本實用新型單晶爐勾形磁場升降裝置的結(jié)構(gòu)，如圖1及圖2所示，包括互成90°角 沿磁場1圓周方向均勻布置的梯形絲杠a3、梯形絲杠b9、梯形絲杠ClO及梯形絲杠dl2，梯 形絲杠a3、梯形絲杠b9、梯形絲杠ClO及梯形絲杠dl2的底部通過鍵銷與四個蝸輪蝸桿減 速機7相連接，梯形絲杠a3、梯形絲杠b9、梯形絲杠ClO及梯形絲杠dl2的頂部通過調(diào)整機 構(gòu)2與磁場1相連接，梯形絲杠a3、梯形絲杠b9、梯形絲杠ClO及梯形絲杠dl2的外側(cè)設(shè)置 有用于固定支撐調(diào)整機構(gòu)2及磁場1的支撐型鋼4，梯形絲杠a3與梯形絲杠b9通過萬向接 頭軸a8相連接，梯形絲杠a3的另一端與三向直角齒輪箱6相連接，梯形絲杠clO與梯形絲 杠dl2通過萬向接頭軸bll相連接，梯形絲杠clO的另一端與兩向直角齒輪箱13相連接， 三向直角齒輪箱6與兩向直角齒輪箱13通過連接軸14連接，三向直角齒輪箱6還與驅(qū)動 電機5相連接，這樣不但有效解決磁場在裝配時的等高性及升降時的同步性與穩(wěn)定性，而 且縮短了傳動路線，升降功率減小；三向直角齒輪箱6按Z向輸入，X、Y向輸出設(shè)計，輸入端 通過法蘭直接與電機相連，傳動效率高、拆裝方便、節(jié)省空間，并且可通過電機的制動機構(gòu) 實現(xiàn)磁場升降系統(tǒng)的斷電自鎖，增強機構(gòu)的安全性。本實用新型單晶爐勾形磁場升降裝置中調(diào)整機構(gòu)2的結(jié)構(gòu)，如圖3所示，包括定位 塊20，定位塊20通過連接螺釘15與磁場1連接，定位塊20與磁場1之間為緊配合連接，該 結(jié)構(gòu)可確保連接螺釘15只承受拉應(yīng)力，磁場1調(diào)整過程中巨大的剪切力由定位塊20來承 受。由于連接螺釘15受力與磁場1重力方向一致，所以可以大大減小連接螺釘15的尺寸； 同時由于定位塊20的截面尺寸遠大于連接螺釘15的截面尺寸，所以可以有效降低切應(yīng)力。定位塊20兩側(cè)依次通過鎖緊螺母19及調(diào)整螺釘18連接有固定板21，固定板21通過螺釘 17與支撐板16連成一體，調(diào)整機構(gòu)2通過支撐板16與各個絲杠連接，四個調(diào)整機構(gòu)2與四 個支撐板16連成一體沿磁場1圓周方向均布。由于勾形磁場內(nèi)徑與單晶爐的主爐室之間 的間隙一般比較小，所以對其安裝定位精度要求也相應(yīng)較高，對于大尺寸勾形磁場來說其 安裝調(diào)整就更加困難，本實用新型中的定位調(diào)整機構(gòu)可有效解決以上問題。本實用新型單晶爐勾形磁場升降裝置的工作過程為驅(qū)動電機5通過三向直角齒 輪箱6將運動分成兩路，其中一路直接傳給梯形絲杠a3上的蝸輪蝸桿減速機7，通過萬向接 頭軸a8驅(qū)動梯形絲杠b9上的蝸輪蝸桿減速機7運動。另一路則通過連接軸14傳到兩向 直角齒輪箱13，經(jīng)兩向直角齒輪箱13換向變速后驅(qū)動梯形絲杠clO、梯形絲杠dl2上的蝸 輪蝸桿減速機7，帶動梯形絲杠clO、梯形絲杠dl2同步運動。通過這兩組四根絲杠的同步 運動來驅(qū)動磁場1的升降運動。磁場1運動到工作位后，由限位開關(guān)給定信號，電機斷電剎 車抱死。本實用新型單晶爐勾形磁場升降裝置，不僅能滿足大直徑單晶爐勾形磁場的靈活 可靠運動及精確定位，而且結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，傳動效率高；同時連接和安裝方便。
權(quán)利要求一種單晶爐勾形磁場升降裝置，其特征在于，包括互成90°角沿磁場(1)圓周方向均勻布置的梯形絲杠a(3)、梯形絲杠b(9)、梯形絲杠c(10)及梯形絲杠d(12)，梯形絲杠a(3)、梯形絲杠b(9)、梯形絲杠c(10)及梯形絲杠d(12)的底部與蝸輪蝸桿減速機(7)相連接，梯形絲杠a(3)、梯形絲杠b(9)、梯形絲杠c(10)及梯形絲杠d(12)的頂部通過調(diào)整機構(gòu)(2)與磁場(1)相連接，梯形絲杠a(3)、梯形絲杠b(9)、梯形絲杠c(10)及梯形絲杠d(12)的外側(cè)設(shè)置有用于固定支撐調(diào)整機構(gòu)(2)及磁場(1)的支撐型鋼(4)，所述的梯形絲杠a(3)與梯形絲杠b(9)通過萬向接頭軸a(8)相連接，梯形絲杠a(3)的另一端與三向直角齒輪箱(6)相連接，所述的梯形絲杠c(10)與梯形絲杠d(12)通過萬向接頭軸b(11)相連接，梯形絲杠c(10)的另一端與兩向直角齒輪箱(13)相連接，所述的三向直角齒輪箱(6)與兩向直角齒輪箱(13)通過連接軸(14)連接，三向直角齒輪箱(6)還與驅(qū)動電機(5)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單晶爐勾形磁場升降裝置，其特征在于，所述的調(diào)整機構(gòu) (2)，包括定位塊(20)，定位塊(20)通過連接螺釘(15)與磁場(1)連接，定位塊(20)兩側(cè)通 過鎖緊螺母(19)及調(diào)整螺釘(18)連接有固定板(21)，固定板(21)與支撐板(16)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單晶爐勾形磁場升降裝置，其特征在于，所述的調(diào)整機構(gòu) (2)通過支撐板(16)與梯形絲杠a (3)、梯形絲杠b (9)、梯形絲杠c (10)及梯形絲杠d (12)連接。
專利摘要本實用新型公開的一種單晶爐勾形磁場升降裝置，包括互成90°角沿磁場圓周方向均勻布置的梯形絲杠a、梯形絲杠b、梯形絲杠c及梯形絲杠d，梯形絲杠a、梯形絲杠b、梯形絲杠c及梯形絲杠d的底部與蝸輪蝸桿減速機相連接，頂部通過調(diào)整機構(gòu)與磁場相連接，外側(cè)設(shè)置有支撐型鋼，梯形絲杠a與梯形絲杠b通過萬向接頭軸a相連接，梯形絲杠a的另一端與三向直角齒輪箱相連接，梯形絲杠c與梯形絲杠d通過萬向接頭軸b相連接，梯形絲杠c的另一端與兩向直角齒輪箱相連接，三向直角齒輪箱與兩向直角齒輪箱通過連接軸連接，三向直角齒輪箱還與驅(qū)動電機相連接。本實用新型單晶爐勾形磁場升降裝置，不僅能滿足大直徑單晶爐勾形磁場的靈活可靠運動及精確定位，而且結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，傳動效率高，同時連接和安裝方便。
文檔編號C30B35/00GK201756597SQ201020278758
公開日2011年3月9日 申請日期2010年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月2日
發(fā)明者吳世海, 張陽, 焦尚彬, 王慶, 蔣劍, 趙建峰 申請人:西安理工大學(xué)