專利名稱：一種梯度控溫的鑄錠爐加熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種鑄錠爐加熱器，特別涉及一種梯度控溫的鑄錠爐加熱器。
背景技術(shù)：
加熱室是多晶硅鑄錠爐的心臟，其內(nèi)裝石墨加熱器、隔熱層、坩堝和硅料等。多晶 硅的生長工藝過程必須通過加熱室的調(diào)整來實現(xiàn)，因此，多晶硅鑄錠爐加熱室的結(jié)構(gòu)設(shè)計 顯得至關(guān)重要。傳統(tǒng)的多晶硅鑄錠爐的工作原理多晶硅鑄錠爐在預熱之前，爐體內(nèi)預抽真 空，可升降保溫層與固定的底部隔熱層留有搭接間隙。當硅料完全熔化開始結(jié)晶時，充入氬 氣，隔熱框架升降裝置將保溫層及加熱器緩慢向上提升，坩堝底部通過保溫層與隔熱層之 間的距離散熱，吸熱氬氣與水冷爐壁進行熱量置換后產(chǎn)生降溫，形成溫度梯度，晶體從坩堝 底部逐漸向上定向生長，液相溫度梯度接近常數(shù)。真空機組和充氣質(zhì)量流量控制器相互匹 配，使爐體內(nèi)壓力保持恒定設(shè)定值。 此種方式為通過增加局部熱量損耗來實現(xiàn)控制溫度梯度，存在能量損耗較大的不 足。此外，加熱器或保溫材料與坩堝相對運動，移動速度需要非常穩(wěn)定，操作要求高，在移動 過程中，難免造成設(shè)備的振動，會對結(jié)晶產(chǎn)生一定的振動干擾。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服背景技術(shù)中的加熱系統(tǒng)存在能量消耗較大的不足，提
供一種梯度控溫的鑄錠爐加熱器。 本實用新型的技術(shù)方案如下 —種梯度控溫的鑄錠爐加熱器，包括多個并聯(lián)的U形石墨棒單元，所述的U形石墨 棒單元上下多層平行排列于鑄錠爐爐壁內(nèi)側(cè)，其中，每個所述的U形石墨棒單元為兩根石 墨棒串聯(lián)而成，兩根石墨棒平行排列組成U形的側(cè)邊，兩根石墨棒的一端通過一導電連接 部件連接在一起，構(gòu)成U形的底部；U形的開口端，即兩根石墨棒的另一端，分別連接兩個銅 電極。 前述的石墨棒與銅電極之間的連接方式為螺紋連接。 前述的爐壁為隔熱材料組成的四方形，所述的四方形每面均設(shè)有突出于爐壁的勾
狀突起，所述的石墨棒U形底部一端架于所述的勾狀突起上。 前述的勾狀突起為保溫耐火磚間隔設(shè)于爐壁上而形成。 前述的鑄錠爐加熱器，其中所述的石墨棒為普通石墨或高純石墨。 本實用新型的加熱器采用石墨棒先串聯(lián)再并聯(lián)的結(jié)構(gòu)方式，可以有效的實現(xiàn)控溫
要求，即石墨棒可以分層獨立控溫，實現(xiàn)控制鑄錠結(jié)晶的溫度梯度，從而可方便實現(xiàn)控制鑄
錠的結(jié)晶速度；同時因電極制造簡單，材料成本低所以也使整體設(shè)備的制造及維護成本降
低；不同于其他鑄錠爐通過增加局部熱量損耗來實現(xiàn)控制溫度梯度的方式，本實用新型采
用周邊降功率來實現(xiàn)控制結(jié)晶的溫度梯度，控制溫度精確，因不減弱保溫效果，減少了無用
的功率損耗。且本實用新型在結(jié)晶過程中，無需移動保溫材料，減少了振動干擾。
圖1為本實用新型鑄錠爐加熱器正面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本實用新型鑄錠爐加熱器左側(cè)結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中，1、石墨托板；2、下充氣口 ；3、上充氣口 ；4、保溫材料；5、石墨棒；6、銅電極； 7、石英坩堝；8、石墨坩堝；9、托磚；10、導電連接裝置。
具體實施方式如圖1及圖2所示，本實用新型的一種梯度控溫的鑄錠爐加熱器，位于石墨坩堝8 及保溫材料4組成的爐壁之間，石墨坩堝8內(nèi)為用于多晶硅鑄錠結(jié)晶的石英坩堝7，石墨坩 堝8下方設(shè)有石墨托板1及下充氣口 2，上方設(shè)有上充氣口 3。 該加熱器包括多個并聯(lián)的U形石墨棒單元，如圖2所示，每個石墨棒單元包括兩個 平行排列的石墨棒5，該兩根石墨棒5組成U形的側(cè)邊，兩根石墨棒5的一端分別連接一銅 電極6，石墨棒5與銅電極6之間采用螺紋方式連接；另一端分別架于托磚9上，并通過導 電連接裝置10串聯(lián)在一起組成U形的底邊。 保溫材料4組成四方形的爐壁，以適合四方形的鑄錠形狀。每面爐壁上均間隔設(shè) 有保溫耐火磚，該保溫耐火磚為勾狀，并分層突出于爐壁上形成托磚9，石墨棒架在每層突 出的托磚9上。 在工作時，先進行上料、抽真空，并通電，使各石墨棒單元及石墨坩堝下的加熱器 開始對坩堝加熱，使硅料熔解。熔解一定時間后，從底部向上順次減小各石墨棒單元的功 率，使得坩堝內(nèi)形成溫度梯度，從而使晶體由下至上生長。 上述僅為本實用新型的一個具體實施例，但本實用新型的設(shè)計構(gòu)思并不局限于 此，凡利用此構(gòu)思對本實用新型進行非實質(zhì)性的改動，均應(yīng)屬于侵犯本實用新型保護范圍 的行為。
權(quán)利要求一種梯度控溫的鑄錠爐加熱器，其特征在于該加熱器包括多個并聯(lián)的U形石墨棒單元，所述的U形石墨棒單元上下多層平行排列于鑄錠爐爐壁內(nèi)側(cè)，其中，每個所述的U形石墨棒單元為兩根石墨棒串聯(lián)而成，兩根石墨棒的一端通過一導電連接部件連接在一起，構(gòu)成U形的底部；U形的開口端，即兩根石墨棒的另一端，分別連接兩個銅電極。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種梯度控溫的鑄錠爐加熱器，其特征在于所述的石墨棒與 銅電極之間的連接方式為螺紋連接。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種梯度控溫的鑄錠爐加熱器，其特征在于所述的爐壁為隔 熱材料組成的四方形，所述的四方形每面均設(shè)有突出于爐壁的勾狀突起，所述的石墨棒U 形底部一端架于所述的勾狀突起上。
4. 如權(quán)利要求3所述的一種梯度控溫的鑄錠爐加熱器，其特征在于所述的勾狀突起 為保溫耐火磚間隔設(shè)于爐壁上而形成。
專利摘要本實用新型涉及一種梯度控溫的鑄錠爐加熱器，其包括多個并聯(lián)的U形石墨棒單元，所述的U形石墨棒單元上下多層平行排列于鑄錠爐爐壁內(nèi)側(cè)，其中，每個所述的U形石墨棒單元為兩根石墨棒串聯(lián)而成，兩根石墨棒平行排列組成U形的側(cè)邊，兩根石墨棒的一端通過一導電連接部件連接在一起，構(gòu)成U形的底部；U形的開口端，即兩根石墨棒的另一端，分別連接兩個銅電極。不同于其他鑄錠爐通過增加局部熱量損耗來實現(xiàn)控制溫度梯度的方式，本實用新型采用周邊降功率來實現(xiàn)控制結(jié)晶的溫度梯度，控制溫度精確，因不減弱保溫效果，減少了無用的功率損耗。
文檔編號C30B28/06GK201495105SQ20092030853
公開日2010年6月2日 申請日期2009年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月21日
發(fā)明者南毅, 張偉娜, 徐詩雙, 洪朝海, 王致緒, 趙志躍, 鄭智雄, 馬殿軍 申請人:南安市三晶陽光電力有限公司