專利名稱：晶體生長(zhǎng)爐的水冷籽晶桿熱交換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種晶體生長(zhǎng)設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種泡生法晶體生長(zhǎng)爐的水冷籽晶桿熱交換裝置。
背景技術(shù)：
藍(lán)寶石以其優(yōu)異的物理，化學(xué)性能、機(jī)械性能及光學(xué)性能等，被廣泛用于SOS集成電路、紅外窗口材料、各種光學(xué)元件。而其與III-V和II-VI族間較小的晶格失配，使得藍(lán)寶石又是目前制作白光、藍(lán)光和綠光LED的主要襯底材料。隨著LED應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，加大了市場(chǎng)對(duì)藍(lán)寶石的需求。泡生法是生長(zhǎng)藍(lán)寶石的主要方法之一，相對(duì)于提拉法、導(dǎo)模法及下降法，泡生法生長(zhǎng)藍(lán)寶石的溫度梯度相對(duì)較小，晶體不與坩堝接觸，所長(zhǎng)藍(lán)寶石晶體可以具有良好的晶體質(zhì)量。但由于溫度梯度小，晶體生長(zhǎng)溫度高，如果溫度調(diào)節(jié)不合適，藍(lán)寶石籽晶在接觸熔體液面引晶的過程中很容易熔化掉，只有停爐，重新更換籽晶，耽誤了時(shí)間，同時(shí)也可能造成原料污染及熱場(chǎng)部件的損壞，因此，需采用水冷的提拉桿并連接鑰質(zhì)或鎢質(zhì)的籽晶夾，構(gòu)成熱交換器以保護(hù)籽晶，并可通過調(diào)節(jié)水冷流量和水溫實(shí)現(xiàn)對(duì)晶體生長(zhǎng)的控制。高質(zhì)量藍(lán)寶石晶體的獲得需要實(shí)現(xiàn)對(duì)晶體生長(zhǎng)的精確控制，泡生法所生長(zhǎng)藍(lán)寶石的外形不規(guī)則，主要是通過上稱重法稱量晶體的重量信號(hào)變化以實(shí)施對(duì)晶體生長(zhǎng)過程的控制，重量信號(hào)獲取的穩(wěn)定、準(zhǔn)確與否關(guān)系到控制的效果。目前多數(shù)泡生爐在晶體生長(zhǎng)過程中雖也對(duì)晶體進(jìn)行稱重，但由于籽晶夾所連接的水冷提拉桿為實(shí)心結(jié)構(gòu)，稱重傳感器所感應(yīng)到的重量實(shí)為包括熱交換器及晶體在內(nèi)的總重量。這樣，熱交換器內(nèi)冷卻水的振動(dòng)、流量變化等均會(huì)影響到稱重信號(hào)的準(zhǔn)確、即時(shí)及穩(wěn)定。而且多數(shù)藍(lán)寶石泡生爐自動(dòng)化程度低，重量信號(hào)不能直接參與長(zhǎng)晶控制，與此不無關(guān)系。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種晶體生長(zhǎng)爐的水冷籽晶桿熱交換裝置，其既不影響對(duì)籽晶的水冷保護(hù)效果，又能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)晶過程中對(duì)晶體重量信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確、直接測(cè)量，以解決現(xiàn)有技術(shù)中泡生爐無法對(duì)晶體進(jìn)行準(zhǔn)確、即時(shí)和穩(wěn)定稱重的問題。為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案—種晶體生長(zhǎng)爐的水冷籽晶桿熱交換裝置，其包括水冷籽晶桿、連桿以及籽晶夾，其中，所述水冷籽晶桿包括外管和套于外管內(nèi)的內(nèi)管，所述內(nèi)管與外管之間形成水冷流道，且兩者之間通過擋水板將水冷流道分割成底部連通的兩個(gè)區(qū)域，配合該兩個(gè)區(qū)域于所述外管上對(duì)應(yīng)開設(shè)進(jìn)、出水口，上法蘭和底部法蘭密封連接內(nèi)管和外管的兩端；中間法蘭設(shè)置于外管上的進(jìn)、出水口的下方，所述籽晶夾由引桿和夾頭組成，所述引桿的一端連接夾頭，另一端連接連桿，所述連桿穿入內(nèi)管中與稱重傳感器連接。特別地，所述擋水板將水冷流道均分為兩個(gè)區(qū)域。特別地，所述進(jìn)、出水口均設(shè)置于距外管頂端的20mm處。
特別地，所述內(nèi)、外管為不銹鋼管，所述擋水板為長(zhǎng)條狀不銹鋼板，所述上法蘭為T型不銹鋼法蘭，底部法蘭和中間法蘭均由不銹鋼制成。特別地，所述連桿為不銹鋼材質(zhì)的圓棒。特別地，所述引桿和夾頭均由鑰質(zhì)材料制成。特別地，所述上法蘭和底部法蘭與內(nèi)管和外管的兩端焊接密封連接。本發(fā)明的有益效果為，與現(xiàn)有技術(shù)相比其有益效果在于1，水冷籽晶桿被擋水板分為兩個(gè)獨(dú)立的空間，分別與進(jìn)水口和出水口相連形成冷卻回路，內(nèi)管內(nèi)形成冷卻空間；穿入內(nèi)管的不銹鋼連桿和籽晶夾引桿即被冷卻，從而實(shí)現(xiàn)對(duì) 籽晶的冷卻。2，相對(duì)于其他雙螺紋或插管設(shè)計(jì)，本發(fā)明的擋水板方式可以最大限度的利用內(nèi)管和外管所圍空間，獲得最大限度的冷卻水流量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)最佳的冷卻效果。3，由于內(nèi)管為中空，籽晶夾通過連桿直接連接于稱重傳感器，不再與其他任何物件接觸，系統(tǒng)可以獲得對(duì)晶體重量最直接的測(cè)量。同時(shí)，測(cè)量結(jié)果不會(huì)受冷卻水震動(dòng)、水流量變化等的影響。


圖I是本發(fā)明具體實(shí)施方式
I提供的晶體生長(zhǎng)爐的水冷籽晶桿熱交換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明具體實(shí)施方式
I提供的晶體生長(zhǎng)爐的水冷籽晶桿熱交換裝置的水冷籽晶桿的截面圖；圖3是本發(fā)明具體實(shí)施方式
I提供的晶體生長(zhǎng)爐的水冷籽晶桿熱交換裝置的籽晶夾的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖并通過具體實(shí)施方式
來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。請(qǐng)參閱圖I至圖3所示，本實(shí)施例中，一種晶體生長(zhǎng)爐的水冷籽晶桿熱交換裝置包括水冷籽晶桿、連桿以及籽晶夾，所述水冷籽晶桿包括外管I和套于外管I內(nèi)的內(nèi)管2，所述內(nèi)管2與外管I之間形成水冷流道4，且所述內(nèi)管2與外管I之間通過擋水板3將水冷流道4均分成底部連通的兩個(gè)區(qū)域，配合該兩個(gè)區(qū)域于所述外管I上距離頂端20mm處對(duì)應(yīng)開設(shè)進(jìn)水口 5和出水口 10，所述進(jìn)水口 5和出水口 10上對(duì)應(yīng)安裝進(jìn)水嘴6和出水嘴11，所述內(nèi)管2和外管I的兩端焊接上法蘭7和底部法蘭9密封連接；中間法蘭8設(shè)置于外管I上的進(jìn)水口 5和出水口 10的下方，所述籽晶夾由引桿13和夾頭14組成，所述引桿13的一端連接夾頭14，另一端連接連桿12，所述連桿12穿入內(nèi)管2中與稱重傳感器連接，以對(duì)晶體直接稱重。所述內(nèi)管2為不銹鋼管,其規(guī)格為外徑28mm,長(zhǎng)990mm,壁厚3mm ;所述外管I為不銹鋼管，其規(guī)格為外徑42mm，長(zhǎng)958mm，壁厚2mm，所述上法蘭7為T型不銹鋼法蘭，其規(guī)格為外徑75mm,立柱外徑50. 8mm,內(nèi)徑28mm,總高19mm,所述中間法蘭8由不銹鋼制成,其規(guī)格為外徑75mm，內(nèi)徑42mm ;總高6. 4mm，所述擋水板3為長(zhǎng)條狀不銹鋼板，其規(guī)格為長(zhǎng)933mm,寬I 5mm,厚2mm,所述底部法蘭9由不銹鋼制成，其規(guī)格為外徑42mm,內(nèi)徑28mm,高度20mm，且其底部均勻開四個(gè)M4的孔，孔深10mm，所述連桿12為不銹鋼材質(zhì)的圓棒，其規(guī)格為直徑11mm，長(zhǎng)度580mm，所述引桿13和夾頭14均由鑰質(zhì)材料制成，引桿13的規(guī)格為直徑 20mm,長(zhǎng) 150mm。冷卻時(shí)，冷卻水經(jīng)進(jìn)水嘴6通過進(jìn)水口 5流入內(nèi)管2和外管I之間的擋水板3 —側(cè)的冷卻流道4中，冷卻水由底部進(jìn)入另一側(cè)的冷卻流道4中，經(jīng)出水后10和出水嘴11后流出，冷卻水的流動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)管2內(nèi)籽晶夾的夾頭14下面籽晶的冷卻保護(hù)，同時(shí)對(duì)晶體的稱重又不受冷卻水震動(dòng)、流量變化等因素的影響，同時(shí)通過改變冷卻水流量、水溫，籽晶夾的引桿13的直徑、連桿12的直徑、深入內(nèi)管2內(nèi)的長(zhǎng)度等均可實(shí)現(xiàn)對(duì)所設(shè)計(jì)水冷籽晶桿熱交換裝置冷卻效果的調(diào)節(jié)。所述水冷籽晶桿熱交換裝置在泡生法藍(lán)寶石晶體生長(zhǎng)過程中，既可達(dá)到對(duì)籽晶的水冷保護(hù)效果，晶體生長(zhǎng)過程中稱重信號(hào)又不受外界因素影響，實(shí)現(xiàn)對(duì)晶體重量的準(zhǔn)確測(cè)量，利于對(duì)晶體生長(zhǎng)過程的自動(dòng)化控制。且于同樣條件下，相對(duì)于其他水冷設(shè)計(jì)方式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠易行，冷卻效率高。
以上實(shí)施例只是闡述了本發(fā)明的基本原理和特性，本發(fā)明不受上述事例限制，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還有各種變化和改變，這些變化和改變都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求
1.一種晶體生長(zhǎng)爐的水冷籽晶桿熱交換裝置，其包括水冷籽晶桿、連桿以及籽晶夾，其特征在于，所述水冷籽晶桿包括外管和套于外管內(nèi)的內(nèi)管，所述內(nèi)管與外管之間形成水冷流道，且兩者之間通過擋水板將水冷流道分割成底部連通的兩個(gè)區(qū)域，配合該兩個(gè)區(qū)域于所述外管上對(duì)應(yīng)開設(shè)進(jìn)、出水口，上法蘭和底部法蘭密封連接內(nèi)管和外管的兩端；中間法蘭設(shè)置于外管上的進(jìn)、出水口的下方，所述籽晶夾由引桿和夾頭組成，所述引桿的一端連接夾頭，另一端連接連桿，所述連桿穿入內(nèi)管中與稱重傳感器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的晶體生長(zhǎng)爐的水冷籽晶桿熱交換裝置，其特征在于，所述擋水板將水冷流道均分為兩個(gè)區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的晶體生長(zhǎng)爐的水冷籽晶桿熱交換裝置，其特征在于，所述進(jìn)、出水口均設(shè)置于距外管頂端的20mm處。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的晶體生長(zhǎng)爐的水冷籽晶桿熱交換裝置，其特征在于，所述內(nèi)、外管為不銹鋼管，所述擋水板為長(zhǎng)條狀不銹鋼板，所述上法蘭為T型不銹鋼法蘭，底部法蘭和中間法蘭均由不銹鋼制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的晶體生長(zhǎng)爐的水冷籽晶桿熱交換裝置，其特征在于，所述連桿為不銹鋼材質(zhì)的圓棒。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的晶體生長(zhǎng)爐的水冷籽晶桿熱交換裝置，其特征在于，所述引桿和夾頭均由鑰質(zhì)材料制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或4任一項(xiàng)所述的晶體生長(zhǎng)爐的水冷籽晶桿熱交換裝置，其特征在于，所述上法蘭和底部法蘭與內(nèi)管和外管的兩端焊接密封連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種晶體生長(zhǎng)爐的水冷籽晶桿熱交換裝置，其包括水冷籽晶桿、連桿以及籽晶夾，所述水冷籽晶桿包括外管和套于外管內(nèi)的內(nèi)管，所述內(nèi)管與外管之間形成水冷流道，且兩者之間通過擋水板將水冷流道分割成底部連通的兩個(gè)區(qū)域，配合該兩個(gè)區(qū)域于所述外管上對(duì)應(yīng)開設(shè)進(jìn)、出水口，上法蘭和底部法蘭密封連接內(nèi)管和外管的兩端；中間法蘭設(shè)置于外管上的進(jìn)、出水口的下方，所述籽晶夾由引桿和夾頭組成，所述引桿的一端連接夾頭，另一端連接連桿，所述連桿穿入內(nèi)管中與稱重傳感器連接。所述晶體生長(zhǎng)爐的水冷籽晶桿熱交換裝置不影響對(duì)籽晶的水冷保護(hù)效果，避免了冷卻水振動(dòng)、流量變化等外界因素對(duì)稱重信號(hào)的干擾，對(duì)晶體重量信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確、穩(wěn)定測(cè)量。
文檔編號(hào)C30B35/00GK102677159SQ20121016020
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月22日
發(fā)明者于永貴, 徐向眾, 徐瑞豐, 惠夢(mèng)君, 楊勝建 申請(qǐng)人:無錫力匯光電科技有限公司