[發明專利]一種藍寶石長晶爐節能裝置

有效

• 申請號: 201210121828.3
• 申請日: 2012-04-24
• 公開（公告）號: CN102719892A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 虞希高;吳云才;周國清;羅慶波;周林
• 申請（專利權）人: 浙江上城科技有限公司
• 主分類號: C30B29/20
• 分類號: C30B29/20;C30B35/00
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 吳輝輝

技術領域

本發明屬于藍寶石長晶爐技術領域，具體涉及一種藍寶石長晶爐節能裝置。?

背景技術

藍寶石晶體由于具有高強度、高硬度，耐高溫、耐磨擦、化學穩定性好等一系列優良的綜合物化性能，是GaN基LED外延生長的商業化襯底材料，占市場95%，是半導體照明技術和產業的基礎材料。?

藍寶石晶體的熔點高達2050℃,生長極其困難，直徑200mm以上的藍寶石晶體主要有泡生法和熱交換法，熱交換法是目前世界上穩定生長最大尺寸和最高光學質量的藍寶石晶體的唯一方法，它可以獨立控制晶體中溫度梯度和熔體中溫度梯度，有利于生長高質量、大尺寸的藍寶石晶體。目前可以量產100公斤藍寶石光學晶體。?

熱交換法使用的長晶爐就是在真空石墨電阻爐的底部裝上一個鎢鉬制成的熱交換器，內有冷卻氦氣流過，把裝有原料的坩堝放在熱交換器的頂端，兩者中心相互重合，而籽晶置于坩堝底部的中心處，當坩堝內的原料被加熱熔化以后，此時，由于氦氣流經熱交換器冷卻，使籽晶并未熔化，當氦氣流量逐漸加大后，則從熔體帶走的熱量亦相應增加，使籽晶逐漸長大，最后使整個坩堝內的熔體全部凝固。?

熱交換法生產藍寶石晶體周期很長，15天以上，所需要的加熱功率很高，其長晶的特點決定了長晶爐在很長時間內都處于高溫狀態。現有技術藍寶石長晶爐結構如圖1所示，長晶爐加熱器與三個電極相連，三個電極處存在三個孔，會產生熱量泄漏。?

該處熱量的泄漏有以下問題：?

1）會導致爐膛焊接薄弱處出現可能泄漏甚至裂縫，泄漏的微量水在2000度長晶爐內瞬間蒸發成氣態，導致爐內壓力快速上升，長晶過程失控，并且可能造成生產安全事故。

2）熱量的泄漏就是熱能的浪費，會增加藍寶石生產過程中的加熱功率，每次生長需要更多的能耗，不利于節能和環保。?

3）熱量的泄漏會降低加熱器或坩堝內的溫度場的空間，溫度場限制了更大、更高晶體的生產，也會降低目前生產的藍寶石晶體的內部質量。?

發明內容

本發明根據現有技術的不足，提供了一種組裝式節能裝置，安裝在藍寶石長晶爐的三個電極上，既可以對爐膛焊接薄弱位置進行熱防護，又可以降低熱輻射所產生的能量損耗，提高藍寶石晶體的內在質量，為生產更大尺寸的藍寶石晶體改善了物質基礎。?

本發明的具體技術方案是：?

一種藍寶石長晶爐節能裝置，其特征在于該節能裝置包括一個設置于電極保護套和爐壁之間的組裝式剛玉陶瓷擋圈，該擋圈橫截面呈L形，包含外徑大于爐壁電極孔而內徑大于電極外徑的圓環形擋沿，和一個內徑與電極保護套一致的圓筒形底座。優化地，所述節能裝置還包含一個設于電機保護套和石墨護筒之間的第二擋圈。

優化地，所述組裝式擋圈由兩個半圓缺拼合而成。?

優化地，所述擋圈的擋沿表面設有一條用于套接電極保護套的圓形凹槽。?

優化地，所述半圓缺通過卡扣結構相連。?

優化地，所述擋沿下部呈弧形。?

圓筒形底座可設置成一定的錐度，與爐膛相匹配，這有利于圓環與爐膛緊密接觸。?

剛玉陶瓷的熱傳導效率較低，陶瓷環橫向部分可以有效的對爐膛三個電極焊接薄弱處進行遮擋保護，有效降低電極焊縫處的實際溫度，避免焊縫因熱輻射而產生的應力導致開裂，同時也可以在一定程度上封閉電極石墨保護套之間的空隙，防止熱量泄露，從而提高熱場的熱效率。?

陶瓷擋圈采用高品質剛玉燒制而成，純度95%-99%，可以長期承受1700度以上的高溫而不變形，同時剛玉的化學成分與藍寶石相同，從而避免了將雜質引入的爐膛內，影響晶體的品質。?

由于藍寶石長晶爐的安裝條件所限，無法使擋圈和石墨保護套一體成型，因此，本方案是現有技術條件下的最佳選擇。?

附圖說明

圖1為現有技術藍寶石長晶爐結構示意圖。?

圖2為含有本發明陶瓷擋圈的藍寶石長晶爐結構示意圖。?

圖3為本發明陶瓷擋圈俯視結構示意圖。?

圖4為本發明陶瓷擋圈剖視結構示意圖。?

圖5為含有本發明兩個陶瓷擋圈的藍寶石長晶爐結構示意圖。?

圖6為本發明弧形陶瓷擋圈剖視結構示意圖。?

圖7為本發明陶瓷擋圈雌雄拼合結構示意圖。?

圖8為本發明陶瓷擋圈臺階拼合結構示意圖。?