[發明專利]一種藍寶石長晶爐保溫裝置

有效

• 申請號: 201210122488.6
• 申請日: 2012-04-24
• 公開（公告）號: CN102677169A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 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

本發明涉及一種藍寶石長晶爐保溫裝置。

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。根據長晶工藝及經驗，長晶開始前的熱平衡階段決定了長晶時的功率，提高熱場的保溫性能有助于降低長晶階段的加熱功率。對整個熱場而言，熱量的泄漏除了三個電極孔之外，開口環與下部保溫層之間的縫隙也是泄漏的一個主要通道。

該處熱量的泄漏有以下問題：

1）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。

2）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

?????本發明根據現有設備的不足，提供了一種可重復使用的長晶爐保溫裝置，安裝在熱場開口環和下部保溫層之間或結合部邊緣，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。

本發明的技術路線：

?一種藍寶石長晶爐保溫裝置，其特征在于該保溫裝置包括

石墨氈墊片，由置于石墨開口環和下部保溫層之間、形狀與保溫層截面相同的三個扇形軟氈組成，用于減小石墨開口環和下部保溫層之間的縫隙，

石墨氈包圍，長度與保溫層外周相等的方形石墨軟氈，其上含有三個底部開口的電極孔，安裝在電極保護套上用于包覆石墨開口環和下部保溫層之間的縫隙。

由于藍寶石長晶爐中石墨開口環和下部保溫層之間表面上看是平面接觸，但放大以后可知，由于石墨開口環和下部保溫層的表面光滑度不夠，兩者之間實際上為多點接觸，存在較大的縫隙。本發明方案通過石墨氈的軟性材料與石墨開口環和下部保溫層表面接觸，可大大增大接觸面積，從而引起兩者的縫隙大大減小。

進一步地，所述扇形墊片之間設有連接片。在墊片之間設置連接片的目的在于覆蓋電極保護套的露出部分，減少電極保護套與石墨開口環的縫隙。

進一步地，所述扇形墊片上表面呈內凹弧形。弧形表面有利于墊片邊沿與電極保護套無縫連接。

其中，扇形軟氈的規格尺寸與長晶爐兩個電極之間保溫層截面積相同。將扇形軟氈安放在開口環和下部保溫層之間可以使兩者之間的縫隙減小。

方形石墨軟氈的長度跟熱場外周長相等，根據電極在熱場中的位置，在軟氈上開三個電極孔，同時在電極孔的底部開槽。

方形石墨軟氈可以安裝在電極保護套上，同時纏繞開口環與下部保溫層之間的縫隙。

本發明保溫裝置通過對開口環與下部保溫層之間縫隙的有效填塞和遮擋，可以降低熱量泄漏，從而提高熱場效率，降低能耗。

兩種軟氈的材質與熱場中軟氈的材質相同，可以有效避免引入其他雜質，從而避免影響晶體的品質。

附圖說明

圖1為應用本發明的藍寶石長晶爐結構剖視圖。

圖2為本發明石墨氈墊片結構示意圖。

圖3為應用本發明石墨氈墊片的藍寶石長晶爐部分結構示意圖。

圖4為本發明石墨氈包圍展開結構示意圖。

圖5為本發明石墨氈剖視結構示意圖。

圖6為應用本發明石墨氈包圍的藍寶石長晶爐部分結構示意圖。

圖7為應用本發明石墨氈墊片的藍寶石長晶爐結構剖視圖。

圖8為本發明石墨氈墊片及連接片結構示意圖。