[發(fā)明專利]區(qū)熔單晶爐下軸運動機構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210349359.0
• 申請日: 2012-09-19
• 公開（公告）號: CN102877118A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 歐陽鵬根;石剛;傅林堅;曹建偉;陳明杰;王丹濤;邱敏秀
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江晶盛機電股份有限公司
• 主分類號: C30B13/20
• 分類號: C30B13/20;C30B13/32
• 代理公司: 杭州中成專利事務(wù)所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是關(guān)于非金屬晶體的制造設(shè)備，特別涉及一種區(qū)熔單晶爐的下軸運動機構(gòu)。

背景技術(shù)

硅材料是現(xiàn)代信息社會的基礎(chǔ)，它不僅是光伏發(fā)電等產(chǎn)業(yè)的主要功能材料，也是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，特別是電力電子器件的基礎(chǔ)材料。區(qū)熔法（FZ）生產(chǎn)單晶硅是區(qū)別于直拉爐（CZ）的一種新型的單晶生長方法，它利用高頻感應(yīng)加熱線圈將高純度的多晶料局部融化，熔區(qū)依靠熔硅的表面張力和加熱線圈提供的磁托浮力而處于懸浮狀態(tài)，然后從熔區(qū)的下方利用籽晶將熔硅拉制成單晶。由于沒有坩堝污染，區(qū)熔爐生長的單晶硅純度高，均勻性好，低微缺陷。特別是隨著國家對能源、交通、大規(guī)模集成電路等影響國民經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸行業(yè)的支持，對大電流的電力電子器件需要越來越大，要求也越來越高，要求硅單晶向大直徑、大投料量、高純度、高均勻性方向發(fā)展。

由于區(qū)熔法生長單晶硅的熔區(qū)的特殊性，硅單晶的籽晶引晶、晶體生長和旋轉(zhuǎn)運動均由下軸系統(tǒng)提供，使得區(qū)熔單晶爐對下軸旋轉(zhuǎn)升降的穩(wěn)定性要求很高，下軸的輕微震動都可能對硅單晶質(zhì)量造成影響，甚至造成溢流而損壞設(shè)備。特別是隨著拉制的單晶尺寸變大，區(qū)熔直徑變大，對下軸運動的要求更高。由于區(qū)熔爐下軸運動機構(gòu)運動較為復(fù)雜，而且對穩(wěn)定性要求較高，普通直拉單晶爐坩堝軸或者相類似的結(jié)構(gòu)不能滿足區(qū)熔單晶爐生長的要求。文獻1（陳應(yīng)斗.Fz115型區(qū)熔爐的設(shè)計和特點.北京：有色金屬，1997,4:11-14）中公開了一種區(qū)熔爐下傳動機構(gòu)，針對的是生產(chǎn)3-4英寸區(qū)熔單晶的小型區(qū)熔爐，其下軸行程只有1.3米，內(nèi)、外軸升降運動分別由單獨的絲桿和托盤驅(qū)動。在區(qū)熔單晶生長的等徑過程中，內(nèi)、外軸需同步升降和旋轉(zhuǎn)，該機構(gòu)內(nèi)外軸同步性只能靠兩組獨立運動的絲桿的同步性保證，易出現(xiàn)因意外造成內(nèi)外軸升降不同步而導(dǎo)致熔區(qū)坍塌的情況。特別是隨著6-8英寸大直徑區(qū)熔單晶爐的發(fā)展，外軸行程的加長，該機構(gòu)中內(nèi)外軸的同心度及穩(wěn)定性也難以保證。針對6-8英寸的大直徑區(qū)熔單晶爐的下軸機構(gòu)尚未有見報道，實有必要開發(fā)一種用于區(qū)熔單晶爐的下軸運動機構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種采用內(nèi)、外軸聯(lián)動的形式，可實現(xiàn)外軸的旋轉(zhuǎn)和升降運動、內(nèi)軸的升降運動和與外軸同步的旋轉(zhuǎn)運動的區(qū)熔單晶爐下軸運動機構(gòu)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的解決方案是：

提供一種區(qū)熔單晶爐下軸運動機構(gòu)，包括外軸，所述下軸運動機構(gòu)還包括支撐框、驅(qū)動絲桿、絲桿驅(qū)動電機、驅(qū)動托盤、花鍵軸、花鍵軸驅(qū)動電機、外軸旋轉(zhuǎn)皮帶輪組、外軸軸承、軸承倉組件和軸承倉旋轉(zhuǎn)皮帶輪組；

所述支撐框上端和下端分別設(shè)有支撐頂板和支撐底板，支撐框頂板和支撐底板之間設(shè)有驅(qū)動絲桿、花鍵軸和導(dǎo)向光軸，支撐頂板上設(shè)有絲桿定位套，所述驅(qū)動絲桿與支撐底板下端固定的絲桿驅(qū)動電機連接，所述花鍵軸與固定在支撐框上端側(cè)面的花鍵軸驅(qū)動電機連接；在支撐框內(nèi)部設(shè)有驅(qū)動托盤，驅(qū)動絲桿、花鍵軸和導(dǎo)向光軸分別貫穿驅(qū)動托盤，外軸下端連接驅(qū)動托盤；所述花鍵軸分為外軸旋轉(zhuǎn)花鍵軸和內(nèi)軸升降花鍵軸，外軸旋轉(zhuǎn)花鍵軸通過外軸旋轉(zhuǎn)皮帶輪組帶動外軸旋轉(zhuǎn)；

所述外軸旋轉(zhuǎn)皮帶輪組和外軸軸承之間設(shè)有外軸軸承定位套，在外軸軸承下端設(shè)有軸承壓板，軸承壓板固定在驅(qū)動托盤上；支撐頂板與下爐室連接處設(shè)有軸承倉組件，所述軸承倉組件與外軸旋轉(zhuǎn)花鍵軸之間通過軸承倉旋轉(zhuǎn)皮帶輪組實現(xiàn)連接。

作為進一步的改進，所述外軸是空心圓軸，外軸下端內(nèi)置內(nèi)軸傳動組件，包括內(nèi)軸升降皮帶輪組、內(nèi)軸絲桿、內(nèi)軸軸承、內(nèi)軸支撐套、外軸旋轉(zhuǎn)套、內(nèi)軸支撐套固定板和內(nèi)軸傳動軸；所述外軸旋轉(zhuǎn)套與外軸下端內(nèi)側(cè)固定，在外軸旋轉(zhuǎn)套內(nèi)設(shè)有內(nèi)軸支撐套，內(nèi)軸支撐套通過內(nèi)軸支撐套固定板與驅(qū)動托盤實現(xiàn)固定，內(nèi)軸絲桿內(nèi)置在內(nèi)軸支撐套內(nèi)，內(nèi)軸絲桿與內(nèi)軸軸承連接，所述內(nèi)軸升降花鍵軸與內(nèi)軸絲桿之間通過內(nèi)軸升降皮帶輪組實現(xiàn)連接，內(nèi)軸傳動軸貫穿于內(nèi)軸支撐套，且下端與內(nèi)軸絲桿固定，內(nèi)軸傳動軸上端與內(nèi)軸下端連接。

作為進一步的改進，所述外軸旋轉(zhuǎn)套與外軸之間設(shè)有密封件，外軸旋轉(zhuǎn)套與內(nèi)軸支撐套之間設(shè)有密封件與耐磨件，在內(nèi)軸傳動軸與內(nèi)軸支撐套之間還設(shè)有密封件和耐磨件。

作為進一步的改進，所述內(nèi)軸軸承之間設(shè)有內(nèi)軸軸承軸套，內(nèi)軸升降皮帶輪組下端設(shè)有皮帶輪端蓋板，在外軸上端內(nèi)與內(nèi)軸之間還設(shè)有內(nèi)軸定位套。

作為進一步的改進，所述內(nèi)軸傳動軸上端通過萬向軸承連接軸、萬向軸承與內(nèi)軸下端實現(xiàn)連接。

作為進一步的改進，所述驅(qū)動絲桿和花鍵軸各有兩根，導(dǎo)向光軸有四根，且相互之間平行安裝。