[實用新型]一種百公斤級以上藍寶石單晶生長用鎢坩堝蓋結構

有效

• 申請號: 201420823972.6
• 申請日: 2014-12-23
• 公開（公告）號: CN204434772U
• 公開（公告）日: 2015-07-01
• 發明（設計）人: 黃小衛;李濤;裴廣慶;趙慧彬;楊敏
• 申請（專利權）人: 福建鑫晶精密剛玉科技有限公司
• 主分類號: C30B29/20
• 分類號: C30B29/20;C30B15/10
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 楊依展

技術領域

本實用新型涉及百公斤級以上藍寶石單晶生長設備技術領域，具體涉及一種百公斤級以上藍寶石單晶生長用鎢坩堝蓋結構。

背景技術

藍寶石硬度達到僅次于鉆石的莫氏9級，抗沖擊及全面抗刮擦能力超強；藍寶石手機屏具有高的光學透過率，散射小，能呈現更加逼真的色彩和清晰光亮的鏡面效果；而極高的靈敏性，比市面上其它保護膜的觸控更靈敏精準，畫面更流暢；藍寶石高于普通玻璃2倍的抗輻射能力，有效降低電磁輻射對人體的輻射危險。藍寶石憑借其以上特性，應用到智能手機相關領域(手機面板、Home鍵和Cover?Lens保護片)，將是未來中高端智能手機市場發展的一個必然趨勢。而成本高是藍寶石取代玻璃作為保護材料應用于智能手機產業的最大瓶頸。藍寶石生產成本的高低主要取決于大尺寸(百公斤級及以上)藍寶石晶體的生長與規模化生產后產品成品率的穩定和提升。同時，智能手機對藍寶石品質要求高，要求高透亮和輕薄。以5寸左右的藍寶石手機屏為例，需要從80Kg級以上藍寶石晶體取材，才能有效降低成本。而藍寶石長晶環節技術壁壘高，能夠生產大尺寸、高品質藍寶石的企業較少，導致產能不足。

大尺寸藍寶石晶體易開裂、成品率低，工藝瓶頸主要在下種及放肩環節。傳統坩堝蓋的形狀為平面，堝口以下液面以上區域縱向溫度梯度大、液面以下縱向溫度梯度小，導致下種時易出現多晶，細頸時包絡、水波紋等缺陷的產生，以及放肩時導致大量氣泡、散點等缺陷；大的溫度梯度容易對籽晶產生熱沖擊，造成籽晶斷裂事故；大的溫度梯度還容易造成晶錠退火過程中的應力釋放不足。同時，坩堝和坩堝蓋之間的空間小，百公斤級以上大尺寸藍寶石晶體生長時長晶行程不足且收尾時晶體無法提脫。

再者，藍寶石晶體生長過程中使用鎢坩堝，鎢作為一種高熔點金屬材料，熔點高達3410℃，且具有較好的化學惰性。但加熱溫度一旦超過1900℃，鎢坩堝易與氧化鋁分解出的氣態金屬鋁原子或一氧化物、二氧化物形成低熔點的合金或化合物，導致坩堝蓋和坩堝相粘結，出爐后鎢坩堝蓋中心部位拱起，四周不規則變形，導致鎢坩堝蓋的報廢。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術缺陷，提供一種百公斤級以上藍寶石單晶生長用鎢坩堝蓋結構。

本實用新型的具體技術方案如下：

一種百公斤級以上藍寶石單晶生長用鎢坩堝蓋結構，包括一上小下大的圓臺形鎢蓋體，該圓臺形鎢蓋體的錐角為100～150°，上端面的直徑為60～150mm，下開口的直徑為350～450mm。

在本實用新型的一個優選實施方案中，還包括一設于所述圓臺形鎢蓋體下方且與其適配相連的鎢圓環，該鎢圓環的外徑與坩堝的外徑相同，內徑為與所述圓臺形鎢蓋體的下開口的直徑相同，厚度為1～2mm。

進一步優選的，所述圓臺形鎢蓋體和所述鎢圓環通過若干V形鎢連接件相連，且該V形鎢連接件上設有至少二供鉚釘穿過的連接孔。

進一步優選的，所述V形鎢連接件的厚度為1～2mm，寬度為10～20mm。

在本實用新型的一個優選實施方案中，還包括若干適配坩堝上沿的U形鎢卡扣，該若干U形鎢卡扣放置于坩堝上沿，所述鎢圓環放置于該若干U形鎢卡扣上。

本實實用新型有益效果如下：

1、本實用新型的鎢坩堝蓋采用圓臺形，通過調整圓臺弧度來制作成合適的坩堝蓋高度，即長晶空間，避免了在大尺寸藍寶石晶體生長時因坩堝和坩堝蓋之間的長晶空間不足，導致長晶無法正常進行或收尾無法提脫；

2、本實用新型的鎢坩堝蓋采用圓臺形，通過調整坩堝蓋高度，能夠獲得均勻穩定的溫場，形成適合于百公斤級以上大尺寸藍寶石晶體生長的溫度梯度，有效抑制了下種時液面附近橫向與縱向溫度梯度不匹配現象，減少了下種時多晶及細頸時包絡、晶界等缺陷的產生；同時，有利于放肩時固液界面形狀的控制，實現了晶體生長界面微凸、接近平界面，大大提高了大尺寸藍寶石晶體質量；

3、本實用新型的鎢坩堝蓋采用圓臺形，與鎢圓環通過V形鎢連接件連接成一整體，大大提高了它的結構穩定性和強度，從而延長它的使用壽命；

4、本實用新型采用在坩堝上沿放置U形鎢卡扣，將坩堝蓋與坩堝隔開，克服了坩堝蓋和坩堝之間的粘連現象；

5、本實用新型中坩堝蓋擁有一定的斜度，在不影響觀察的情況下，上端口徑可縮小，這樣有效防止了上隔熱屏及坩堝蓋粘附的揮發物沿坩堝蓋孔掉入熔液內，從而影響原料純度或晶體肩部凹洞。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構剖視圖。

具體實施方式