[實用新型]一種單晶爐底部加熱器

有效

• 申請號: 201520443871.0
• 申請日: 2015-06-26
• 公開（公告）號: CN204752899U
• 公開（公告）日: 2015-11-11
• 發明（設計）人: 崔金;戴開瑛;張治軍;伍盼陽
• 申請（專利權）人: 湖南南方搏云新材料有限責任公司
• 主分類號: C30B15/18
• 分類號: C30B15/18
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所 43205
• 代理人: 寧星耀

技術領域

本實用新型涉及一種單晶爐，具體涉及一種單晶爐底部加熱器。

技術背景

硅單晶爐熱場系統對單晶成品率、拉速及單晶棒質量都有很大的影響，而對硅單晶生產企業來說，提高硅材料利用率，降低單位能耗，提高生產效率，降低生產成本一直是企業追求的目標。因此，熱場系統設計和熱場內關鍵元件的選材和使用備受關注。

眾所周知，硅棒越大，產品品質就越好，單位成本也隨之降低。但是，增加硅棒尺寸，熱場系統的尺寸也相應增加。目前，單晶硅棒生產企業均在將小容量的熱場改大，投料量從原來的90㎏左右（20inch）增加到150㎏（22或23inch）以上，有的廠家甚至將原來的150㎏左右（24inch）增加到200㎏（26inch）以上，顯著增加了熱場控制的難度。為此，目前運行的大尺寸單晶爐（24inch以上）都在嘗試采用雙加熱結構，也就是在原來環形加熱的基礎上增加一個底部加熱器，這樣可以提高熱場的均勻性，縮短化料時間，有效解決熱場控制難及熔硅再結晶的問題。

目前，底部加熱器主要選用石墨材質制造。然而，由于石墨材料自身電阻率較小、力學性能較差且高溫熱震脆性大等特點，制成的石墨加熱器存在如下缺點：（1）電阻率小，在加熱器形狀一定的情況下，為了提高電阻，有時只能減小橫截面積，由于石墨性脆，強度低，橫截面積較小容易折斷；（2）同樣由于石墨性脆，強度低，在維修過程中易損壞，使用壽命較短。

如CN201501940U公開的直拉單晶爐加熱器，為一個石墨材質的圓周均勻分布的底部加熱器，該底部加熱器采用扇形結構，離圓心越近，單位空間的發熱面積越大，在使用時會導致離圓心不同距離的點上發熱不均勻；同時，由于該加熱器采用石墨材料制備，且設計為條狀的扇形結構，加工困難，容易折斷，維修也不方便。

又如，CN203625526U公開的單晶爐用底部加熱器，其蛇形發熱部分采用并聯方式，且長度較短，為了提高電阻，有時只能減小橫截面積或減薄厚度，由于石墨性脆，強度低，橫截面積較小容易折斷；炭-炭復合材料的加熱器因比較薄，造成變形較大，生產加工比較困難，且材料利用率偏低。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是，克服現有技術存在的上述缺陷，提供一種發熱效率高，發熱均勻，且加工方便，成本低的單晶爐底部加熱器。

本實用新型解決其技術問題采用的技術方案是：一種單晶爐底部加熱器，包括半圓發熱體Ⅰ、半圓發熱體Ⅱ和電極連接頭，所述半圓發熱體Ⅰ和半圓發熱體Ⅱ是呈中心對稱的環形體串聯而成，所述半圓發熱體Ⅰ和半圓發熱體Ⅱ由炭-炭復合材料或石墨材料制成。

進一步，所述半圓發熱體Ⅰ、半圓發熱體Ⅱ和電極連接頭為整體的，由同一塊材料一次性加工制作而成。

進一步，所述炭-炭復合材料的密度為1.2～1.8g/㎝³，厚度為3～15mm。

進一步，所述石墨材料為等靜壓石墨且密度≥1.8g/㎝³，厚度為15～30mm。

本實用新型與現有技術相比，有以下優點：

（1）本實用新型加熱器的發熱體部分為串聯的，加熱器的電阻可以在較大的范圍內設計調節；

（2）本實用新型加熱器為圓餅形結構，發熱體部分呈中心對稱結構，發熱均勻，發熱效率高，且原材料利用率高。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例的結構示意圖；

圖2為圖1所示實施例的俯視圖。

其中：1-半圓發熱體Ⅰ，2-半圓發熱體Ⅱ，3-電極連接頭。

具體實施方式

以下結合實例對本實用新型作進一步說明。

實施例1

參照圖1、2，本實施例包括半圓發熱體Ⅰ1、半圓發熱體Ⅱ2和電極連接頭3；半圓發熱體Ⅰ1和半圓發熱體Ⅱ2是呈中心對稱的環形體串聯而成，半圓發熱體Ⅰ1和半圓發熱體Ⅱ2由炭-炭復合材料制成，炭-炭復合材料密度為1.2g/㎝³，厚度為15mm。

為提高材料的利用率，降低加工成本，半圓發熱體Ⅰ1、半圓發熱體Ⅱ2和電極連接頭3為整體的，由同一塊材料一次性加工制作而成。

本實施例產品應用于24inch單晶爐熱場中，提高了熱場的均勻性，縮短化料時間8h。

實施例2

本實施例與實施例1的區別僅在于：半圓發熱體Ⅰ1和半圓發熱體Ⅱ2由炭-炭復合材料制成，炭-炭復合材料密度為1.8g/㎝³，厚度為3mm。