一种硅芯拉制加热装置的制作方法

1.本实用新型涉及多晶硅生产设备技术领域，尤其涉及一种硅芯拉制加热装置。


背景技术：

2.硅芯炉在拉制硅芯前需要在炉膛中对硅料进行预加热处理，目前采用的是利用工作线圈对石墨片进行涡流预加热，预加热时用电位器需调整电压至约4000v，电流至2a，用时约10-30分钟，加热功耗大且时间长，需要耗费大量电能；进一步地，在预加热工作完成抽取石墨片时连接元件易断裂，故障率高，针对上述问题，本实用新型提出了一种硅芯拉制加热装置。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于克服现有硅料预加热中过程中功耗大的问题，提供了一种硅芯拉制加热装置。
4.本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种硅芯拉制加热装置，其具体包括：石英筒，石英筒上依次绕设有加热炉丝并套设纤维护套；料座，用于固定硅料，硅料另一端置于石英筒内。
5.在一示例中，所述所述石英筒上硅料进料口的相对端设有硅芯，硅芯另一端连接至籽晶头，且硅芯外套设有工作线圈，硅芯穿过工作线圈经硅芯进料口置入石英筒内。
6.在一示例中，所述加热炉丝均匀绕设于石英筒上。
7.在一示例中，所述石英筒与纤维护套之间设有隔热层。
8.在一示例中，纤维护套内填充有隔热材料。
9.在一示例中，所述装置还包括加热套管，加热套管与外部供电端连接；加热套管内设有电缆，电缆与加热炉丝连接。
10.在一示例中，所述石英筒经固定件固定于炉膛内。
11.在一示例中，所述固定件为固定尺寸可调的固定件。
12.在一示例中，所述料座具体为具有升降功能的料座。
13.在一示例中，所述料座经支撑件连接至电机。
14.需要进一步说明的是，上述各示例对应的技术特征可以相互组合或替换构成新的技术方案。
15.与现有技术相比，本实用新型有益效果是：
16.(1)在一示例中，通过加热炉丝对石英筒内的硅料进行加热，石英筒能够隔离加热过程中的金属(加热炉丝)扩散，避免硅料被污染；纤维护套一方面能够避免加热炉丝裸露于空气中，防止加热炉丝的金属微粒扩散对硅料造成污染，另一方面具有保温作用，能够在低功耗下维持较高加热温度，大大降低了电能损耗。
17.(2)在一示例中，硅芯穿过工作线圈经硅芯进料口置入石英筒内，在硅料预加热完成后即可进行硅芯生长拉制处理，即预加热工作完成后无需取件，不会导致元件的断裂损
坏即可进行后续硅芯生长拉制工作，大大降低了故障率。
18.(3)在一示例中，加热炉丝均匀绕设于石英筒上，以对石英筒均匀加热，保证硅料的预加热效率。
19.(4)在一示例中，通过加热套管保护电缆，延长电缆在炉膛内的使用寿命。
20.(5)在一示例中，隔热层以及隔热材料进一步为石英筒保温，保证硅料加热效率。
21.(6)在一示例中，通过固定尺寸可调的固定件，可适应不同尺寸的石英筒，应用于五芯硅芯炉、七芯硅芯炉等硅料预加热场景。
22.(7)在一示例中，通过具有升降功能料座调节置于石英筒内硅料的高度，利于整个硅芯拉制过程的实现。
附图说明
23.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。
24.图1为本实用新型一示例中的装置示意图；
25.图2为本实用新型一示例中装置的局部放大示意图；
26.图3为本实用新型一示例中装置的局部放大图；
27.图4为本实用新型一示例中的石英筒示意图。
28.图中：石英筒1、加热炉丝2、料座3、加热套管4、纤维护套5、隔热层6、固定件7、固定夹具8、保持架9、籽晶夹头10、夹爪11、籽晶头12、工作线圈13、硅芯14。
具体实施方式
29.下面结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
30.在本实用新型的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系为基于附图所述的方向或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，属于“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
31.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
32.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
33.本实用新型的目的在于提供一种节能的硅料加热装置，如图1-2所示，装置具体包括：石英筒1，石英筒1上依次绕设有加热炉丝2并套设有纤维护套5，即在绕设有加热炉丝2的石英筒1上加装纤维护套5，纤维护套5具体为耐高温陶瓷纤维保护套；作为一选项，纤维护套5以抱箍形式固定于石英筒1。料座3，用于固定硅料，硅料另一端置于石英筒1内。具体地，料座3设于炉膛底部中央，具体为柱形筒，将硅料置于柱形筒中，并通过多个顶丝进一步将硅料与料座3固定。石英筒1设于炉膛内中部，本示例为圆柱形筒体，料座3设于石英筒1下方，石英筒1上开设有硅料进料口，以将部分硅料(顶部硅料)引入石英筒1体内，通过对绕设于石英筒1上加热炉丝2供电，即可使加热炉丝2对置于石英筒1内的硅料进行预加热，预加热过程中，石英筒1能够隔离加热过程中的金属(加热炉丝)扩散，避免硅料被污染；纤维护套5一方面能够避免加热炉丝裸露于空气中，防止加热炉丝1的金属微粒扩散对硅料造成污染，另一方面具有保温作用，能够在低电能功耗下维持较高加热温度，使加热功率仅为3kw左右，相较于现有技术8kw的加热功率，大大降低了电能损耗。
34.在一示例中，所述石英筒1上硅料进料口的相对端设有硅芯14，硅芯14另一端连接至籽晶头12，且硅芯14外套设有工作线圈13，硅芯14穿过工作线圈13经硅芯进料口置入石英筒1内。具体地，如图3所示，本示例中，炉膛顶端设有保持架9，保持架9上固定有籽晶夹头10，籽晶夹头10的夹爪11上固定有籽晶头12，籽晶头12上设有硅芯14，且硅芯外套设有为其加热的工作线圈13，石英筒1上硅料进料口的相对端设有硅芯14进料口，硅芯14穿过工作线圈13经硅芯进料口置入石英筒1内，在硅料预加热完成后即可进行硅芯14生长拉制处理，即预加热工作完成后无需取件，不会导致元件的断裂损坏即可进行后续硅芯14生长拉制工作，有效地克服现有石墨片预加热的缺陷，大大降低了故障率。为保证硅芯14拉制效率，籽晶头12上设有多根硅芯14，此时料座3上对应设有一根φ100硅料。
35.在一示例中，所述加热炉丝2等间距(均匀)绕设于石英筒1表面，能够对石英筒1均匀加热，保证硅料的预加热效率。
36.在一示例中，所述石英筒1与纤维护套5之间设有隔热层6，即石英筒1与纤维护套5之间填充有纳米微孔隔热材料，如纳米二氧化硅，能够进一步为石英筒1保温，保证硅料加热效率。
37.在一示例中纤维护套5内填充有隔热材料，具体为纳米微孔隔热材料，如纳米二氧化硅，用于为石英筒1保温。
38.在一示例中，所述装置还包括加热套管4，加热套管4一端与外部供电端连接，另一端抵接于石英筒1上；加热套管4内设有电缆，电缆与加热炉丝2连接，通过加热套管4保护电缆，延长电缆在炉膛内的使用寿命。具体地，加热套管4具体为耐高温陶瓷加热套管4，如图4所示，耐高温陶瓷加热套管4从炉膛左侧敷设至石英筒1侧壁，使加热套管4中的电缆接引至绕设于石英筒1上的加热炉丝2。更为具体地，加热套管4经固定夹具8进行固定走线，电缆具体为聚醚砜绝缘电缆(pes)，作为一优选，电缆经微型断路器连接至外部供电端。
39.在一示例中，所述石英筒1经固定件7固定于炉膛内，如通过连接件配合螺栓螺钉等将石英筒1固定于炉膛中部。
40.在一示例中，所述固定件7为固定尺寸可调的固定件7。具体地，固定件7具体为横向连接件以及竖直连接件，连接件为gh3030耐热钢材质连接件。横向连接件固定于(如焊接)石英筒1上，竖直连接件焊接于炉膛侧面，且竖直连接件上设有多个竖直等间距分布的
第一连接孔，横向连接件靠近竖直连接件的一端设有第二连接孔，通过螺栓固定第一连接孔、第二连接孔进而实现横向连接件与竖直连接件的固定，即石英筒1与炉膛的固定。使第二连接孔与不同第一连接孔适配能够调节石英筒1在炉膛中的位置，通过能够实现不同尺寸石英筒1体与炉膛的固定，以适应不同尺寸的石英筒1，能够应用于五芯硅芯14炉、七芯硅芯14炉等硅料预加热场景。需要说明的是，石英筒1尺寸主要根据硅料直径进行调节。
41.在一示例中，所述料座3具体为具有升降功能的料座3，以此调节置于石英筒1内硅料的高度，利于整个硅芯14拉制过程的实现。
42.在一示例中，料座3底部中央连接有一支撑件，支撑件另一端连接有电机，具体为步进电机，通过步进电机实现支撑件的升降，进而调节置于石英筒1内硅料的高度。
43.将上述示例进行组合得到本实用新型的优选示例，现对其工作原理进行说明：
44.将直径为100mm的硅料经料座3固定于下炉膛正中位置，并通过电机升降带动支撑件进行升降动作，进而将硅料顶端放置于石英桶内，闭合微型断路器给加热炉丝2提供220v电源进行对硅料进行预加热，预计加热8min左右，至硅料顶端表层温度达至600℃时，进行引晶工作，即开始进行硅芯14的拉制工作，具有节能、安全可靠、便于操作、升温速度快、故障率低的特点。
45.以上具体实施方式是对本实用新型的详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式只局限于这些说明，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演和替代，都应当视为属于本实用新型的保护范围。