一种新型坩埚及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种新型坩埚，应用于单晶硅或多晶硅的制造过程中，包括：上环部、中环部和下碗装部依序连接；其中，上环部为一环状中空体，由若干个弧形第一组合片平行于底部周向排列堆叠，通过垂直于底部的销子组装而成，上环部的侧面具有平行于轴向的缝隙，缝隙上设置有连接机构；中环部为一环状中空体，由若干个弧形第二组合片平行于底部周向排列堆叠，通过垂直于底部的销子组装而成，中环部的侧面具有平行于轴向的缝隙，缝隙上设置有连接机构；下碗装部为一弧形碗状体，包括：若干个第三组合片和一碗底部，第三组合片垂直与碗底部连接形成碗壁。本发明专利技术的坩埚性价比高、耐腐蚀能力强，可以有效对抗硅蒸汽的侵蚀，使用寿命长。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种新型坩埚，应用于单晶硅或多晶硅的制造过程中，包括：上环部、中环部和下碗装部依序连接；其中，上环部为一环状中空体，由若干个弧形第一组合片平行于底部周向排列堆叠，通过垂直于底部的销子组装而成，上环部的侧面具有平行于轴向的缝隙，缝隙上设置有连接机构；中环部为一环状中空体，由若干个弧形第二组合片平行于底部周向排列堆叠，通过垂直于底部的销子组装而成，中环部的侧面具有平行于轴向的缝隙，缝隙上设置有连接机构；下碗装部为一弧形碗状体，包括：若干个第三组合片和一碗底部，第三组合片垂直与碗底部连接形成碗壁。本专利技术的坩埚性价比高、耐腐蚀能力强，可以有效对抗硅蒸汽的侵蚀，使用寿命长。【专利说明】
本专利技术涉及单晶硅或多晶硅的制造过程中的一种碳纤维复合材料的应用，具体涉及一种采用碳纤维复合材料制作的新型坩埚以及这种新型坩埚的加工制造方法。
技术介绍
在单晶硅的制作中，目前普遍采用直拉法(CZ法)，就是沿着垂直方向从熔体中拉制单晶的方法。在现有技术设备中，有一个部件是石墨坩埚，它是用来承载内部的石英坩埚的。在使用过程中，由于石英坩埚和石墨坩埚的膨胀系数不同，而且硅蒸汽与石墨会产生侵蚀反应的原因，存在石墨坩埚龟裂、侵蚀失强等问题。而且，随着单晶硅生长的晶体直径越来越粗，相应的单晶炉的直径也越做越大，这样对热场的可靠性也要求越来越高。由于石墨坩埚强度的局限性，直径越大那么其壁厚要求也越大，所以重量很重，而且热容很高，导致操作笨重，耗能增加，成本提高。另外，受到石墨制造工艺的限制，直径做的越大工艺成本也越闻。综合以上所述，现有技术的石墨樹祸具有以下的问题: 1.存在热应力、硅蒸汽侵蚀，导致坩埚龟裂、侵蚀失强； 2.需烧结或气相沉积或液相沉积，工时大成本较高； 3.直径越大壁厚要求也越大,材料成本高。基于现有技术的石墨坩埚以上几种性能和生产工艺的缺点，因此一种性价比高、耐腐蚀能力强，可以有效对抗硅蒸汽的侵蚀，延长坩埚的使用寿命的新型坩埚就为单晶硅或多晶硅的制造所需求。
技术实现思路
针对上述缺陷，本专利技术的目的是提供一种新型的碳纤维复合材料的坩埚，以解决现有技术的问题。本专利技术的又一目的是提供一种新型的坩埚的制造方法，以解决现有技术的技术问题。为实现上述目的，本专利技术采用了以下的技术方案: 一种新型坩埚，应用于单晶硅或多晶硅的制造过程中的一种碳纤维复合材料的应用领域，所述新型坩埚包括:上环部、中环部和下碗装部，所述上环部、中环部和下碗装部依序连接；其中， 所述上环部为一环状中空体，所述上环部由若干个弧形第一组合片组成，所述第一组合片平行于坩埚底部周向排列堆叠，通过垂直于底部的销子组装而成，所述上环部的侧面具有平行于轴向的缝隙，所述缝隙上设置有连接机构； 所述中环部为一环状中空体，所述中环部由若干个弧形第二组合片组成，所述第二组合片平行于坩埚底部周向排列堆叠，通过垂直于底部的销子组装而成，所述中环部的侧面具有平行于轴向的缝隙，所述缝隙上设置有连接机构； 所述下碗装部为一弧形碗状体，所述下碗装部包括:若干个第三组合片和一碗底部，所述若干个第三组合片垂直与所述碗底部连接，所述若干个第三组合片形成碗状体的碗壁。依照本专利技术较佳实施例所述的一种新型坩埚，所述连接机构为钥丝嵌合。依照本专利技术较佳实施例所述的一种新型坩埚，所述连接机构为螺栓螺母嵌合。依照本专利技术较佳实施例所述的一种新型坩埚，所述连接机构为卯榫嵌合。依照本专利技术较佳实施例所述的一种新型坩埚，在所述第三组合片上装配有下沉式起重结构。依照本专利技术较佳实施例所述的一种新型坩埚，所述若干个第三组合片形成的碗壁是整体镂空的或部分镂空的，而且镂空的间隙宽窄和长度是可以调节的。一种新型坩埚的制造方法，包括: 步骤1:对坩埚的结构进行结构设计； 步骤2:根据结构设计，把图纸分解为若干部件； 步骤3:对每个部件进行设计； 步骤4:按照设计好的部件图纸对部件进行分别加工； 步骤5:把每个加工好的部件进行组装，得到所需的坩埚。由于采用了以上的技术使得本专利技术相比现有技术，具有以下的优点和积极效果: 第一、依照本专利技术的材料和方法制成的坩埚，其强度可以是石墨的10倍以上，可以克服热应力，有效提闻纟 甘祸的可罪性； 第二、本专利技术的新型坩埚密度可以根据需要调节，可以有效较少热容，节约能耗； 第三、制造这种新型坩埚由于不需要制作胚体，其形状的可塑性强，不受胚体的限制，可以灵活设计，批量生产缩短交货周期，材料加工浪费少； 第四、本专利技术的新型坩埚耐腐蚀能力强，可以有效对抗硅蒸汽的侵蚀，卯榫结构设计，有效解决了热应力难题和排气的问题，延长使用寿命。【专利附图】【附图说明】图1为坩埚示意图； 图2为坩埚内部部份示意图； 图3为下碗装部剖视图； 图4为钥丝嵌合连接机构示意图； 图5为卯榫嵌合连接机构示意图； 图6为本专利技术的一种制造流程图。【具体实施方式】以下结合附图对本专利技术的几个优选实施例进行详细描述，但本专利技术并不仅仅限于这些实施例。本专利技术涵盖任何在本专利技术的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本专利技术有彻底的了解，在以下本专利技术优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本专利技术。本专利技术的核心思想在于，专利技术一种新型坩埚，有效的提高和超越传统石墨坩埚的寿命，采用卯榫结构制作，分段式设计，同时提供一种制作这种坩埚的方法，这种坩埚可以根据实际的热工设计要求灵活设计其结构，而不需要重新制作胚体，能够有效节约成本和缩短交货期，同时能够批量生产，而碳纤维的主要用途是与树脂、金属、陶瓷等基体复合，制成复合结构材料；在密度、刚度、重量、疲劳特性等有严格要求的领域，在要求高温、化学稳定性高的场合，碳纤维复合材料都颇具优势，因此，本申请应用碳纤维复合材料来设计新型坩埚。以下结合附图，具体说明本申请。请参见图1和图2， 一种新型坩埚，应用于单晶硅或多晶硅的制造过程中的一种碳纤维复合材料的应用领域，所述新型坩埚包括:上环部10、中环部20和下碗装部30，所述上环部10、中环部20和下碗装部30依序连接，中环部20和下碗装部30是在R角的切线位置分开的；其中， 所述上环部10为一环状中空体，由若干个弧形第一组合片11组成，所述第一组合片11平行于坩埚底部周向排列堆叠，通过垂直于底部的销子40组装而成，所述上环部10的侧面具有平行于轴向的缝隙，所述缝隙上设置有连接机构50 ； 所述中环部20为一环状中空体，由若干个弧形第二组合片21组成，所述第二组合片21平行于坩埚底部周向排列堆叠，通过垂直于底部的销子40组装而成，所述中环部20的侧面具有平行于轴向的缝隙，所述缝隙上设置有连接机构50 ； 请同时参见图3， 所述下碗装部30为一弧形碗状体，所述下碗装部30包括:若干个第三组合片31和一碗底部32，所述若干个第三组合片31垂直与所述碗底部32连接，所述若干个第三组合片31形成碗状体的碗壁。为了搬运，在所述第三组合片31上装配有下沉式起重结构33。这里要进一步说明的是，上环部10和中环部20的缝隙上设置的连接机构50有以下几种形式:如图1所示的螺栓51螺母52嵌合，也就是在缝隙的两侧上对应设置凹槽和通孔，然后以螺栓螺母本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型坩埚，应用于单晶硅或多晶硅的制造过程中的一种碳纤维复合材料的应用领域，其特征在于，所述新型坩埚包括：上环部、中环部和下碗装部，所述上环部、中环部和下碗装部依序连接；其中，所述上环部为一环状中空体，所述上环部由若干个弧形第一组合片组成，所述第一组合片平行于坩埚底部周向排列堆叠，通过垂直于底部的销子组装而成，所述上环部的侧面具有平行于轴向的缝隙，所述缝隙上设置有连接机构；所述中环部为一环状中空体，所述中环部由若干个弧形第二组合片组成，所述第二组合片平行于坩埚底部周向排列堆叠，通过垂直于底部的销子组装而成，所述中环部的侧面具有平行于轴向的缝隙，所述缝隙上设置有连接机构；所述下碗装部为一弧形碗状体，所述下碗装部包括：若干个第三组合片和一碗底部，所述若干个第三组合片垂直与所述碗底部连接，所述若干个第三组合片形成碗状体的碗壁。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：申富强，
申请(专利权)人：上海骐杰碳素材料有限公司，
类型：发明
国别省市：