專利名稱：泄壓式石墨坩堝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于直拉法硅單晶生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及一種泄壓式石墨坩堝。
背景技術(shù)：
石墨材料具有良好的熱傳導(dǎo)性和耐高溫性，在高溫條件下使用，熱膨脹系數(shù)小，在急冷或急熱狀態(tài)下具有一定抗應(yīng)變性能。同時(shí)，石墨材料還具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性，對(duì)酸性和堿性溶液有較強(qiáng)的抗腐蝕性。由于石墨材料具有以上優(yōu)良特性，所以廣泛地應(yīng)用在太陽能光伏行業(yè)及半導(dǎo)體行業(yè)。直拉法硅單晶生產(chǎn)技術(shù)是太陽能硅光伏行業(yè)通用的技術(shù)手段，而石墨坩堝是直拉法硅單晶生產(chǎn)中必不可少的重要部件。石墨坩堝主要是用來為盛放裝有硅料的石英坩堝提供支撐，技術(shù)上要求石墨坩堝的內(nèi)徑尺寸必須要與石英坩堝的外徑尺寸相配合并且要有一定的強(qiáng)度，使之在常溫和約1500°C的高溫下都能承受住硅料和處于軟化狀態(tài)下的石英坩堝的重量。 目前，硅單晶生產(chǎn)過程中所使用的石墨坩堝一般采用三瓣式組合結(jié)構(gòu)，三瓣石墨坩堝通過底部凸臺(tái)與石墨托盤緊密配合組裝在一起。在實(shí)際生產(chǎn)中，這樣的組裝結(jié)構(gòu)常常受到以下幾種力的作用1.石墨坩堝受熱產(chǎn)生的熱應(yīng)力；2.硅料熔化后，熔硅對(duì)石墨坩堝產(chǎn)生的壓力；3.在拉晶完畢降溫時(shí)，石墨坩堝收縮產(chǎn)生的收縮力和留在堝底的熔硅結(jié)晶產(chǎn)生的膨脹力。其中，膨脹力集中在堝壁和堝底圓弧的交切點(diǎn)處。上述石墨坩堝與石墨托盤的組裝結(jié)構(gòu)難以使收縮力和膨脹力得到完全釋放，因此在受力較大時(shí)，石墨坩堝堝壁和底部交切點(diǎn)處應(yīng)力集中，結(jié)果是石墨坩堝受損傷或被擠裂，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)的正常進(jìn)行，力口大了生產(chǎn)成本，降低了工作效率。
發(fā)明內(nèi)容鑒于現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)并公開了一種新型泄壓式石墨坩堝。通過在石墨坩堝與石墨托盤之間加入石墨保險(xiǎn)銷，同時(shí)在石墨坩堝底部與石墨托盤之間設(shè)計(jì)一個(gè)泄壓間隙，在石墨坩堝與石墨托盤之間接觸面的外沿處設(shè)計(jì)一個(gè)泄壓面，可以解決石墨坩堝堝壁和底部與石墨托盤的交切點(diǎn)處因受力過大而損傷或擠裂的問題。在每瓣石墨樹禍與石墨托盤相對(duì)應(yīng)位置上加工有圓孔，圓孔內(nèi)裝有石墨材料制成的起保險(xiǎn)和定位作用的石墨保險(xiǎn)銷，當(dāng)石墨坩堝受力過大時(shí)，通過力的傳導(dǎo)，石墨保險(xiǎn)銷先斷裂、泄壓，如果還不能完全釋放壓力，則石墨坩堝可以沿著泄壓面在泄壓間隙范圍內(nèi)繼續(xù)向外位移，以達(dá)到二次泄壓的目的，保護(hù)石墨坩堝不受損壞。將石墨托盤的邊緣設(shè)計(jì)成螺紋狀刻槽，可以增加拉晶過程中石墨托盤邊緣的吸熱面積，從而降低拉晶功率，提高成晶率。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型采用的具體技術(shù)方案是一種泄壓式石墨坩堝，主要是由石墨纟甘禍、石墨托盤和石墨保險(xiǎn)銷構(gòu)成；其中石墨保險(xiǎn)銷安裝在每辦石墨樹禍底部與石墨托盤的二分之一半徑處相對(duì)應(yīng)的坩堝圓孔和托盤圓孔中。所述的一種泄壓式石墨樹禍，其中在石墨樹禍底部與石墨托盤之間設(shè)有 Iv泄壓間隙，石墨樹禍底部外沿處與石墨托盤之間外沿處的接觸面設(shè)計(jì)成一個(gè)8° 15°的泄壓面；所述的一種泄壓式石墨坩堝，其中石墨托盤的邊緣為螺紋狀刻槽。本實(shí)用新型公開的一種泄壓式石墨坩堝，其加工工藝簡單，安裝操作方便，安全性能好，可以有效的解決拉晶過程中石墨坩堝受到壓力過大無法釋放而損傷或擠裂石墨坩堝的問題，石墨坩堝的使用壽命可以延長一倍以上，有效降低拉晶成本，提高生產(chǎn)效率。同時(shí)，對(duì)石墨托盤邊緣采取螺紋狀刻槽的設(shè)計(jì)，能夠降低拉晶功率，提高成晶率，進(jìn)而降低拉晶成本。


圖I是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型的石墨坩堝結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型的石墨托盤結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4是本實(shí)用新型的石墨托盤俯視結(jié)構(gòu)示意圖圖中1、石墨坩堝；2、石墨保險(xiǎn)銷；3、泄壓面；4、泄壓間隙；5、螺紋刻槽；6、石墨托盤；7、坩堝圓孔；8、托盤圓孔。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖給出本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
如下如圖I、圖2、圖3、圖4所示，本實(shí)用新型所述的一種泄壓式石墨坩堝，主要是由石墨坩堝I、石墨托盤6和石墨保險(xiǎn)銷2構(gòu)成；石墨保險(xiǎn)銷2裝在每瓣石墨坩堝底部與石墨托盤6的二分之一半徑處相對(duì)應(yīng)開的坩堝圓孔7和托盤圓孔8內(nèi)，起到保險(xiǎn)和定位作用。在石墨坩堝I底部與石墨托盤6之間設(shè)計(jì)有泄壓間隙4，在石墨坩堝I與石墨托盤6之間的接觸面的外沿處設(shè)有一個(gè)8° ^15°的泄壓面3。當(dāng)石墨坩堝I的堝壁受力時(shí)，石墨坩堝I通過泄壓間隙4向外移泄壓，當(dāng)壓力過大時(shí)，石墨保險(xiǎn)銷2首先斷裂，保護(hù)石墨坩堝I不受損壞。在所受壓力仍然得不到完全釋放時(shí)，石墨坩堝I還可以沿著泄壓面3在泄壓間隙4范圍內(nèi)繼續(xù)向外移動(dòng)，以達(dá)到二次緩壓、泄壓的目的。安裝石墨坩堝I時(shí)，先在石墨托盤6的托盤圓孔8上放入石墨保險(xiǎn)銷2,然后將石墨保險(xiǎn)銷2與每辦石墨樹禍底部的樹禍圓孔7相對(duì)應(yīng)鑲?cè)?。石墨托盤6的邊緣加工成螺紋狀刻槽5可增加拉晶過程中石墨托盤6邊緣的吸熱面積，降低拉晶功率，提聞成晶率。
權(quán)利要求1.一種泄壓式石墨坩堝，其特征是所述的泄壓式石墨坩堝主要是由石墨坩堝(I)、石墨托盤(6)和石墨保險(xiǎn)銷(2)構(gòu)成；其中石墨保險(xiǎn)銷(2)安裝在每辦石墨樹禍的底部與石墨托盤(6)的二分之一半徑處相對(duì)應(yīng)的坩堝圓孔(7)和托盤圓孔(8)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種泄壓式石墨坩堝，其特征是石墨坩堝(I)底部的外沿處和與石墨托盤(6)上部外沿處的接觸面為一個(gè)8° 15°的泄壓面(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種泄壓式石墨坩堝，其特征是在石墨坩堝(I)底部與石墨托盤(6)之間設(shè)有泄壓間隙(4)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種泄壓式石墨坩堝，其特征是石墨托盤(6)的邊緣為螺紋狀刻槽(5)。
專利摘要本實(shí)用新型屬于直拉法硅單晶生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種泄壓式石墨坩堝。泄壓式石墨坩堝主要由石墨坩堝(1)、石墨托盤(6)、石墨保險(xiǎn)銷(2)構(gòu)成。石墨坩堝(1)底部的外沿處和與石墨托盤(6)上外沿處的接觸面為一個(gè)8°～15°的泄壓面(3)，石墨坩堝(1)底部與石墨托盤(6)之間設(shè)有泄壓間隙(4)，每瓣石墨坩堝的底部與石墨托盤(6)的二分之一半徑處相對(duì)應(yīng)開有圓孔，圓孔中間裝有石墨保險(xiǎn)銷(2)。石墨托盤(6)的邊緣設(shè)計(jì)加工成螺紋狀刻槽(5)，以增加石墨托盤(6)的吸熱面積。本實(shí)用新型加工工藝簡單，安裝操作方便，安全性能好，解決了石墨坩堝(1)損傷或擠裂的問題，延長了石墨坩堝的使用壽命，提高了生產(chǎn)效率，降低拉晶成本。
文檔編號(hào)C30B29/06GK202595334SQ201220235089
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月24日
發(fā)明者吳書曉 申請(qǐng)人:洛陽單晶硅有限責(zé)任公司