一种蓝宝石生长炉用节能型热场结构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种蓝宝石生长炉用节能型热场结构，包括炉体、坩埚、坩埚轴、加热器和保温层，保温层包括上保温层、侧保温层、底保温层，上保温层、侧保温层和下保温层形成具有空心部的圆柱形，保温层位于炉体内，坩埚位于空心部内，加热器设置坩埚的外周，坩埚轴一端连接在坩埚的底部，另一端伸出底保温层设置，坩埚轴中空形成通道；侧保温层包括内层、中间层和外层，内层为钨材料，中间层为氧化锆砂和钼屏，外层为氧化铝空心球砖。本实用新型专利技术采用由氧化锆硬砖、氧化锆砂以及钼屏、氧化铝空心球砖制作的温场侧保温屏能够大大的降低蓝宝石长晶能耗，温场制作成本低，使用寿命长，并且可以更换局部有损坏的部位，不必整体更换，降低了维修成本。

【技术实现步骤摘要】
一种蓝宝石生长炉用节能型热场结构
本申请涉及
，尤其涉及一种蓝宝石生长炉用节能型热场结构。
技术介绍
蓝宝石具有熔点高(2045℃)、导热好、硬度高、电绝缘性好、耐强酸强碱腐蚀、透光波段宽等特点，被广泛用于手机屏幕、镜面等民用设备，并被应用于导弹整流罩、直升机轴等军工企业。蓝宝石由于其具有多种优良的光学、机械、电气、热以及化学特性综合性能，被广泛应用于半导体、光电子技术，航天航空,光学窗口等领域，目前蓝宝石应用的90％集中在LED衬底方面。随着全球白炽灯禁止使用计划的实施以及蓝宝石在苹果产品链及其他智能手机里的运用推广，未来蓝宝石需求将越来越大。蓝宝石晶体生长有多种方法，目前为商家普遍采用的方法主要为泡生法。泡生法简称KY法，其原理是先将原料加热至熔点后熔化形成熔体，再以单晶的籽晶接触到熔体表面，在籽晶与熔体的固液界面上开始生长和籽晶相同单晶体结构的单晶，籽晶以缓慢的速度往上提升，在籽晶向上提拉一段时间后形成晶颈，待熔体与籽晶界面的凝固速率稳定后，籽晶不在提拉，仅以降低功率来控制冷却速率的方式使单晶从上方逐渐往下凝固，最后形成一个完整的单晶晶锭。此后，利用掏棒的方式沿C向进行掏棒，此种方法生长的晶体缺陷少、位错密度低，使其成为蓝宝石晶体行业的主流生长方法。采用泡生法进行蓝宝石晶体生长时，炉内处于近2000度的高温环境中，不同热场材料会影响炉内热量输运和温度分布，是影响蓝宝石晶体的生长的重要因素之一。选择合适的热场材料对大尺寸晶体生长是非常重要的。热场主要功能是隔热，因此热场材料必须满足熔点高、热导率低、高温下稳定性强、反射率高等物理化学特性。由于蓝宝石炉体内部的高温以及特殊的温度场分布，泡生法的温场系统是决定蓝宝石生长的重要因素，随着泡生法技术的革新，晶体重量逐步增大至800kg以上，传统的泡生法钨钼热场已经不能满足晶体生长环境的更高需求，主要表现为以下几个方面：1、现有热场系统中钨筒及钼侧屏直径增大，导热性增强，晶体长晶能耗增加，经济性变差；2、现有热场主要是钨钼热场，其使用寿命短且金属易发生变形，稳定性和重复性较差，导致热场温度梯度变化，导致晶体产出率下降；3、三氧化二铝熔体蒸发沉积物大大缩减热场内相关零部件的使用寿命，钨/钼材料脆性大，尤其是高温使用后；4、蓝宝石晶体在高温的条件下缓慢生长而成的，需要良好的温度梯度控制以形成冷心，同时需要均匀稳定的热场来实现晶体的稳定生长。目前传统鸟笼式加热器无法形成理想的梯度温度场；5、目前热场条件下，随着热场的老化，传统结构坩埚的坩埚内壁容易挂料，导致晶体粘锅无法正常生长。因此，为了同时满足800kg大尺寸蓝宝石长晶的要求，实现经济性好、成本低、不易变形且耐用的蓝宝石长晶节能热场，必须对现有热场进行突破和创新，来解决以上难题。
技术实现思路
本申请提供了一种蓝宝石生长炉用节能型热场结构，以解决现有钨钼热场其使用寿命短且金属保温屏易发生变形、使用稳定性和重复性较差的问题，解决热场温度梯度变化导致晶体产出率下降的问题。本申请采用的技术方案如下：本技术提供了一种蓝宝石生长炉用节能型热场结构，包括炉体、坩埚、坩埚轴、加热器和保温层，所述保温层包括上保温层、侧保温层、底保温层，所述上保温层、所述侧保温层和所述底保温层形成具有空心部的圆柱形，所述保温层位于所述炉体内，所述坩埚位于所述空心部内，所述加热器设置在所述坩埚的外周，所述坩埚轴一端连接在所述坩埚的底部，另一端伸出所述底保温层设置，所述坩埚轴中空形成通道；所述侧保温层包括内层、中间层和外层，所述内层为钨材料，所述中间层为氧化锆砂和钼屏，所述外层为氧化铝空心球砖。进一步地，所述外层、中间层和所述外层的顶部具有放置部，所述放置部材质为氧化锆硬砖。进一步地，沿所述内层向内还伸出有所述底保温层，所述底保温层包括上部和下部，所述上部为钨材料，下部自靠近所述内层至远离所述内层依次为氧化锆砂和氧化锆硬砖。进一步地，还包括包设置在所述侧保温层底部的下保温层，所述下保温层材质为氧化锆硬砖。进一步地，所述坩埚包括相连接的侧壁和底座，所述侧壁的外壁上设有凹凸结构，所述凹凸结构包括凹槽和凸起。进一步地，所述凹槽和所述凸起间隔设置。进一步地，所述凹凸结构设置在自锅口三分之一处至锅口处。进一步地，所述加热器自上而下依次包括铜电极层、高温绝缘材料层和钨加热棒层。进一步地，所述钨加热棒层包括若干个钨棒，每个钨棒包括两个对称的纵棒和连接在两个纵棒之间的横棒，所述横棒和两个纵棒之间形成U形。进一步地，所述加热器还包括钨连接件，所述钨连接件包括第一部分和第二部分，所述第一部分设置在所述高温绝缘材料层和钨加热棒层之间，所述第二部分具有多个，分布在铜电极层和第一部分之间，所述高温绝缘材料层包括多块，每块设置在相邻的第二部分之间。采用本申请的技术方案的有益效果如下：1.通过采用由氧化锆硬砖、氧化锆砂以及钼屏、氧化铝空心球砖制作的温场侧保温屏能够大大的降低蓝宝石长晶能耗，温场制作成本低，使用寿命长，并且可以更换局部有损坏的部位，不必整体更换，降低了维修成本；2.在高温区采用由钨、钼、氧化锆砂结合的温场材料，温场稳定，保温性能好，温场结构稳定不易变形，在低温区采用氧化铝空心球砖材料替代温场的成本大大降低，意义更大，具有良好的社会效益。附图说明为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为一种蓝宝石生长炉用节能型热场结构的结构示意图；图2为图1中侧保温层及底保温层的结构示意图；图3为图1中坩埚的结构示意图；图4为图1中加热器的结构示意图；图示说明：其中，1-炉体；2-坩埚；3-坩埚轴；4-加热器；5-保温层；21-侧壁；22-底座；211-凹槽；212-凸起；41-铜电极层；42-高温绝缘材料层；43-钨加热棒层；51-上保温层；52-侧保温层；53-底保温层；521-内层；522-中间层；523-外层；524-放置部；525-下保温层；531-上部；532-下部。具体实施方式参见图1至图4。本申请提供的一种蓝宝石生长炉用节能型热场结构，包括炉体1、坩埚2、坩埚轴3、加热器4和保温层5，保温层5包括上保温层51、侧保温层52、底保温层53，上保温层51、侧保温层52和底保温层53形成具有空心部的圆柱形，保温层5位于炉体1内，坩埚2位于空心部内，加热器4设置在坩埚2的外周，坩埚轴3一端连接在坩埚2的底部，另一端伸出底保温层53设置，坩埚轴3中空形成通道；侧保温层52包括内层521、中间层522和外层523，内层521为钨材料，中间层522为氧化锆砂和钼屏，外层523为氧化铝空心球本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蓝宝石生长炉用节能型热场结构，包括炉体、坩埚、坩埚轴、加热器和保温层，所述保温层包括上保温层、侧保温层、底保温层，所述上保温层、所述侧保温层和所述底保温层形成具有空心部的圆柱形，所述保温层位于所述炉体内，所述坩埚位于所述空心部内，所述加热器设置在所述坩埚的外周，所述坩埚轴一端连接在所述坩埚的底部，另一端伸出所述底保温层设置，所述坩埚轴中空形成通道；/n其特征在于：所述侧保温层包括内层、中间层和外层，所述内层为钨材料，所述中间层为氧化锆砂和钼屏，所述外层为氧化铝空心球砖。/n

【技术特征摘要】
1.一种蓝宝石生长炉用节能型热场结构，包括炉体、坩埚、坩埚轴、加热器和保温层，所述保温层包括上保温层、侧保温层、底保温层，所述上保温层、所述侧保温层和所述底保温层形成具有空心部的圆柱形，所述保温层位于所述炉体内，所述坩埚位于所述空心部内，所述加热器设置在所述坩埚的外周，所述坩埚轴一端连接在所述坩埚的底部，另一端伸出所述底保温层设置，所述坩埚轴中空形成通道；
其特征在于：所述侧保温层包括内层、中间层和外层，所述内层为钨材料，所述中间层为氧化锆砂和钼屏，所述外层为氧化铝空心球砖。


2.根据权利要求1所述的蓝宝石生长炉用节能型热场结构，其特征在于：所述外层、中间层和所述外层的顶部具有放置部，所述放置部材质为氧化锆硬砖。


3.根据权利要求2所述的蓝宝石生长炉用节能型热场结构，其特征在于：沿所述内层向内还伸出有所述底保温层，所述底保温层包括上部和下部，
所述上部为钨材料，下部自靠近所述内层至远离所述内层依次为氧化锆砂和氧化锆硬砖。


4.根据权利要求3所述的蓝宝石生长炉用节能型热场结构，其特征在于：还包括包设置在所述侧保温层底部的下保温层，所述下保温层材质为氧化锆硬砖。


5.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐永亮，白伟，邱超，施海斌，陈程，刘飞，
申请(专利权)人：内蒙古恒嘉晶体材料有限公司，
类型：新型
国别省市：内蒙古;15