專利名稱：一種預熱裝置及裝置平移系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及感應加熱技術領域，尤其涉及一種預熱裝置及裝置平移系統(tǒng)。
背景技術：
利用區(qū)域熔化法生長單晶硅的過程中，區(qū)域熔化單晶生長的多晶硅棒靠高頻感應在多晶表面產(chǎn)生渦流(電流)，使多晶硅棒料發(fā)熱而熔化，熔化后的多晶硅熔液沿著多晶硅棒流動，在晶種的引導下慢慢的生長成單晶硅，但是多晶硅棒在常溫下是不導電的，也就是說在常溫下高頻磁場在棒料表面并不能產(chǎn)生渦流使棒料熔化，所以需要對棒料進行預加熱?，F(xiàn)有的對多晶硅棒進行預加熱的方法主要有以下幾種方式 一、鑰絲加熱方法，將鑰絲捆綁在多晶硅棒料的端部，通過鑰絲在高頻電流下導電后發(fā)紅發(fā)熱對棒料進行加熱，由于在多晶硅棒預熱的過程中，都需要將鑰絲捆綁在多晶硅棒料上，因此，此種方法難以預熱大直徑的多晶硅棒，一般應用于直徑較小的多晶硅棒，主要是直徑小于Φ30πιπι的多晶硅棒。二、石墨預熱叉方法，將直徑Φ70-80πιπι的石墨環(huán)切成三等份，并在外面包裹一層石英，在背部加一石英管，對棒料進行加熱，此種方法可以對直徑在Φ30-80_的多晶硅棒進行加熱，但是此種預熱方法，需要石墨預熱叉與多晶硅棒接觸加熱，可能造成生長的單晶硅純度降低，并且預熱效果差。上述采用石墨預熱叉方法進行預加熱的方法，雖然可以對大直徑的多晶硅棒進行預加熱，但是由于多晶硅棒直徑大，并且電阻高，因此，預熱的時間較長，對于Φ60-80_的多晶硅棒，區(qū)域熔化多晶硅棒的時間一般在20-40分鐘，對于直徑為Φ90-130πιπι，棒長1800mm的多晶娃棒,預熱時間需要一個多小時,甚至是兩個小時,預熱時間過長,造成人力物力的浪費，產(chǎn)生的經(jīng)濟效益不高，損失較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種預熱裝置及裝置平移系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術中區(qū)域熔化大直徑多晶硅棒，預熱時間長，經(jīng)濟效益不高的問題。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的本發(fā)明一方面提供了一種預熱裝置，用于區(qū)域熔化多晶硅棒時，預熱多晶硅棒，該預熱裝置具有能在電流磁場作用下產(chǎn)生感應電流并發(fā)熱的殼體，殼體內(nèi)部具有能將多晶硅棒預熱部分不接觸環(huán)繞，且與所述多晶硅棒預熱部分形狀相似的通孔。本發(fā)明的另一方面還提供了一種裝置平移系統(tǒng)，用于區(qū)域熔化多晶硅棒時移動預熱裝置，包括平動機構、連接棒，以及上述預熱裝置，該預熱裝置具有能在電流磁場作用下產(chǎn)生感應電流并發(fā)熱的殼體，殼體內(nèi)部具有能將多晶硅棒預熱部分不接觸環(huán)繞，且與所述多晶硅棒預熱部分形狀相似的通孔；其中，所述預熱裝置通過所述連接棒與所述平動機構連接，通過所述平動機構移動所述預熱裝置。
本發(fā)明提供的預熱裝置，能夠將多晶硅棒預熱部分環(huán)繞加熱，增加多晶硅棒的受熱面積，節(jié)省預熱時間，尤其預熱大直徑的多晶硅棒時，能夠較好的提高預熱效率，具有較高的經(jīng)濟效益。


圖I為本發(fā)明實施例提供的預熱裝置剖面示意圖；圖2為本發(fā)明實施例提供的預熱裝置形狀示意圖；圖3為本發(fā)明實施例提供的裝置平移系統(tǒng)示意圖；圖4為本發(fā)明實施例提供的連接棒剖面示意圖。
具體實施方式
本發(fā)明提供了一種預熱裝置，用于區(qū)域熔化多晶硅棒時，將多晶硅棒的預熱部分環(huán)繞起來進行加熱，能夠增加多晶硅棒的受熱面積，減少預熱時間，特別適用于預熱大直徑的多晶硅棒。本發(fā)明實施例一提供了一種預熱裝置，該預熱裝置具有能在電流磁場作用下產(chǎn)生感應電流并發(fā)熱的殼體，殼體內(nèi)部具有能將多晶硅棒預熱部分不接觸環(huán)繞，且與所述多晶硅棒預熱部分形狀相似的通孔。優(yōu)選的，上述預熱裝置的殼體制作材料可優(yōu)選導電好、密度大、硬度強的石墨材料，利用這種材料制備預熱裝置，生產(chǎn)過程中材料不易粉碎，易加工，并且常溫下不掉粉，在高溫下不產(chǎn)生任何揮發(fā)物。優(yōu)選的，為了和多晶硅棒形狀相適應，并簡化制作工藝，本發(fā)明實施例中可優(yōu)選將上述預熱裝置的殼體外部形狀設定為圓柱形，內(nèi)部通孔的空間形狀設定為上頂面和下底面直徑不同的圓臺形狀。更為優(yōu)選的，為了能夠方便進行多晶硅棒預熱時，移動預熱裝置，本發(fā)明實施例中可在預熱裝置的圓柱體形狀的殼體側壁上，沿水平方向鑿入一圓孔，用于移動該預熱裝置時與外接設備連接。并且，為了使預熱裝置與外接設備連接時，重心平穩(wěn)，優(yōu)選的將該鑿入的圓孔設置于圓柱體的柱高中心處。更為優(yōu)選的，為了使預熱裝置與外接設備連接時，達到最好的固定效果，本發(fā)明實施例中，可在殼體的上頂面或下底面外壁沿垂直方向鑿入一鎖孔，并使該鎖孔與圓孔連通，用于將預熱裝置與外接設備鎖定連接。優(yōu)選的，為了達到更好的鎖定連接效果，鎖孔可以穿透殼體側壁上的圓孔，例如，當圓孔位于圓柱體的柱高中心處時，鎖孔的鑿入深度就可以是大于圓柱體的柱高的一半，但小于柱聞。如圖I所示，為本發(fā)明實施例提供的具有側壁圓孔與鎖孔，并且殼體外壁呈圓柱體，內(nèi)部通孔為上大下小的圓臺形狀的預熱裝置剖面圖。圖I中，10為圓柱體形狀的殼體外壁，11為上頂面大下底面小的圓臺形狀的通孔，12為鎖孔，13為側壁上沿水平方向鑿入的圓孑L。本發(fā)明實施例中，將預熱多晶硅棒的預熱裝置制造為中間通孔的環(huán)狀形，將多晶硅棒的預熱部分環(huán)繞加熱，增大了預熱部分的受熱面積，預熱大直徑多晶硅棒時，能夠較好的減少預熱時間，提高預熱效率。本發(fā)明實施例二中將結合實際應用對實施例一中的預熱裝置進行詳細說明，本發(fā)明實施例中以區(qū)域熔化多晶硅棒直徑為100mm-130mm，棒料錐度為30度的預熱裝置為例進行說明，預熱裝置中各部件的具體尺寸與實際區(qū)熔的多晶硅棒的尺寸相適應，并不局限本發(fā)明實施例中所涉及的具體尺寸。
本發(fā)明實施例中仍將預熱裝置的外壁殼體設計為圓柱體形狀，內(nèi)部設計為圓臺形狀，其中，具體設計的尺寸可選，并不局限于本發(fā)明實施例中提供的下述尺寸。本發(fā)明實施例中，圓柱體10的頂面和底面直徑為Φ75πιπι，柱高20mm，內(nèi)部圓臺通孔11的兩端面上大下小，內(nèi)孔11上頂面直徑Φ55πιπι，內(nèi)孔11下底面Φ35πιπι。為了與外部設備連接，需在圓柱體外壁柱高中心處，沿側壁方向鑿入一水平圓孔13，圓孔13的直徑為Φ IOmm;在圓孔的垂直中心處，并沿圓柱體上頂面鑿入一豎向的鎖孔12，鎖孔12的直徑為ΦΙΟπιπι，最終制造出的預熱裝置形狀如圖2所示。本發(fā)明實施例二提供的上述預熱裝置可以區(qū)域熔化大直徑多晶硅棒，并且可以將多晶硅棒預熱部分完全圍繞加熱，能夠提高預熱效率，減少預熱時間。本發(fā)明實施例三還提供了一種用于在預熱多晶硅棒時，移動上述預熱裝置的裝置平移系統(tǒng)，該平移系統(tǒng)的構成如圖3所示，包括平動機構21和連接棒22，還包括上述實施例中的預熱裝置23，預熱裝置23通過連接棒22與平動機構21連接，通過平動機構21移動預熱裝置。具體的，連接棒22為相對棒體中心對稱，中部與端部直徑不同的圓柱體；其中,端部圓柱體的直徑與預熱裝置23側壁上的圓孔13直徑相匹配。優(yōu)選的，上述裝置平移系統(tǒng)中還包括鎖栓；連接棒22的圓柱體端部還具有一豎向圓孔221，豎向圓孔221的直徑與預熱裝置23上的鎖孔12直徑相匹配；當連接棒22的圓柱體端部通過預熱裝置23側壁上的圓孔13插入預熱裝置23時，豎向圓孔221與鎖孔位置12對應，通過鎖栓將預熱裝置23與連接棒22鎖定連接。具體的，連接棒22的圓柱體端部的長度不大于預熱裝置23側壁上圓孔13的鑿入深度，以能達到固定連接的效果為準。更為優(yōu)選的，為了達到更好的預熱效果，連接棒22具有與預熱裝置23相同的材料，可以優(yōu)選石墨材料。優(yōu)選的，為了與實施例二中的預熱裝置相連接，本發(fā)明實施例中的連接棒22的具體設計尺寸如下棒長86mm,兩端部圓柱體223的直徑為Φ IOmm,長13mm,中部圓柱體222的直徑為Φ 12mm,長60mm,連接棒22的剖面示意圖如圖4所示，當然具體實施時，連接棒的設計尺寸并不局限于本發(fā)明實施例的上述連接棒的設計尺寸，能夠達到固定連接預熱裝置即可。本發(fā)明實施例提供的裝置平移系統(tǒng)，能夠通過連接棒與預熱裝置鎖定連接，并能夠較好的在預熱多晶硅棒時，平移預熱裝置。具體的，在實際區(qū)域熔化多晶硅棒時，可采用如下工序一、將預熱裝置23與連接棒22具有豎向圓孔221的一端連接并鎖定，連接棒的另一端與平動機構21連接并鎖定。然后調(diào)節(jié)預熱裝置與加熱線圈的間距和中心距，使加熱線圈放置于預熱裝置的正下方。
_■、預熱多晶娃棒時，開啟聞頻電源聞壓，使加熱線圈廣生感應電流，并在周圍廣生電流磁場，由于預熱裝置位于加熱線圈的正上方，并且預熱裝置的外殼材料能夠在電流磁場下產(chǎn)生感應電流并發(fā)熱，因此，通過加熱線圈的電流磁場，使預熱裝置表面產(chǎn)生高頻感應電流，并產(chǎn)生熱量，對伸入預熱裝置中間通孔的多晶硅棒前端預熱部分，進行高溫輻射加熱。只需要預熱較短的時間，多晶硅棒前端預熱部分就會發(fā)紅，當多晶硅棒自身可以產(chǎn)生感應電流時，預熱裝置23在平移機構21的作用下移出加熱位置，完成預熱。利用本發(fā)明實施例提供的預熱裝置，以及移動預熱裝置的裝置平移系統(tǒng)，能夠很好的對多晶硅棒進行預熱，尤其適用于大直徑多晶硅棒，減少了預熱時間，提高了預熱效率，并提高了經(jīng)濟效益。顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精 神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權利要求
1.一種預熱裝置，用于區(qū)域熔化多晶硅棒時，預熱多晶硅棒，其特征在于，該預熱裝置具有能在電流磁場作用下產(chǎn)生感應電流并發(fā)熱的殼體，殼體內(nèi)部具有能將多晶硅棒預熱部分不接觸環(huán)繞，且與所述多晶硅棒預熱部分形狀相似的通孔。
2.如權利要求I所述的預熱裝置，其特征在于，所述殼體的外部形狀為圓柱體。
3.如權利要求2所述的預熱裝置，其特征在于，所述殼體上具有從殼體的側壁沿水平方向鑿入的、用于移動所述預熱裝置時連接外接設備的圓孔。
4.如權利要求3所述的預熱裝置，其特征在于，所述圓孔位于圓柱體的柱高中心處。
5.如權利要求3或4所述的預熱裝置，其特征在于，所述殼體上具有從殼體的上頂面或下底面外壁沿垂直方向鑿入的、用于將所述預熱裝置與所述外接設備鎖定連接的鎖孔，所述鎖孔與所述圓孔連通。
6.如權利要求I所述的預熱裝置，其特征在于，所述預熱裝置的材料為石墨。
7.一種裝置平移系統(tǒng)，用于區(qū)域熔化多晶硅棒預熱時移動預熱裝置，包括平動機構和連接棒，其特征在于，還包括權利要求1-6任一項所述的預熱裝置，所述預熱裝置通過所述連接棒與所述平動機構連接，通過所述平動機構移動所述預熱裝置。
8.如權利要求7所述的裝置平移系統(tǒng)，其特征在于，所述連接棒為相對棒體中心對稱，中部與端部直徑不同的圓柱體；其中，端部圓柱體的直徑與所述預熱裝置側壁上的圓孔直徑相匹配、且小于中部圓柱體的直徑。
9.如權利要求8所述的裝置平移系統(tǒng)，其特征在于，還包括鎖栓；且所述連接棒的圓柱體端部還具有一豎向圓孔，所述豎向圓孔的直徑與所述預熱裝置上的鎖孔直徑相匹配；當所述連接棒的圓柱體端部通過預熱裝置側壁上的圓孔插入所述預熱裝置時，所述豎向圓孔與所述鎖孔位置對應，通過所述鎖栓將所述預熱裝置與所述連接棒鎖定連接。
10.如權利要求9所述的裝置平移系統(tǒng)，其特征在于，所述連接棒的圓柱體端部的長度不大于預熱裝置側壁上圓孔的鑿入深度。
11.如權利要求7-10任一項所述的裝置平移系統(tǒng)，其特征在于，所述連接棒具有與預熱裝置相同的材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種預熱裝置及裝置平移系統(tǒng)，用于區(qū)域熔化多晶硅棒時，預熱多晶硅棒，以解決現(xiàn)有技術中區(qū)域熔化大直徑多晶硅棒預熱時間長的問題。本發(fā)明提供的預熱裝置具有能在電流磁場作用下產(chǎn)生感應電流并發(fā)熱的殼體，殼體內(nèi)部具有能將多晶硅棒預熱部分不接觸環(huán)繞，且與所述多晶硅棒預熱部分形狀相似的通孔。通過本發(fā)明能夠將多晶硅棒預熱部分環(huán)繞加熱，增加多晶硅棒的受熱面積，節(jié)省了預熱時間。
文檔編號C30B13/20GK102864491SQ20121031128
公開日2013年1月9日 申請日期2012年8月28日 優(yōu)先權日2012年8月28日
發(fā)明者冷先鋒, 阮光玉, 王楠 申請人:北京京運通科技股份有限公司