[实用新型]一种拉制精密硅棒的防断裂同轴子晶

说明书

技术领域：

本实用新型涉及单晶硅或多晶硅的硅棒拉制炉部件，尤其涉及硅棒拉制炉中的子晶夹头部件。

背景技术：

在硅棒拉晶炉中，硅料经高温熔融后必须通过子晶将硅棒旋转引出，目前，拉棒所用的子晶是由单晶硅加工而成的圆柱形，在硅棒的拉制过程中，要求子晶与拉晶炉中的旋转提升杆要同步旋转和同步升降。子晶的装夹结构不仅影响到硅棒是否拉制成棒，而且直接影响到硅棒的成型质量，现有的子晶的装夹结构都由拉晶炉中的旋转提升杆、子晶和子晶螺纹套组成，子晶套装在子晶螺纹套上，并用定位销使两者在周向和轴向固定连接，再通过子晶螺纹套旋接在拉晶炉的旋转提拉杆上，为了使圆柱形子晶能与子晶螺纹套稳固连接，必须在圆柱体的子晶壁体上磨制一个缺口，当子晶套装在子晶螺纹套中后，用固定销将两者固定连为一体，这样才能保证子晶与子晶螺纹套的同步旋转和同步升降，，从而满足硅棒拉制工艺要求。在拉制硅棒过程中，子晶很容易在与固定销配合的缺口处断裂。为了克服这一缺陷，有人将子晶改为方柱型，将子晶螺纹套的配合孔也改为方孔，方柱型子晶套装在子晶螺纹套的方形配合孔中，这种连接结构只能实现子晶与子晶螺纹套的同步旋转，但要实现子晶与子晶螺纹套之间的轴向限定同样需要通过在子晶壁上磨制缺口，用固定销对子晶进行轴向限位，这种方柱型子晶夹头部件，在拉制过程中，子晶不仅不利于与硅棒的熔接，容易导致硅棒偏心，而且子晶在与固定位销配合处仍然会因强度减弱而断裂。现有子晶装夹结构除了子晶容易断裂外，在实际使用过程中还存在如下二个方面的缺陷：

第一，硅棒拉制结束后，旋转提升杆必须快速上升，上升到极限位置后水平移出炉外进行空冷，然后将接棒装置放在硅棒下方，松开子晶螺纹套，使硅棒放落在接棒装置上。在硅棒的放落过程中，由于硅棒已与接棒装置接触，此时要求硅棒不能旋转，否则很容易划伤硅棒表面，严重时会导致硅棒表面出现爆瓷现象。而在松开子晶螺纹套的过程中，由于必须旋转子晶螺纹套，而旋转子晶螺纹套就带动子晶转动，迫使硅棒转动，硅棒转动就会使硅棒与接棒装置相接触的表面产生划伤或爆瓷。

第二，由于子晶是套装在子晶螺纹套的子晶配合孔中，子晶螺纹套通过内螺纹孔旋接在拉晶炉的旋转提升杆上，而子晶螺纹套的内螺纹孔与子晶配合孔之间的同轴度难以保证，这就使得子晶的旋转中心与子晶自身的轴线不重合，使得硅棒在拉制过程中容易产生硅棒圆度、圆柱度偏差偏差过大，从而直接影响硅棒的质量，硅棒的利用率偏低。

为了克服现有子晶装夹结构存在的上述不足，申请人设计了一种防断裂自定心精密子晶装夹结构。它在不削弱子晶强度的前提下，既能保证子晶与旋转提拉杆同步旋转和同步升降，从结构上消除在拉制过程中子晶的断裂现象，又能提高子晶与旋转提升杆的同轴度，提高硅棒拉制的几何尺寸精度和形位精度，在接棒的过程中，硅棒不会随子晶螺纹套旋转，从而能有效防止硅棒表面因转动而产生的损伤或爆瓷。在这种子晶装夹结构中，防断裂同轴子晶和旋转提升杆的配合结构是关键技术。

实用新型内容：

本实用新型的目的是提供一种拉制精密硅棒的防断裂同轴子晶，它是拉制精密硅棒所用子晶装夹结构中的关键零件。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种拉制精密硅棒的防断裂同轴子晶，其特征是：它由定心杆、扭转台阶和旋转拉杆组成，定心杆位于扭转台阶的上方，旋转拉杆位于扭转台阶的下方，定心杆、扭转台阶和旋转拉杆的轴线重合，定心杆的直径与旋转提升杆上的定心孔的直径相对应，两者之间的配合间隙为0.005～0.03毫米，定心杆的高度略小于定心孔的深度；扭转台阶的横截面形状和大小与拉晶炉的旋转提升杆上的扭转沉孔相对应，两者之间的配合间隙为0.03～0.10毫米，扭转台阶的高度略大于扭转沉孔的深度；旋转拉杆的直径与子晶螺纹套上的子晶孔相对应，两者之间的配合间隙为0.03～0.10毫米。

进一步，扭转台阶的横截面形状为正多边形或切边圆形。

更进一步，扭转台阶的横截面形状为正六边形。