專利名稱：區熔爐加熱裝置的電極的制作方法
技術領域：
本發明涉及電加熱技術領域，尤其涉及一種區熔爐加熱裝置的電極。
背景技術：
區熔爐是在真空惰性氣體環境下利用懸浮區熔技術在懸浮區熔區對硅材料進行提純和單晶娃生長的設備，用于生廣無污染、聞電阻、聞壽命、聞純度的半導體材料。
區熔爐采用高頻感應加熱方式對原料進行加熱，加熱裝置包括感應線圈，該感應線圈的兩端分別通過電極連接至高頻電源柜，通過高頻電源柜通電和電極的導電完成加熱線圈的加熱，從而對原材料進行加熱。傳統電極中，與高頻電源連接的電極法蘭的厚度小， 導致電極的輸出功率小。隨著拉制的單晶硅材料直徑越來越大，對高頻電源提供的電流大小和電極輸出功率的要求越來越高，所以在提高高頻電源的輸出功率后，需要改變傳統電極的結構和厚度，來提高電極的輸出功率，滿足加工大直徑區熔爐硅單晶的工藝需求。
高頻電源輸出功率提高后，在使用原有的電極結構時，會導致輸出功率不能高效輸出，無法滿足加工大直徑區熔硅單晶的工藝需求，且當在兩個電極上施加較高電壓時，電極在較高電壓的作用下，容易在電極間產生拉弧放電現象，導致區熔爐的安全性降低。發明內容
本發明的實施例提供一種區熔爐加熱裝置的電極，解決了現有加熱裝置中電極的輸出效率低，電極間易產生拉弧放電現象，導致區熔爐的安全性降低的問題。
為達到上述目的，本發明的實施例采用如下技術方案
一種區熔爐加熱裝置的電極，包括柱狀本體、第一電極下頭、第二電極下頭、第一電極法蘭、第二電極法蘭、電極筒、第一電極絕緣片、第二電極絕緣片及電極絕緣套；所述柱狀本體內設有互不連通的第一通孔和第二通孔，所述第一通孔的軸線、所述第二通孔的軸線及所述柱狀本體的軸線相互平行；所述電極筒穿過所述第一通孔，所述電極絕緣設在所述第一通孔內，位于所述第一通孔內壁與所述電極筒外壁之間，使所述電極筒安置于所述柱狀本體內部；所述第一電極下頭的一端連接所述電極筒的一端；所述電極筒的另一端連接所述第一電極法蘭；所述電極絕緣套用于將所述柱狀本體與所述第一電極下頭、所述電極筒及所述第一電極法蘭電絕緣；所述第二電極法蘭的一端插入所述第二通孔的一端，所述第二電極下頭的一端插入所述第二通孔的另一端；所述第一電極絕緣片位于所述第一電極下頭和所述第二電極下頭之間，用于使所述第一電極下頭與所述第二電極下頭電絕緣； 所述第二電極絕緣片位于所述第一電極法蘭和所述第二電極法蘭之間，用于使所述第一電極法蘭與所述第二電極法蘭電絕緣。
其中，所述第一電極法蘭和所述第二電極法蘭分別設有冷卻水路的出、入口。
優選的，所述第一絕緣片、所述第二絕緣片和所述電極絕緣套的材質都為可加工陶瓷。
其中，所述第一電極下頭和所述第二電極下頭都是半圓錐形，并分別連接感應線圈的兩端。并進一步的，所述第一電極法蘭和所述第二電極法蘭分別連接高頻電源柜的兩輸出電極端。優選的，所述電極絕緣套包括相互連接的左套和右套，所述左套的連接端面具有第一結構，所述右套的連接端面具有第二結構，所述第一結構與所述第二結構緊密配合。本發明實施例提供的區熔爐加熱裝置的電極中，由于電極絕緣套能使柱狀本體與第一電極下頭、電極筒及第一電極法蘭電絕緣，并在第一和第二電極下頭之間設置了第一電極絕緣片、在第一和第二電極法蘭之間設置了第二電極絕緣片，使得第一電極和第二電極能通過固體絕緣材料相互電絕緣，絕緣性能好，避免了拉弧放電現象，且由于電極筒置于絕緣套內，使其與區熔爐絕緣，提高了區熔爐的安全性，同時最大限度減少了高頻電源輸出損耗，提高了高頻電源輸出功率。


為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發明實施例提供的一種區熔爐加熱裝置的電極的示意圖；圖2為本發明實施例提供的另一種區熔爐加熱裝置的電極的示意圖。
具體實施例方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。本發明實施例提供一種區熔爐加熱裝置的電極，如圖1所示，包括柱狀本體11、第一電極下頭12、第二電極下頭13、第一電極法蘭14、第二電極法蘭15、電極筒16、第一電極絕緣片17、第二電極絕緣片18及電極絕緣套19。其中，柱狀本體11內設有互不連通的第一通孔101和第二通孔102，第一通孔101的軸線、第二通孔102的軸線及柱狀本體11的軸線相互平行。另，電極筒16穿過第一通孔101，電極絕緣套19設在第一通孔101內，位于第一通孔101內壁與電極筒16外壁之間，使電極筒16安置于柱狀本體11內部；第一電極下頭12的一端電連接電極筒16的一端；電極筒16的另一端電連接第一電極法蘭14 ;電極絕緣套19用于將柱狀本體11與第一電極下頭12、電極筒16及第一電極法蘭14電絕緣；且,第二電極法蘭15的一端插入第二通孔102的一端，第二電極下頭13的一端插入第二通孔102的另一端；然后，第一電極絕緣片18位于第一電極下頭12和第二電極下頭13之間，用于使第一電極下頭12與第二電極下頭13電絕緣；第二電極絕緣片17位于第一電極法蘭14和第二電極法蘭15之間，用于使第一電極法蘭14與第二電極法蘭15電絕緣。
下面對上述區熔爐加熱裝置的電極的工作原理進行詳細說明。
當高頻電源柜分別連接第一電極法蘭14與第二電極法蘭15時，由于電極絕緣套 19套設在第一通孔101內，且位于第一通孔101內壁與電極筒16外壁之間，從而使電極筒 16安置于柱狀本體11內部，并將柱狀本體11與第一電極下頭12、電極筒16及第一電極法蘭14電絕緣，因此，電流流過第一電極法蘭14后，直接流經與第一電極法蘭14連接的電極筒16，再通過與電極筒16連接的第一電極下頭12輸出到感應線圈中。其中，該感應線圈的兩端分別連接第一電極下頭12的端部和第二電極下頭13的端部。
由于感應線圈連接在第一電極下頭12的端部與第二電極下頭13的端部，所以電流通過感應線圈流入第二電極下頭13。由于第二電極法蘭15的一端插入第二通孔102的一端，第二電極下頭13的一端插入第二通孔102的另一端，因此，第二電極法蘭15、柱狀本體11及第二電極下頭13相互連接。使得流入第二電極下頭13的電流能經過柱狀本體11， 最后流入第二電極法蘭15，從而構成一個閉合回路，完成感應線圈的電加熱。
本發明實施例提供的區熔爐加熱裝置的電極中，由于電極絕緣套能使柱狀本體與第一電極下頭、電極筒及第一電極法蘭電絕緣，并在第一和第二電極下頭之間設置了第一電極絕緣片、在第一和第二電極法蘭之間設置了第二電極絕緣片，使得第一電極和第二電極能通過固體絕緣材料相互電絕緣，絕緣性能好，避免了拉弧放電現象，且由于電極筒置于絕緣套內，使其與區熔爐絕緣，提高了區熔爐的安全性，同時最大限度減少了高頻電源輸出損耗，提高了高頻電源輸出功率。
本發明實施例提供的區熔爐加熱裝置的電極中，第一電極法蘭14和第二電極法蘭15可以分別設有冷卻水路A的出、入口。第一、二電極法蘭中設有冷卻水路的出、入口， 能夠使兩個電極法蘭的厚度增加，提高電極輸出功率。
本發明實施例提供的區熔爐加熱裝置的電極中，第一絕緣片18、第二絕緣片17和電極絕緣套19的材質可以都為可加工陶瓷。可加工陶瓷易于加工，且有較好的絕緣效果。
本發明實施例提供的區熔爐加熱裝置的電極中，第一電極下頭12和第二電極下頭13可以都是半圓錐形，且分別連接·加熱線圈兩端。第一電極下頭12與第二電極下頭13 的底部均為半圓形，且第一電極下頭12與第二電極下頭13的側面均為半圓錐形，第一電極下頭12的端部和第二電極下頭13的端部需要連接加熱線圈，從而構成回路，半圓錐形的形狀便于電極下頭與感應線圈的連接和導電。
本發明實施例提供的區熔爐加熱裝置的電極中，第一電極法蘭14和第二電極法蘭15分別連接高頻電源柜的兩輸出電極端。高頻電源柜向第一和第二法蘭提供交流電，來完成加熱線圈的加熱。
圖2所示的區熔爐加熱裝置的電極中，電極絕緣套包括相互連接的左套21和右套 22，左套21的連接端面具有第一結構23，右套22的連接端面具有第二結構24，第一結構23 與第二結構24緊密配合。其中，圖2所示的第一結構23為凸起，而相應的第二結構24為凹槽，使得第一結構23與第二結構24能緊密配合。當然，第一結構23與第二結構24的形狀并不限于此，也可以是本領域技術人員所知的其它能緊密配合的形狀。
如此設置電極絕緣套，可以在將電極絕緣套安裝在第一通孔101內時，便于操作， 即在安裝時，將左套21從第一通孔101的一端插入，將右套22從第一通孔101的另一端插入，使第一結構23與第二結構24在第一通孔101內緊密配合。
需要說明的是，圖2中與圖1中結構相同的部分具有相同的附圖標記。本發明適用在對硅材料進行提純和單晶生長的區熔爐中。以上所述，僅為本發明的具體實施方式
，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應 涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。
權利要求
1.一種區熔爐加熱裝置的電極，其特征在于，包括柱狀本體、第一電極下頭、第二電極下頭、第一電極法蘭、第二電極法蘭、電極筒、第一電極絕緣片、第二電極絕緣片及電極絕緣套； 所述柱狀本體內設有互不連通的第一通孔和第二通孔，所述第一通孔的軸線、所述第二通孔的軸線及所述柱狀本體的軸線相互平行； 所述電極筒穿過所述第一通孔，所述電極絕緣套設在所述第一通孔內，位于所述第一通孔內壁與所述電極筒外壁之間，使所述電極筒安置于所述柱狀本體內部；所述第一電極下頭的一端連接所述電極筒的一端；所述電極筒的另一端連接所述第一電極法蘭；所述電極絕緣套用于將所述柱狀本體與所述第一電極下頭、所述電極筒及所述第一電極法蘭電絕緣； 所述第二電極法蘭的一端插入所述第二通孔的一端，所述第二電極下頭的一端插入所述第二通孔的另一端； 所述第一電極絕緣片位于所述第一電極下頭和所述第二電極下頭之間，用于使所述第一電極下頭與所述第二電極下頭電絕緣；所述第二電極絕緣片位于所述第一電極法蘭和所述第二電極法蘭之間，用于使所述第一電極法蘭與所述第二電極法蘭電絕緣。
2.根據權利要求1所述的區熔爐加熱裝置的電極，其特征在于，所述第一電極法蘭和所述第二電極法蘭分別設有冷卻水路的出、入口。
3.根據權利要求1所述的區熔爐加熱裝置的電極，其特征在于，所述電極絕緣套包括相互連接的左套和右套，所述左套的連接端面具有第一結構，所述右套的連接端面具有第二結構，所述第一結構與所述第二結構緊密配合。
4.根據權利要求1所述的區熔爐加熱裝置的電極，其特征在于，所述第一絕緣片、所述第二絕緣片和所述電極絕緣套的材質都為可加工陶瓷。
5.根據權利要求1所述的區熔爐加熱裝置的電極，其特征在于，所述第一電極下頭和所述第二電極下頭都是半圓錐形，并分別連接感應線圈的兩端。
6.根據權利要求1所述的區熔爐加熱裝置的電極，其特征在于，所述第一電極法蘭和所述第二電極法蘭分別連接高頻電源柜的兩輸出電極端。
全文摘要
本發明提供一種區熔爐加熱裝置的電極，涉及電加熱技術領域，解決了現有加熱裝置中電極的輸出效率低，且電極間易產生拉弧放電現象，導致區熔爐的安全性降低的問題。本發明中，由于電極絕緣套能使柱狀本體與第一電極下頭、電極筒及第一電極法蘭電絕緣，并在第一和第二電極下頭之間設置了第一電極絕緣片、在第一和第二電極法蘭之間設置了第二電極絕緣片，使得第一電極和第二電極能通過固體絕緣材料相互電絕緣，絕緣性能好，避免了拉弧放電現象，且由于電極筒置于絕緣套內，使其與區熔爐絕緣，提高了區熔爐的安全性，同時最大限度減少了高頻電源輸出損耗，提高了高頻電源輸出功率。本發明主要用在對硅材料進行提純和單晶生長的區熔爐中。
文檔編號C30B13/22GK102995106SQ20121036230
公開日2013年3月27日 申請日期2012年9月25日 優先權日2012年9月25日
發明者袁靜, 李巖, 張繼宏, 徐振斌 申請人:北京京運通科技股份有限公司