[发明专利]一种用于连续熔化与组织控制多晶硅的方形电磁冷坩埚

说明书

技术领域

本发明涉及一种方形电磁冷坩埚，具体涉及一种用于连续熔化与组织控制多晶硅的方形电磁冷坩埚。

背景技术

冷坩埚是用具有水冷的纯铜制造的坩埚，由于坩埚为水冷结构，在使用过程中坩埚温度很低，所以坩埚本身对坩埚内的材料几乎没有污染，根据坩埚的加热方式不同，可以分为不开缝的外热式坩埚和开缝的感应加热式坩埚，外热式冷坩埚是依靠能量发生器产生的能量熔化材料，而感应熔化冷坩埚则依靠感应加热熔化材料，又称为电磁冷坩埚，是目前应用广泛的冷坩埚，它是将分瓣的水冷铜坩埚置于交变电磁场内，利用交变电磁场产生的涡流化金属，并依靠电磁力使金属熔体与坩埚壁保持软接触或者非接触状态，并对炉料进行感应熔炼或者成形的技术，目前现有连续熔化与凝固用电磁冷坩埚的尺寸一般较小(直径小于30mm，或变长小于25mm)，或者内腔横截面积较小，很难用于连续熔化和凝固多晶硅，这是由硅的自身物理性质决定的，硅自身密度较小(2330kg/m3)，熔点较高(1414℃)且硅在低温(600℃)以下不能被感应加热，因为在感应熔化多晶硅时，必须使原料硅有足够的温度，这要求已经熔化的熔体硅必须具备一定的过热度和一定的体积，以便通过传导加热新加入的硅料，因此小尺寸电磁冷坩埚不能用于连续熔化和凝固多晶硅，更重要的是硅在凝固时会发生膨胀，这与其他材料的凝固时收缩的特性恰好相反，因此坩埚的底部尺寸应该较顶部尺寸加大，现有电磁冷坩埚由于内腔尺寸较小，导致坩埚损耗过大，新成形的硅锭容易卡在坩埚腔内，连续熔化过程容易终止，且电磁力过于集中，组织控制效果不好。

发明内容

本发明为解决现有电磁冷坩埚由于内腔尺寸较小，导致坩埚损耗过大，新形成的硅锭容易卡在坩埚腔内，连续熔化过程容易终止，且电磁力过于集中，组织控制效果不好的问题，进而提出一种用于连续熔化与组织控制多晶硅的方形电磁冷坩埚。

本发明为了解决上述问题采取的技术方案是：本发明包括坩埚主体、进水管、出水管、若干个细水管和感应线圈，所述坩埚主体由上半体和下半体组成，所述上半体与下半体固接，所述进水管通过细水管与下半体连通，所述出水管通过细水管与下半体连通，所述感应线圈套在上半体上，所述坩埚主体的横截面为方环状的空腔体，所述上半体分割成十六个截面为花瓣状的柱体，十六个截面为花瓣状的柱体沿坩埚主体截面上的水平轴和垂直轴对称，水平轴和垂直轴的交点与坩埚主体水平截面上的中心重合，每个截面为花瓣状的柱体的内部设有通孔，所述下半体的底面上与截面为花瓣状的柱体的通孔对应位置开有纵向盲孔，每个纵向盲孔与对应的通孔连通，十六个盲孔分为八组，每组两个盲孔连通，每个盲孔通过细水管与出水管连通，每相邻两个截面为花瓣状的柱体之间留有间隙，所述间隙内填充有绝缘密封材料层。

本发明的有益效果是：本发明充分保持了原料硅的高纯度，同时防止在熔炼或凝固过程中各种间隙元素的污染，实现硅的低成本熔炼和凝固，由于采用感应加热，本发明可以熔化温度较高的颗粒硅，电磁力的强烈搅拌使熔体组织成分均匀，与现有冷坩埚相比，本发明内腔尺寸较大，且内腔横截面积上小下大，便于硅凝固膨胀时能顺利连续抽拉，及时调整预热棒速度，以准确制备出所需组织的硅锭，消除了硅颗粒预热度不够而造成感应熔化不良或感应熔化终止的现象，降低了坩埚自身的能量损耗，提高坩埚的电源利用率。

附图说明

图1是本发明的整体结构主视图，图2是图1的俯视图，图3是图1中A-A向的剖视图，图4是图3中I处的放大图。

具体实施方式