[实用新型]一种石墨弹性锥管螺纹夹具

说明书

技术领域

　　本实用新型涉及夹具技术领域，具体涉及一种石墨弹性锥管螺纹夹具。 

背景技术

在多晶硅的生产过程中，石墨夹具的主要功能是实现反应器的水冷电极和用于沉积多晶硅的载体-硅棒之间的连接，其主要是利用了石墨良好的导电性能，如此，可将电流由温度较低的水冷电极传输到高温（1000℃到1500℃）的硅棒上。石墨有优异的耐高温性和足够的强度，因此，其能够支撑硅棒由直径约8-10mm生长为130mm-150mm硅棒后的重量，同时石墨在具有气相反应物（如三氯氢硅-SiHCl₃、氢气-H₂）、气相反应产物（如氯化氢-HCl）及气相副产物（如四氯化硅-SiCl₄）的高温环境中，具有良好的化学惰性，不会与这些物资反应生成对多晶硅有害的杂质。 

在现有技术的多晶硅的生产过程中，石墨夹具由石墨卡座Ⅰ6和石墨卡瓣Ⅰ7构成，如图1和图2所示，图2为图1的B向视图。石墨卡瓣Ⅰ具有用于夹持硅棒的卡接孔71、缝隙72和凸起，石墨卡座Ⅰ具有与石墨卡瓣Ⅰ的凸起相适配的凹槽；卡接孔沿着硅棒伸入方向逐渐缩小，随着硅棒在卡接孔中的不断深入，卡接孔作用于硅棒的卡接力不断增加而使石墨卡瓣Ⅰ夹紧硅棒，保证硅棒与石墨卡瓣Ⅰ的紧密接触；石墨卡瓣Ⅰ的缝隙沿卡接孔的轴向将石墨卡瓣Ⅰ分隔为多瓣夹头，硅棒在插入石墨卡瓣Ⅰ的卡接孔时，石墨卡瓣Ⅰ的多瓣夹头向外扩而产生弹性变形，进而卡接孔具有一定的扩张空间而增大，硅棒更易于安装于石墨卡瓣Ⅰ中，当硅棒安装到位时，多瓣夹头进行弹性恢复力而使石墨卡瓣Ⅰ进一步夹紧硅棒，硅棒与石墨卡瓣Ⅰ的接触更加紧密。 

在上述现有技术中，为了保证硅棒直立而不倒炉，石墨卡瓣Ⅰ必须要有足够的高度，如图1所示中，该高度为98mm，以保证硅棒插入石墨卡瓣Ⅰ的卡接孔有合适的长度，石墨卡瓣Ⅰ的外圆直径与石墨卡座Ⅰ的外圆直径相同为60mm。 

石墨卡瓣Ⅰ凸起高度和石墨卡座Ⅰ的凹槽深度必要有足够的配合长度，以保证石墨卡瓣Ⅰ和硅棒直立而不倒炉，图1中，该长度即为石墨卡座Ⅰ的凹槽底部62到石墨卡座Ⅰ的第一端部61的距离，也即石墨卡座Ⅰ的凹槽深度，其值为40mm；石墨卡座Ⅰ的凹槽底部到石墨卡座Ⅰ的第二端部63的距离为多晶硅的生产设施所确定的，图1中，该距离为60mm，因此石墨卡座Ⅰ的整体长度为:40mm+60mm=100mm。 

在石墨夹具制造过程中，是按照图示最大外圆直径度来选择原材料，并以图示最大长度进行下料，石墨材料消耗定额是按照图示最大外圆直径和最大高度来计算，因此，石墨卡瓣Ⅰ的石墨材料消耗定额是： 

3.14159×（60÷2）²×98× =274.26（cm³）                   （1）

石墨卡座Ⅰ的石墨材料消耗定额是：

3.14159×（60÷2）²×100×==282.74（cm³）                 （2）

石墨夹具的石墨综合材料消耗定额是：

274.26+282.74=557.0（cm³）                              （3）

上面各式中，为石墨的密度，=2.09～2.23 g/cm³。

因此，在上述现有技术中，石墨夹具的石墨综合材料消耗定额仍然比较高。 

在上述现有技术中，依靠硅棒在卡接孔中的不断深入而产生的夹紧硅棒的卡接力是有限的，也是很小的，同时，多瓣夹头的弹性恢复力也是很小的；当硅棒在卡接孔中的伸入停止，外力撤销，卡接力和弹性恢复力将变小而导致硅棒与石墨卡瓣的接触不紧密，硅棒与石墨卡瓣的接触电阻增大，导致石墨夹具温度升高，而在温度高的部位会产生无定形硅的沉积，不但降低了多晶硅的有效沉积率，而且造成石墨夹具各部件清洗困难，同时也影响了石墨夹具的使用寿命，特别是在高温下，由于石墨的热膨胀，更易发生这种情况。 

石墨是一种比较贵重的材料，其材料消耗成本在多晶硅的生产成本中占有很大比重，石墨的材料消耗成本与石墨夹具的石墨综合材料消耗定额和石墨夹具各部件的使用寿命直接相关。 

因此，如何降低石墨夹具的石墨综合材料消耗定额和降低硅棒与石墨夹具之间的接触电阻，成为本领域技术人员所要解决的重要技术问题 

发明内容

本实用新型的目的是提供一种石墨弹性锥管螺纹夹具，以降低石墨夹具的石墨综合材料消耗定额和降低硅棒与石墨夹具之间的接触电阻。