[实用新型]一种防断裂自定心精密子晶装夹结构

说明书

技术领域：

本实用新型涉及单晶硅或多晶硅硅棒拉制炉，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，要求子晶能与拉晶炉中的旋转提升杆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，而且直接影响到硅棒的成型质量。现有的子晶装夹结构都包括旋转提升杆、子晶和子晶螺纹套组成，子晶套装在子晶螺纹套上，并用固定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旋转提拉杆上，通过这种连接结构使旋转提拉杆的扭矩传递给子晶。为了使圆柱形子晶能与子晶螺纹套牢固连接，必须在圆柱体的子晶壁体上磨制一个缺口，在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。在拉制硅棒的过程中，子晶很容易在缺口处断裂。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：

①硅棒拉制结束后，拉晶炉中的旋转提升杆应快速上升，上升到极限位置后水平移出炉外空冷，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。在接棒过程中，由于必须旋转子晶螺纹套，而旋转子晶螺纹套就会带动子晶转动，从而迫使硅棒转动，硅棒转动就会导致硅棒与接棒装置相接触的表面产生划伤或爆瓷。

②由于子晶是固定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旋接在拉晶炉的旋转提升杆上，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，这就使得子晶的实际旋转中心与子晶自身的轴线不重合，在硅棒拉制过程中，很容易产生硅棒圆度、圆柱度偏差过大，从而直接影响硅棒的质量，降低硅棒的利用率。

实用新型内容：

为了克服现有子晶装夹结构存在的上述不足，本实用新型提供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升杆同轴，又能实现两者的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，同时，通过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，能有效防止硅棒表面的损伤或爆瓷。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种防断裂自定心精密子晶装夹结构，包括拉晶炉的旋转提升杆、子晶和子晶螺纹套，子晶套装在子晶螺纹套中，子晶螺纹套通过内螺纹旋固在旋转提升杆上，其特征是：在旋转提升杆下端面的中心位置设有同轴的定心孔和扭转沉孔，定心孔和扭转沉孔均与旋转提升杆同轴，定心孔和扭转沉孔构成台阶沉孔结构，且定心孔位于扭转沉孔的上方，在旋转提升杆的外圆上设有外螺纹；子晶为阶梯轴结构，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，定心杆的直径与定心孔的直径相对应，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扭转沉孔相对应，扭转台阶的高度略大于扭转沉孔的深度；子晶螺纹套包括内螺纹孔、子晶孔和内端面，要求内螺纹孔与子晶孔同轴，内端面与内螺纹孔的轴线垂直。

进一步，扭转台阶与扭转沉孔的横截面形状为正多边形或切边圆形。

更进一步，扭转台阶与扭转沉孔的横截面形状为正六边形。

进一步，定心杆与定心孔的配合间隙为0～0.02毫米，扭转台阶与扭转沉孔的配合间隙为0.05～0.10毫米，旋转拉杆与子晶孔的配合间隙为0.03～0.10毫米。

由于将传递扭矩的配合结构设置在子晶与旋转提升杆之间，在子晶与旋转提升杆之间设有同轴配合结构和扭矩传递结构，用子晶螺纹套对子晶进行轴向限位固定，这样在没有削弱子晶强度的前提下，实现了子晶与旋转提升杆之间的同轴配合和周向扭矩传递，既满足了子晶与旋转提升杆同步旋转和同步升降的要求，又能从结构上消除子晶断裂的缺陷，消除了因子晶轴线与旋转提升杆轴线不重合而产生硅棒圆度和圆柱度精度超差的缺陷，提高了硅棒的几何尺寸精度和形位精度，从而提高了硅棒的利用率。当硅棒拉制结束后，由于子晶的上端通过扭转台阶与旋转提升杆上的扭转沉孔进行周向限位配合，子晶的下端与硅棒粘合成一体，因此，在松开子晶螺纹套时，子晶和旋转提升杆都不会随子晶螺纹套转动。消除了现有技术中松开子晶螺纹套会带动硅棒旋转的缺陷，防止了因硅棒转动而产生表面划伤或爆瓷。

附图说明：