[发明专利]一种高效新型蓝宝石晶体生长系统

说明书

技术领域

本发明属于LED照明领域蓝宝石衬底片的生产领域，是一种晶体生长设备。

背景技术

目前LED产业在国内蓬勃发展，LED器件的节能效果在如今的能源危机的情况下令各国为之投入了巨大的人力物力，同时各种加工设备设备应运而生。经过国内外几十年的发展历程，LED器件衬底片的技术基本上有了一个统一的认识，蓝宝石被认为是迄今为止最为经济适用的理想衬底材料。国内在2011年开始大规模的发展LED产业，大量引进国外知名厂家的蓝宝石晶体生长设备，但是技术队伍建设还远远落后于国外。目前国内的蓝宝石晶体生长设备有俄罗斯的KY法晶体生长系统(如欧米伽，阿派克斯，waterfall)，美国的HEM法(如GT公司的A向长晶HEM设备，ARC公司的C向长晶HEM设备)和改良KY法晶体生长系统(如TT公司的改良KY设备)。俄罗斯的KY设备造价低，单炉产量从20-80kg不等，单炉生产周期15-18天，生产效率低，设备稳定性存在问题，发热体容易损坏，设备操作对人员经验要求比较高，引进这种设备在短时间内很难稳定规模化生产。GT公司和ARC公司的HEM设备自动化程度高，对操作人员的经验要求比较低，但是GT设备使用石墨热场，一次性旋压钼坩埚，单炉产量虽然有100kg，单炉生产周期18天左右，生产成本仍然居高不下。ARC设备晶体生产效率低，单炉产量37kg左右，单炉生产周期18天左右，晶体质量存在问题，工艺还未成熟。TT设备结合俄罗斯设备和GT的设备，自动化程度相对较高，对人员的经验要求在很大程度上有所降低，但是设备造价昂贵，主要是因为发热体，隔热屏造价高昂，因此生产成本不够经济。如果使用上述设备进行LED蓝宝石衬底片的生产，生产成本居高不下，LED照明在民用照明领域很难普及。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种新型蓝宝石长晶炉加热系统，解决晶体生长设备成本高的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种高效新型蓝宝石晶体生长系统包括炉壳，隔热层，发热体，钨坩埚，坩埚车，籽晶动作伺服机构，升降系统，称重系统，软件控制系统和安全保护系统，其特征在于，所述炉壳包括主炉壳，上炉盖和下炉盖，所述隔热层包括侧保温层，上保温层和下保温层，所述发热体分为侧发热体和底部发热体，所述侧发热体使用钨杆，水冷电极，通过铜盘悬挂于炉壳电极桩上，所述钨坩埚为烧结坩埚，纯度99.95％，所述坩埚车采用电动叉车，并配有坩埚位置微调系统，可实现坩埚在水平面上的二维移动，移动行程为0-20cm，所述籽晶动作伺服机构包括籽晶升降系统伺服电机，籽晶升降丝杠，籽晶旋转电机，籽晶杆，止推轴承和波纹管，所述升降系统采用丝杠升降机构，并有限位器保证升降过程中的设备安全，所述称重系统使用压电称重传感器，所述软件控制系统分为电源控制，籽晶动作控制，观察窗视频显示和报警控制，所述安全保护系统由漏炉报警装置构成。

上述一种高效新型蓝宝石晶体生长系统，其特征在于，所述炉壳的主炉壳包括水冷不锈钢筒体，水冷电极桩和一个测温孔，测温装置为红外测温计，所述上炉盖包括籽晶升降机构，观察孔，籽晶室通孔，上炉盖冷却水管和水冷不锈钢炉盖，所述下炉盖包括电极桩，下炉盖冷却水管，水冷不锈钢炉盖和漏炉报警装置。

上述一种高效新型蓝宝石晶体生长系统，其特征在于，所述隔热层的侧保温层分为两块，共计10-20层，内部5-10层材质为钨，纯度99.95％，外部10-15层，材质为钼，纯度99.95％，通过悬挂件悬挂于主炉壳上，所述上保温层10-15层，放在侧保温层上面，无悬挂，置于上炉盖下面，所述下保温层10-15层，置于下炉盖上面，随升降机构一起升降。

上述一种高效新型蓝宝石晶体生长系统，其特征在于，所述侧发热体和底部发热体均采用三相星型接法供电，所述底部发热体使用螺旋型钨丝网发热体。

上述一种高效新型蓝宝石晶体生长系统，其特征在于，所述钨坩埚外径300-400mm，厚度10-20mm，高度400-500mm。

本发明的优点在于：此种晶体生长系统生产效率高，节能明显，操作方便，使用安全，大大的降低了生产成本。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是蓝宝石晶体生长系统整体示意图。

图2是控制界面示意图。

图3是侧部隔热层示意图。

图4是上炉盖示意图。

图5是下炉盖示意图。

具体实施方式