一种直接成型蓝宝石整流罩的方法

摘要

本发明公开了一种直接成型蓝宝石整流罩的方法，其具体加工步骤如下：1)在坩埚内加入蓝宝石晶体原料；2)使籽晶杆的轴心线与毛细管导模的轴心线重合，并与毛细管导模的上端具有30—50mm的间隙；3)通过控制系统控制炉体进行加热，直至坩埚内的蓝宝石晶体原料熔化，蓝宝石熔液随毛细管导模向上移动至籽晶杆的下端；4)通过坩埚旋转机构带动坩埚旋转，同时通过竖移机构向上提拉籽晶杆，并通过转动机构带动籽晶杆绕其轴心线转动；5)直到整流罩成型后，后对炉体进行降温，待降温后将整流罩与籽晶杆一起取下；最后将整流罩从籽晶杆上取下，进行后续打磨处理。本发明能够有效降低加工难度，提高生产效率。

主权项

一种直接成型蓝宝石整流罩的方法，其特征在于：包括蓝宝石晶体生长炉炉体、坩埚、毛细管导模、籽晶杆、籽晶杆移动机构、坩埚旋转机构、以及控制系统；所述坩埚位于炉体内，毛细管导模竖直设于坩埚上方，其下端伸入坩埚内，且毛细管导模的轴心线与坩埚的轴心线之间具有间距；所述籽晶杆移动机构位于炉体上方，其包括竖移机构和转动机构，所述转动机构与竖移机构相连，通过竖移机构能够带动转动机构上下移动；在转动机构下方设有一籽晶杆固定架，所述籽晶杆竖直安装在该籽晶杆固定架上，且籽晶杆的轴心线和坩埚的轴心线之间的距离与毛细管导模的轴心线和坩埚的轴心线之间的距离相等，所述转动机构能够带动籽晶杆固定架及籽晶杆固定架绕籽晶杆的轴心线转动；所述坩埚旋转机构位于炉体下方，该坩埚旋转机构通过一传动轴与坩埚相连，且坩埚的轴心线与传动轴的轴心线重合，通过坩埚旋转机构能够带动坩埚绕其轴心线旋转；其具体加工步骤如下：1)在坩埚内加入蓝宝石晶体原料；2)通过坩埚旋转机构使毛细管导模的轴心线与籽晶杆的轴心线重合，同时通过纵移机构使籽晶杆的下端伸入炉体内并与毛细管导模的上端具有30—50mm的间隙；3)通过控制系统控制炉体进行加热，直至坩埚内的蓝宝石晶体原料熔化，蓝宝石熔液随毛细管导模向上移动至籽晶杆的下端，同时通过控制系统控制炉体内的温度，使蓝宝石熔液与籽晶杆的下端接触后能够快速结晶；4)当蓝宝石熔液晶体在籽晶杆下端结晶后，通过坩埚旋转机构带动坩埚旋转，同时通过竖移机构向上提拉籽晶杆，并通过转动机构带动籽晶杆绕其轴心线转动，其中，籽晶杆下端结晶体上任意一点P，其对应的高度H_p，结晶半径R_p以及旋转速度ω_p分别为：$H_p=v_{t1}{t}_1+v_{t2}{t}_2+...+v_{\mathrm{tp}}{t}_p={\Sigma }_{i=1}^p{v}_{\mathrm{ti}}{t}_i;$其中v_ti为任意时间段ti对应的提拉速度；$\mathrm{Rp}=2S\sin \frac{{\theta }_1+{\theta }_2+...+{\theta }_p}{2}=2S\sin \frac{{\Sigma }_{i=1}^p{\theta }_i}{2}=2S\sin \frac{{\Sigma }_{i=1}^p\omega 2_{\mathrm{ti}}\mathrm{ti}}{2};$其中ω2_ti为任意时间段ti对应的坩埚旋转速度；θi为任意时间段坩埚转过的角度；S为籽晶杆旋转中心线与坩埚旋转中心线之间的距离；ω_p＝ω1t_p其中，ω1_tp为时间段tp对应的籽晶杆旋转速度；通过控制系统控制提拉速度、籽晶杆转动速度以及坩埚旋转速度，使液态晶体在籽晶杆下端的结晶体的下沿连续生长，逐渐形成整流罩；其中：提拉速度为0<v≤100mm/min，籽晶杆转动速度0<ω1≤40r/min，坩埚旋转速度；0<ω2≤40r/min；5)直到整流罩成型后，通过控制系统控制逐渐降低炉体加热温度，直至停止加热，然后对炉体进行降温，待降温后将整流罩与籽晶杆一起取下；最后将整流罩从籽晶杆上取下，进行后续打磨处理。