晶体生长炉籽晶杆高精度回转夹具结构.pdf

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1、第11期机械设计与制造2013年11月MachineryDesign&Manufacture253晶体生长炉籽晶杆高精度回转夹具结构徐栋，王友林，张文(山东理工大学机械工程学院，山东淄博255049)摘要：介绍了晶体生长炉籽晶杆高精度回转夹具的结构及工作原理，对现有的籽晶杆回转夹具进行了分析，从定位原理，不同直径大小籽晶杆的通用性及籽晶杆的径向跳动误差值大小等方面进行了详细分析，找出了定位长度短是影响夹具旋转精度的主要因素。设计并制作了一种由两个同轴安装的三爪卡盘组成的高精度回转夹具，由限制籽晶杆的两个自由度转变为限制籽晶杆的四个自由度，提

2、高了定位精度，通过实验测定工作时的径向跳动，误差值大幅减小，提高了回转精度。关键词：晶体生长；籽晶杆夹具；旋转精度中图分类号：TH16；TG75文献标识码：A文章编号：1001—3997(2013)11-0253—03StructureofCrystalGrowthSeedRodPrecisionFixtureXUDong，WANGYou-lin，ZHANGWen(SchoolofMechanicalEngineering，ShandongUniversityofTechnology，ShandongZibo255049，China)Abs

3、tract：Thebasicprinciplesofcrystalgrowthseedrodprecisionfixture．aswellasitsadvantagesClemr0deAndmakingthecurrentseedrodfixtureanalyzed．Theinfluencesofdifferentprocessparametersarediscussed，suchasregistering．diferentdiameter，radialcircular几l几andSO0Viewsonhowtoincreaseaccurac

4、yofrotationalisworkpiecelength．Thenanoptimaldesignforcrystalgrowthseedrodisproposed．Ithasproveditspropertiestobestableanditsoperationstobedependable．KeyWords：GrowingCrystal；SeedRodPrecisionFixture；AccuracyofRotational时，会产生明显的固液界面缺陷和组分偏析。为此，专门设计并制1引言造了籽晶杆高精度夹具，提高了籽晶杆的定位精度，并

5、减小了其籽晶杆是晶体生长炉的重要部件，其作用是带动安放有多在旋转过程中的径向跳动误差值，实验结果表明，在使用籽晶杆晶原料的坩埚一起做有一定要求的旋转运动。根据晶体生长的要高精度夹具结构时，有效的改善了晶体生长过程的温度场，浓度求，籽晶杆的旋转运动应该满足：(1)运行平稳；(2)升降速可调；场和固液界面形态，减小了组分径向偏析和轴向偏析，减少了晶三要正反转可调。为了生长优质晶体，加快制备晶体的速度和提体内次生晶体，夹杂等缺陷，取得了较好的使用效果。高质量，新的工艺条件被不断引入，如磁场，加速坩埚旋转(ACRT)，微重力等『l1。其中，ACRT

6、是一种施加强迫对流的有效方2现状分析法，引入ACRT能加快晶体生长速度，改善了晶体生长过程的温应用于籽晶杆装夹的定位套和三爪卡盘夹具，都是采用了度场、浓度场和固液界面形态，减小了组份径向偏析，有利于获定心夹紧机构。定心夹紧机构是机床中的一种特殊夹紧机构，它得成材率较高的大体积晶锭。籽晶杆这些工艺条件都要求籽晶是在实现准确定心或对中的同时夹紧工件的，其中与工件定位基杆具有高的旋转精度。为保持加热器与坩埚以一合适的速度相对准相接触的元件既是定位元件，又是夹紧元件目。移动，要求籽晶杆长度为lm左右。此外，为生长出不同大小的晶2．1定位套夹具锭，要

7、求籽晶杆直径qb5--~40不等。考虑到晶体生长需要高温环2．1．1夹具工作原理境，籽晶杆材料选用耐高温的陶瓷。这样籽晶杆便成了细长杆结构。针对籽晶杆的工艺要求设计的定位套夹具，如图1所示。通而细长杆在旋转过程中由于l贾陛不平衡容易产生径向的跳动，严重过定位套与籽晶杆的精密配合达到定位的目的，旋紧螺钉6实现影响晶体生长过程的温度场，浓度场和固液界面形态，增加了晶对籽晶杆外圆面的夹紧；反向运动则实现对工件的放松。体的组分径向偏析和轴向偏析，容易产生晶体内次生晶体，夹杂2．1．2夹具的特点等缺陷，很难制备出优质的晶体材料。因此，如何减小旋转误差

8、，定位套夹具在定位原理上是短套定位，仅能限制两个方向提高晶体生长的纯度是籽晶杆夹具设计必须要考虑的问题。的移动自由度，而X，Y两方向的旋转自由度无法限制，则使籽晶目前，应用于籽晶