一種泡生法藍(lán)寶石長晶設(shè)備的自動(dòng)氬氣充填工藝的制作方法
【專利摘要】公開了一種泡生法藍(lán)寶石長晶設(shè)備的自動(dòng)氬氣充填工藝，該氬氣充填工藝程序包括：關(guān)閉高真空閥后關(guān)閉擴(kuò)散泵，若真空度1小時(shí)后高于10-2Pa，開啟高真空閥，保持24小時(shí)后，關(guān)閉高真空閥，開始填充氬氣至真空度為10Pa，保持6小時(shí)后繼續(xù)填充氬氣至真空度為1000Pa，保持6小時(shí)后即可打開長晶設(shè)備；若真空度1小時(shí)后低于10-2Pa時(shí)，開始填充氬氣至真空度為9x10-1Pa后停止；保持12小時(shí)后，繼續(xù)填充氬氣至真空度為100Pa后停止；保持12小時(shí)后，繼續(xù)填充氬氣至真空度為1000Pa；保持六小時(shí)后填充氬氣至大氣壓后打開長晶設(shè)備。利用本發(fā)明能減少晶體在后退火過程中的開裂，將后退火時(shí)間縮短12小時(shí)，提高了生產(chǎn)效率。
【專利說明】一種泡生法藍(lán)寶石長晶設(shè)備的自動(dòng)氬氣充填工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本專利涉及泡生法藍(lán)寶石晶體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種泡生法藍(lán)寶石長晶設(shè)備的自動(dòng)氬氣充填工藝，同時(shí)可適用于其他相似領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]藍(lán)寶石又稱白寶石，是世界上硬度僅次于金剛石的晶體材料，由于具有優(yōu)良的物理、機(jī)械、化學(xué)及紅外透光性能，一直是微電子、航空航天、軍工等領(lǐng)域急需的材料，尤其是光學(xué)級大尺寸藍(lán)寶石材料，由于其具有性能穩(wěn)定、市場需求量大、綜合利用率及產(chǎn)品附加值高等特點(diǎn)，成為近年國內(nèi)外研宄開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化熱點(diǎn)。
[0003]藍(lán)寶石晶體制造的一般過程是將一根受冷的籽晶與熔體接觸，如果界面的溫度低于凝固點(diǎn)，則籽晶開始生長，為了使晶體不斷長大，就需要逐漸降低熔體的溫度，同時(shí)旋轉(zhuǎn)晶體，以改善熔體的溫度分布。也可以緩慢的(或分階段的)上提晶體，以擴(kuò)大散熱面。晶體在生長過程中或生長結(jié)束時(shí)不與坩禍壁接觸，這就大大減少了晶體的應(yīng)力。不過，當(dāng)晶體與剩余的熔體脫離時(shí)，通常會(huì)產(chǎn)生較大的熱沖擊。目前常用的高溫溶液頂部籽晶法是該泡生法的改良和發(fā)展。
[0004]由于藍(lán)寶石晶體退火完成后，仍然有400度左右的高溫，因此還需要使藍(lán)寶石能緩慢的降低到100度以下后才能出爐，這一工藝稱為后退火工藝。目前后退火工藝主要采用氬氣填充的方式進(jìn)行，通過氬氣的填充可以加快減小真空度，提高熱量交換的效率。但是氬氣的填充需要有嚴(yán)格的步驟，否則降溫速率過快會(huì)導(dǎo)致晶體的損壞。
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006](一)要解決的技術(shù)問題
本發(fā)明的主要目的在于提供一種泡生法藍(lán)寶石長晶設(shè)備的自動(dòng)氬氣充填工藝，合理的工藝過程減少后退火過程晶體開裂幾率，縮短退火時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。
[0007](二)技術(shù)方案
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種泡生法藍(lán)寶石長晶設(shè)備的自動(dòng)氬氣充填工藝，所述的長晶設(shè)置上設(shè)置連接管，所述的連接管連接高真空閥，所述的高真空閥連接離散泵，所述的離散泵用于在所述的長晶設(shè)備上生成高真空環(huán)境，所述的連接管上設(shè)置1/2英寸電磁閥和真空計(jì)，所述的1/2英寸電磁閥連接1/2英寸計(jì)量閥，所述的1/2英寸計(jì)量閥通過軟管連接1/2英寸球閥，所述的1/2英寸球閥連接氬氣瓶，還包括進(jìn)行集中控制的PLC控制器，所述的1/2英寸電磁閥、1/2英寸計(jì)量閥、真空計(jì)、離散泵和高真空閥與PLC控制器通過信號線連接和通信，所述的PLC控制器中集成了氬氣充填工藝程序，所述的氬氣充填工藝程序設(shè)置一下步驟:
步驟一、人工打開所述的1/2英寸球閥；在所述的長晶設(shè)備的加熱功率降為零以后12個(gè)小時(shí)，所述的PLC控制器關(guān)閉所述的高真空閥，之后再關(guān)閉所述的擴(kuò)散泵，若所述的真空計(jì)的讀數(shù)I小時(shí)后高于10_2Pa，執(zhí)行步驟二 ；若所述的真空計(jì)的讀數(shù)I小時(shí)后低于1-2Pa時(shí)，執(zhí)行步驟二；
步驟二、所述的PLC控制器開啟所述的高真空閥，保持24小時(shí)后，關(guān)閉所述的高真空閥，打開所述的1/2英寸電磁閥開始填充氬氣至真空度為10Pa，然后關(guān)閉所述的1/2英寸電磁閥；保持6小時(shí)后，打開所述的1/2英寸電磁閥，繼續(xù)填充氬氣至真空度為lOOOPa，然后關(guān)閉所述的1/2英寸電磁閥；保持6小時(shí)后，即可打開所述的長晶設(shè)備；
步驟三、所述的PLC控制器打開所述的1/2英寸電磁閥開始填充氬氣至真空度為QxKT1Pa,關(guān)閉所述的1/2英寸電磁閥；保持12小時(shí)后，打開所述的1/2英寸電磁閥繼續(xù)填充氬氣至真空度為lOOPa，關(guān)閉所述的1/2英寸電磁閥停止填充氬氣；保持12小時(shí)后，打開所述的1/2英寸電磁閥繼續(xù)填充氬氣至真空度為lOOOPa，關(guān)閉所述的1/2英寸電磁閥停止填充氬氣；保持六小時(shí)后，打開所述的1/2英寸電磁閥填充氬氣至大氣壓后，關(guān)閉所述的1/2英寸電磁閥并打開所述的長晶設(shè)備。
[0008](三)有益效果
本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在:
1、填充氬氣過程自動(dòng)進(jìn)行；
2、減少晶體在后退火過程中的開裂，將后退火時(shí)間縮短12小時(shí)，提高了生產(chǎn)效率。
[0009]
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1為自動(dòng)氬氣充填的系統(tǒng)框圖；
圖2為氬氣充填工藝程序的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合具體的實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步展開說明，但需要指出的是，本發(fā)明所要求保護(hù)的結(jié)構(gòu)并不限于實(shí)施例及說明書附圖中的具體結(jié)構(gòu)。對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以推知的其他結(jié)構(gòu)形式，亦屬于本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
[0012]一種泡生法藍(lán)寶石長晶設(shè)備的自動(dòng)氬氣充填工藝，所述的長晶設(shè)置I上設(shè)置連接管2，所述的連接管2連接高真空閥9，所述的高真空閥9連接離散泵10，所述的離散泵10用于在所述的長晶設(shè)備I上生成高真空環(huán)境。
[0013]所述的連接管2上設(shè)置1/2英寸電磁閥6和真空計(jì)7，所述的1/2英寸電磁閥6連接1/2英寸計(jì)量閥5，所述的1/2英寸計(jì)量閥5通過軟管8連接1/2英寸球閥4，所述的1/2英寸球閥4連接氬氣瓶3，還包括進(jìn)行集中控制的PLC控制器，所述的1/2英寸電磁閥6、1/2英寸計(jì)量閥5和真空計(jì)7與PLC控制器通過信號線連接和通信。
[0014]所述的1/2英寸球閥4以手動(dòng)的方式控制所述的氬氣瓶3是否對外提供氬氣。
[0015]所述的真空計(jì)7負(fù)責(zé)測量所述的長晶設(shè)備I內(nèi)部的真空度，所述的真空計(jì)7具有數(shù)字接口可與所述的PLC控制器進(jìn)行數(shù)字通信，用于測量所述的長晶設(shè)備I的內(nèi)部真空度，測量范圍大于lOOPa。
[0016]所述的1/2英寸電磁閥6設(shè)置數(shù)字接口可與所述的PLC控制器進(jìn)行數(shù)字通信，以電動(dòng)的方式控制氬氣的通斷。
[0017]所述的1/2英寸計(jì)量閥5負(fù)責(zé)累計(jì)測算輸出的氬氣的數(shù)量，所述的1/2英寸計(jì)量閥5設(shè)置數(shù)字接口可與所述的PLC控制器進(jìn)行數(shù)字通信。
[0018]所述的PLC控制器中集成了氬氣充填工藝程序，所述的氬氣充填工藝程序設(shè)置一下步驟:
步驟一、人工打開所述的1/2英寸球閥4 ;在所述的長晶設(shè)備I的加熱功率降為零以后12個(gè)小時(shí)，所述的PLC控制器關(guān)閉所述的高真空閥9，之后再關(guān)閉所述的擴(kuò)散泵10，若所述的真空計(jì)7的讀數(shù)I小時(shí)后高于10_2Pa，執(zhí)行步驟二 ；若所述的真空計(jì)7的讀數(shù)I小時(shí)后低于KT2Pa時(shí)，執(zhí)行步驟三；
步驟一、所述的PLC控制器開啟所述的尚真空閥9，保持24小時(shí)后，關(guān)閉所述的尚真空閥9，打開所述的1/2英寸電磁閥6開始填充氬氣至真空度為10Pa，然后關(guān)閉所述的1/2英寸電磁閥6 ;保持6小時(shí)后，打開所述的1/2英寸電磁閥6，繼續(xù)填充氬氣至真空度為lOOOPa，然后關(guān)閉所述的1/2英寸電磁閥6 ;保持6小時(shí)后，即可打開所述的長晶設(shè)備I ;
步驟三、所述的PLC控制器打開所述的1/2英寸電磁閥6開始填充氬氣至真空度為QxlO-1Pa,關(guān)閉所述的1/2英寸電磁閥6 ;保持12小時(shí)后，打開所述的1/2英寸電磁閥6繼續(xù)填充氬氣至真空度為lOOPa，關(guān)閉所述的1/2英寸電磁閥6停止填充氬氣；保持12小時(shí)后，打開所述的1/2英寸電磁閥6繼續(xù)填充氬氣至真空度為1000Pa，關(guān)閉所述的1/2英寸電磁閥6停止填充氬氣；保持六小時(shí)后，打開所述的1/2英寸電磁閥6填充氬氣至大氣壓后，關(guān)閉所述的1/2英寸電磁閥6并打開所述的長晶設(shè)備I。
[0019]綜上所述，利用本發(fā)明能減少晶體在后退火過程中的開裂，將后退火時(shí)間縮短12小時(shí)，提高了生產(chǎn)效率。
【權(quán)利要求】
1.一種泡生法藍(lán)寶石長晶設(shè)備的自動(dòng)氬氣充填工藝，所述的長晶設(shè)置上設(shè)置連接管，所述的連接管連接高真空閥，所述的高真空閥連接離散泵，所述的離散泵用于在所述的長晶設(shè)備上生成高真空環(huán)境，所述的連接管上設(shè)置1/2英寸電磁閥和真空計(jì)，所述的1/2英寸電磁閥連接1/2英寸計(jì)量閥，所述的1/2英寸計(jì)量閥通過軟管連接1/2英寸球閥，所述的1/2英寸球閥連接氬氣瓶，還包括進(jìn)行集中控制的PLC控制器，所述的1/2英寸電磁閥、1/2英寸計(jì)量閥、真空計(jì)、離散泵和高真空閥與PLC控制器通過信號線連接和通信，其特征在于:所述的PLC控制器中集成了氬氣充填工藝程序，所述的氬氣充填工藝程序設(shè)置一下步驟: 步驟一、人工打開所述的1/2英寸球閥；在所述的長晶設(shè)備的加熱功率降為零以后12個(gè)小時(shí)，所述的PLC控制器關(guān)閉所述的高真空閥，之后再關(guān)閉所述的擴(kuò)散泵，若所述的真空計(jì)的讀數(shù)I小時(shí)后高于10_2Pa，執(zhí)行步驟二 ；若所述的真空計(jì)的讀數(shù)I小時(shí)后低于KT2Pa時(shí)，執(zhí)行步驟二； 步驟二、所述的PLC控制器開啟所述的高真空閥，保持24小時(shí)后，關(guān)閉所述的高真空閥，打開所述的1/2英寸電磁閥開始填充氬氣至真空度為10Pa，然后關(guān)閉所述的1/2英寸電磁閥；保持6小時(shí)后，打開所述的1/2英寸電磁閥，繼續(xù)填充氬氣至真空度為lOOOPa，然后關(guān)閉所述的1/2英寸電磁閥；保持6小時(shí)后，即可打開所述的長晶設(shè)備； 步驟三、所述的PLC控制器打開所述的1/2英寸電磁閥開始填充氬氣至真空度為QxKT1Pa,關(guān)閉所述的1/2英寸電磁閥；保持12小時(shí)后，打開所述的1/2英寸電磁閥繼續(xù)填充氬氣至真空度為lOOPa，關(guān)閉所述的1/2英寸電磁閥停止填充氬氣；保持12小時(shí)后，打開所述的1/2英寸電磁閥繼續(xù)填充氬氣至真空度為lOOOPa，關(guān)閉所述的1/2英寸電磁閥停止填充氬氣；保持六小時(shí)后，打開所述的1/2英寸電磁閥填充氬氣至大氣壓后，關(guān)閉所述的1/2英寸電磁閥并打開所述的長晶設(shè)備。
【文檔編號】C30B29/20GK104480528SQ201410722225
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月3日
【發(fā)明者】劉瑜, 陳曉玲 申請人:劉瑜