一种单晶生产线及水冷装置的制作方法

本实用新型涉及单晶棒生产技术领域，特别是涉及一种水冷装置。此外，本实用新型还涉及一种包括上述水冷装置的单晶生产线。

背景技术：

众所周知，硅是最常见应用最广的半导体材料，当熔融的单质硅凝固时，硅原子以金刚石晶格排列成晶核，其晶核长成晶面取向相同的晶粒，形成单晶硅。单晶硅作为一种比较活泼的非金属元素晶体，是晶体材料的重要组成部分，处于新材料发展的前沿，其主要用途是用作半导体材料和利用太阳能光伏发电等。

在单晶硅生产技术领域，目前大多企业采用单层水冷装置进行拉晶，但是单层水冷装置的冷却效果较差，难以提高熔融态单晶的提拉速度。

因此，如何提高单晶的冷却效率是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种水冷装置，该水冷装置的冷却效果更好，提高了熔融态单晶的凝固速度，解决了单晶棒生产效率低的问题。本实用新型的另一目的是提供一种包括上述水冷装置的单晶生产线。

为实现上述目的，本实用新型提供一种水冷装置，包括：呈管状的外层水冷壁；嵌套于所述外层水冷壁的内侧壁的底部且呈管状的内层水冷壁；与所述外层水冷壁和所述内层水冷壁相连、用以实现供水和出水的给水机构。

优选地，所述给水机构包括：与所述内层水冷壁相连的第一供水管；连通所述内层水冷壁和所述外层水冷壁的导水管；与所述外层水冷壁相连的出水管。

优选地，所述外层水冷壁和所述内层水冷壁二者的内部均具有环绕水通路。

优选地，所述供水管与所述内层水冷壁的第一侧的顶部相连，所述导水管的两端分别连接所述内层水冷壁的第一侧的顶部和所述外层水冷壁的第一侧的顶部，所述出水管与所述外层水冷壁的第二侧的顶部相连。

优选地，所述内层水冷壁的环绕水通路内的第一侧设有挡壁，以分隔所述内层水冷壁的进水口和出水口。

优选地，所述外层水冷壁与所述内层水冷壁可拆卸连接。

优选地，所述给水机构还包括与所述外层水冷壁的进水口相连的第二供水管。

相对于上述背景技术，本实用新型提供的水冷装置，通过设置内层水冷壁和外层水冷壁来提高单晶的冷却效率。具体来说，外层水冷壁和内层水冷壁嵌套设置，给水机构向外层水冷壁和内层水冷壁提供冷水并将经过换热后的水引出，进而增大熔融态单晶的凝固速度。

本实用新型还提供一种单晶生产线，包括：用以拉制熔融态单晶的单晶炉；设于所述单晶炉内、用以冷却熔融态单晶并形成单晶棒且如上述任一项所述的水冷装置。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所提供的一种水冷装置的结构示意图；

图2为本实用新型所提供的一种水冷装置的底部的剖视图；

其中，

01-单晶棒、1-外层水冷壁、2-内层水冷壁、3-第一供水管、4-导水管、5-出水管。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图1和图2，图1为本实用新型所提供的一种水冷装置的结构示意图；图2为本实用新型所提供的一种水冷装置的底部的剖视图。

本实用新型所提供的一种水冷装置，如图1和图2所示，该水冷装置包括：外层水冷壁1、内层水冷壁2和给水机构。其中，外层水冷壁1大致呈管状，其内侧壁的底部设置内层水冷壁2，使内层水冷壁2嵌套于外层水冷壁1的底部；给水机构与外层水冷壁1和内层水冷壁2相连，并用于向外层水冷壁1和内层水冷壁2提供冷却水，并将经过换热后的热水从外层水冷壁1和内层水冷壁2中导出。

需要说明的是，熔融态单晶从下至上被拉起并经过内层水冷壁2的内腔，从而通过辐射等传热方式来达到降低单晶温度的目的；相较于现有技术中的单层水冷装置，本水冷装置通过双层水冷能够提高熔融态单晶的凝固效率，从而提高单晶棒01的拉制速度。

在第一种实施例中，如图1所示，给水机构包括：第一供水管3、导水管4和出水管5，而为了连接上述管道，内层水冷壁2设有进水口和出水口，外层水冷壁1也设置进水口和出水口。具体来说，第一供水管3与内层水冷壁2的进水口相连，其用于向内层水冷壁2提供冷却水，而导水管4的两端分别连接内层水冷壁2的出水口和外层水冷壁1的进水口，以将流经内层水冷壁2的水导入外层水冷壁1内，出水管5与外层水冷壁1的出水口相连，并用于将外层水冷壁1内的水导出。

当然，也可针对内层水冷壁2和外层水冷壁1各自设置一组供水管和出水管5。

在第二种实施例中，为了提高冷却效率，外层水冷壁1和内层水冷壁2中设置环绕通路，其中，该环绕通路可按螺旋状、蛇状或其他能够提高冷却水在上述两个水冷壁中流动时间的形状延伸，其具体设置方式属于现有技术，这里不做详细介绍，只要使冷却水充分吸收热量以达到节约冷却水资源的目的即可。

在第三种实施例中，如图1和图2所示，内层水冷壁2的进水口和出水口均设于其第一侧的顶部，使供水管和导水管4均与内层水冷壁2的顶部相连；外层水冷壁1的进水口设于其第一侧，而其出水口设于其第二侧，使导水管4与外层水冷壁1第一侧的顶部相连，并使出水管5与外层水冷壁1第二侧的顶部相连。

需要说明的是，上述“第一侧”和“第二侧”互为相对侧，内层水冷壁2的第一侧与外层水冷壁1的第一侧为同一侧；内层水冷壁2的环绕水通路内的第一侧设有挡壁(图中未示)，该挡壁设于内层水冷壁2的进水口和出水口之间，其能够阻挡冷却水从内层水冷壁2的进水口直接流向与其相近的出水口，而是使冷却水充分地流经内层水冷壁2的整周再流至出水口，而通过导水管4进入外层水冷壁1中的冷却水分流流向出水管5。

在第四种实施例中，为了增大单晶可拉制尺寸的范围，外层水冷壁1与内层水冷壁2可拆卸连接。具体来说，若需拉制较大尺寸的单晶棒01，则可将内层水冷壁2拆下，使本水冷装置仅通过外层水冷壁1对单晶进行冷却。

举例来说，设定内层水冷壁2的高度为150mm、厚度为28mm、内径为300mm，外层水冷壁1的内径为360mm，若不拆卸内层水冷壁2，则本水冷装置可拉制直径为260mm以内的单晶棒，相较于现有技术中的单层水冷壁提高10％的拉晶速度；若拆卸内层水冷壁2，则本水冷装置可拉制直径为310mm以内的单晶棒。

需要说明的是，给水机构还包括第二供水管(图中未示)，当内层水冷壁2被拆下后，还需将第一供水管3和导水管4拆下，并将第二供水管与外层水冷壁1的进水口连接，以通过第二供水管向外层水冷壁1提供冷凝水。

本实用新型所提供的一种单晶生产线，包括单晶炉和如上所述的水冷装置，单晶炉用于从下至上地拉制熔融态单晶，水冷装置设于单晶炉内，使上述熔融态单晶经过内层水冷壁2的内腔，进而形成固态的单晶棒01。其中，上述单晶炉以及单晶生产线的其他部分均可参照现有技术，本文不再展开。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，所采用的“顶”、“底”、“第一侧”以及“第二侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是限定所指的元件或部分必须具有特定的方位，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本实用新型所提供的单晶生产线及水冷装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

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