DE1916318B2

DE1916318B2 - Stromdurchführung für eine Vorrichtung zum Zonenschmelzen

Info

Publication number: DE1916318B2
Application number: DE1916318A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr.Rer.Nat. 8551 Pretzfeld Keller
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1969-03-29
Filing date: 1969-03-29
Publication date: 1974-12-12
Also published as: DE1916318C3; US3688006A; JPS4811442B1; SE359217B; GB1259047A; CH539453A; DE1916318A1; NL7003482A; FR2040102A5

Description

Eine Vorrichtung zum Zonenschmelzen, insbcsonde re /um tiegelfreien Zonenschmelzen eines kristallinien Körpers, weist in der Regel ein Gefäß auf. in dem Halterungen für den kristallinen Körper und eine Heizein richtung zum Beheizen der Schmelzzone angeordnet lind. Das Gefäß ist entweder evakuiert oder mit einem Schutzgas, z. B. mit Edelgasen oder einer Mischung aus Wasserstoff und Stickstoff, gefüllt. Die Heizeinrichtung wird mit elekti.jchem Strom gespeist und weist daher eine aus mindestens zwei Teilleitern bestehende Stromzuführung auf, die durch eine Durchführung in der Gcläßwand nach außen geleitet ist Die Stromzuführung kann z. B. ein Koaxialleiter sein, bei dem der Zwischen raum zwischen den beiden rohrförmigen Teilleitern mit einem Isolierstoff ausgefüllt ist. Diese Zwischenlage aus Isolierstoff, z. B. mit Paraffin vergossenes bandförmiges Polytetrafluoräthylen, hat sich beim Zonenschmelzen ton nicht zu dicken Halbleiterstäben als praktisch gasdicht erwiesen.

Insbesondere beim Zonenschmelzen z. B. relativ dikkcr Halbleiterstäbe, wozu eine relativ hohe Leistung erforderlich ist und wo daher auch eine relativ hohe Verlustleistung in der Stromzuführung auftritt, wurden jedoch trotz sorgfältiger Abdichtung der Schmelzkammer immer wieder unerwünschte Oxydüberzüge an den behandelten Halbleiterstäben beobachtet. Der Ei findung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Ursache fcicrfür feine Leckstellen sind, die sich während des Betriebes zwischen der Zwischenlage aus Isolierstoff und der Oberfläche der Teilleiter der Stromzuführung bilden, da der Isolierstoff dort infolge der Wärmedehnungen und -Schrumpfungen von den Teilleitern zumindest •eilweise abreißt. Durch diese Leckstellen kannAußen-• tmosphäre in die Schmelzkammer eindringen und die Oxydüberzüge hervorrufen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen. Sie betrifft demgemäß eine Stromdurchführung für eine in einem Gefäß einer Vorrichtung zum Zonenschmelzen eines kristallinen Körpers befindliche Heizeinrichtung, insbesondere eine Induktionsheizspule zum Beheizen der Schmelzzone, bestehend aus mindestens zwei, durch eine Zwischenlage aus elastischem, kaltvulkanisicrendcm Silikonkautschuk von einander isolierten Teilleiter, die im Falle unverwhiebtairer Befestigung «uch in the Durchführung mittels Isolierstoff uns elastischem Silikonkautschuk eingesetzt sind Diese Stromdurchführung ist eirmdungsgemaß dadurch gekennzeichnet daß /wischen dem SiIis konkautschuk und der Oberflache der Teilleiter bzw. der Gefäßwand eine gasdichte Haftverbindung _im einem Silikonharz, an dem der Silikonkautschuk haftet.

Die Erfindung und ihre Vorteile seien ,in Hand der _|0 Zeichnung naher erläutert.

F i g- Γ zeigt eine Durchführung in der Wand eines Gefäße* zum Zonenschmelzen eines Halbleiterstabes mit einer aus zwei koaxial zueinander »igeordneien Leiterrohren bestehenden Stromzuführung;

F i g 2 zeigt eine Durchführung in der Wand eines * Gefäßes" zum Zonenschmelzen mit einer aus /u,ei drahtförmigen Teiileitern bestehenden Stromzuführung. , . J ,», J 1

In F i g. 1 stellt 21 einen Ausschnitt aus der Wand des ,_o Gefäßes einer Vorrichtung zum Zonenschmelzen eines kristallinen Körpers dar. In dieser Wand befindet sich eine Durchführung 2\n. Innerhalb uir i-Jurchfiihrung ?l;j ist eine aus zwei koaxial zueinander angeordneten Leiterrohren 26 und 27 aus Kupfer bestehende Strom- >s zuführung angeordnet. Am oberen F.nde A der Leiier- ° rohre ist eine nicht dargestellte Stromquelle, beispielsweise ein Hochfrequenzgenerator, angeschlossen, wahrend das untere Ende B innerhalb des Gefäßes mn einer Heizeinrichtung /um Beheizen der Schmelz/one, ίο beispielsweise mit einer nicht dargestellten Indukiionshei/spule. verbunden ist.

Die beiden koaxialen Leiterrohre 26 und 27 verschiedenen Durchmessers sind voneinander durch eine Zwischenlage 28 aus kaltvulkanisierendem Silikonkaut-(s schuk isoliert. Eine gute Haftverbindung zwischen der Zwischenlage 28 und den Leiterrohren 26 und 27 im durch einen Silikonharzüberzug 30 auf der Innenfläche des äußeren Leiterrohres 26 und einen Silikonharzüberzug 31 auf der äußeren Fläche des inneren Leiterrohres 27 gewährleistet.

Das innere Leiterrohr 27 kan;. auch auf seiner Innenfläche einen Silikonharzüberzug 32 aufweisen und mittels eines Pfropfens 29 aus kaltvulkanisicrcndem SiIikonkauischuk gasdicht verschlossen sein.

Geeignet als kaltvulkanisierender Silikonkautschuk sind z. B. die Silikonkautschuke der Firma Wacker mit der Handelsbezeichnung »Sil-Gcl« und »Vergußmasse K«. Die Silikonharzüberzüge auf der Oberfläche der Leiterrohre 26 und 27 können aus dem Silikonharz der Firma Wacker mit der Handelsbezeichnung »G 718« bestehen.

Kaitvulkanisierendcr Silikonkautschuk hai den Vorteil, daß er sich bei Temperaturwechsel leicht dehnen kann, ohne daß er von den Silikonharzüberzügen 30, 31 und 32 und damit von der Oberfläche der Leiterrohre 26 und 27 abreißt.

Ein weiterer Vorteil einer Zwischenlage aus kaltvulkanisicrendem Silikonkautschuk ist darin zu sehen, daß ihr dielektrischer Verlustfaktor kleiner ist als 10~² und ihre Durchschlagfestigkeit zwischen 30 und 40 kV/mm hegt, so daß diese Zwischenlage auch ausgezeichnet für eine Stromzuführung geeignet ist, über die eine Hochfrequenzinduktionsheizspule mit elektrischer Energie versorgt wird.

Die Durchführung 21a ist ebenfalls mit kaltvulkanisierendem Silikonkautschuk 24 ausgefüllt. Die Oberfläche der Gefäßwandung 21 und des äußeren Leiierrohres 26 sind innerhalb der Durchführung 21 a mit Silikon-

har/über/ugen 23 und 25 versehen, nn denen tier Sill konkauischuk 24 fest haflet, so diiß die Durchführung 21,t gasdicht verschlossen ist.

Die aus den Koaxialrohren 26 und 27 bestehende Stromzuführung kann in der Durchführung 21a mich > F i g. I auch in axialer Richtung verschiebbar angeordnet sein, /-ur Abdichtung ist dann an Stelle der Silikunhar/über/üge 23 und 25 sowie der Silikonkautschukfüllung 24 beispielsweise eine Simineringdichuing inner halb der Durchführung 21a angeordnet. Auch in diesem Fall ist es jedoch vorteilhaft, wenn die koaxial angeordneten Leiterrohre, genauso wie in F i g. 1 dargestellt durch eine Zwischenlage aus kaltvulkanisierendem Silikonkautschuk voneinander Isoliert sind und wenn das innere Leiterrohr mit einem Pfropfen aus kaltvulkanisierendem Silikonkautschuk gasdicht verschlossen ist.

Mit Vorteil ist die F.rfindung auch auf eine Durchführung in der Wand eines Gefäßes zum Zonenschmelzen anwendbar, in der eine aus zwei drahiförmigen Teilleitern bestehende Stromzuführung angeordnet ist. in I" i g. 2 ist eine derartige Durchführung 11.) in einem Ausschnitt 11 aus der Wand eines Gefäßes einer Vorrichtung /um Zonenschmelzen eines 'xistalliinen Körpers dargestellt. Die beiden Teilleiter der Stromzuführung sind zwei Kupferdrähte 12. Am oberen Ende A der Kupferdrahte 12 ist eine nicht dargestellte Stromquelle, beispielsweise ein Hochfrequenzgenerator, angeschlossen, wahrend das untere F-iide /imit einer nicht dargestellten Heizeinrichtung /um Beheizen der Schmelz/one verbunden ist. Innerhalb der Durchführung 11a weisen die Gefäßwand 11 und die Oberfläche der Kupferdrähte 12 Überzüge 13 und 15 aus Silikonharz auf. Ferner ist die Durchführung 11a mit kaltvulkanisierendem Kautschuk 14 ausgefüllt. Zwischen dem Silikonkautschuk 14 und den Silikonhar/überzügen 13 und 15 besteht eine gasdichte und haltbare Haftverbindung.

Das Anbringen der Strom/uführungen nach den F i g. 1 und 2 in den Durchführungen der Gefäßwandung gestaltet sich bei Verwendung von kaltvulkanisierendem Silikonkautschuk besonders einfach, da nach dem Anbringen der Silikonharzüberzüge auf den Teilleitern der Stromzuführung und auf der Gefäßwand innerhalb der Durchführung sowohl die Durchführungen als auch die Innenraume der Leilerrohre 26 und 27 in F i g. 1 leicht mit dem anfangs flüssigen Silikonkautschuk, welchem zuvor ein ' '.irier. s. B. der Härter Tder Firma Wacker, zugesetzt wurde, ausgegossen werden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

I 916 318

Patentanspruch:

Stromdurchführung für eine in einem Gefäß einer Vorrichtung zum Zonenschmelzen eines krisiuilinen Körpers befindliche Heizeinrichtung, insbesondere eine Induktionsheizspule, zum Beheizen der Sehmelz/one, bestehend aus mindestens zwei, durch eine Zwischenlage aus elastischem, kaltvulkanisierendem Silikonkautschuk von einander isolierten Teilleitern, die im Falle unverschiebbarer Befestigung auch in die Durchführung mittels Isolierstoff aus elastischem Silikonkautschuk eingesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Silikonkautschuk (24, 28) und der Oberfläche der Teilleiter (26, 27) bzw. der Geläßwand (21) eine gasdichte Haftverbindung aus einem Silikonharz (23, 25,30,31, 32). an dem der Silikonkautschuk haftet (24,28), besteht.