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      研究直拉式單晶爐受力結構分析

      [2014/9/23]

         直拉式單晶爐是采用直拉法(M3)生產無位錯硅單晶的重要設備,目前世界上80%以上的硅單晶錠的生產采用直拉式硅單晶爐"隨著集成電路產業的發展,對設備要求裝料量大于250kg,拉制硅單晶直徑大于300mm(12英寸),因此晶體的生長時間長,通常大于50h,對設備的穩定性要求高,而設備的結構是設備的基礎,其設備的結構和穩定性對整個晶體生長拉晶過程有重要的影響"直拉式單晶爐結構的靜力分析是整個結構分析的基礎。目前最常用也最有效的結構分析方法就是仿真,通過模擬實際工作環境,了解可能出現的結構問題,從而進行改進。而有限元等數值分析理論與計算機結合,出現了一大批可以進行各方面仿真的大型軟件,它們為設計階段進行模擬仿真提供軟件支持。在進行結構分析和設計中,很多時候需要具體部位的宏觀載荷值"通過實驗的方法獲取的宏觀力較為準確,但在受到條件限制而無法通過實驗測出宏觀力時,往往根據材料力學方法,采用估算的方式,將載荷平均或按一定經驗分配來獲得近似結果,導致誤差較大。本文通過仿真分析的方法對直拉式單晶爐部件進行結構分析,采用有限元法的件分析獲得微觀的應力分布,根據微觀應力與宏觀載荷間的關系,從微觀應力理論上準確的計算出宏觀載荷"。

          直拉式單晶爐的基本結構由機架和爐室兩大部分組成,機架作為設備的主體支撐部分,其結構性能十分重要。本文以直拉式單晶爐為研究對象,建立了機架部分的有限元模型,采用軟件對其進行靜力分析,同時利用該分析結果和軟件提供的強大后處理功能,從微觀應力分布中提取計算出底座下各墊鐵的宏觀載荷情況,對單晶爐靜態特性進行判定,為改善其結構性能提供了依據。

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