一種用于單晶硅截斷機的晶托裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種用于單晶硅截斷機的晶托裝置，包括晶托框架、安裝于晶托框架底部的滾輪組件，所述晶托裝置還包括安裝于晶托框架上的單棒夾具組件和單棒定中心組件，所述晶托框架上還安裝有直線導軌、齒條、接料盒以及用于密封防護的防護罩和不銹鋼防護板。本實用新型通過單棒定中心組件和單棒夾具組件自適應(yīng)單晶硅棒的不同直徑變化，并對單晶硅棒進行軸向定位和可靠支撐；保證了切割完成后單晶硅棒在晶托裝置上的穩(wěn)定性，避免了因切割完畢后單晶硅棒的位移引起切割效率及質(zhì)量問題；此外，本實用新型還進行了密封防護設(shè)置，避免了切割硅粉等雜物的堵塞，保證了晶托裝置的使用壽命及可靠性。
【專利說明】
一種用于單晶硅截斷機的晶托裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及晶硅切割技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于單晶硅截斷機的晶托裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]單晶硅的制法通常是先制得多晶硅或無定形硅，然后用直拉法或懸浮區(qū)熔法從熔體中生長出棒狀單晶硅。熔融的單質(zhì)硅在凝固時硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向相同的晶粒，則這些晶粒平行結(jié)合起來便結(jié)晶成單晶硅。單晶硅也稱硅單晶，是電子信息材料和光伏行業(yè)中最基礎(chǔ)性材料，屬半導體材料類。單晶硅已滲透到國民經(jīng)濟和國防科技中各個領(lǐng)域。
[0003]傳統(tǒng)單晶硅的截斷采用帶鋸法進行切割，由于切割刀具的厚度問題以及單晶硅棒直徑一致性比較差，通常的夾具出現(xiàn)了切割過程中單晶棒夾持不牢靠，從而導致了切割效率的低下、切割容易出現(xiàn)崩邊、切割垂直度差的問題。出現(xiàn)上述問題的主要因素由于單晶硅直徑的一致性較差，在切割過程中由于晶棒裝夾定位不好的原因，沒有有效的定中心裝置和晶棒支撐裝置，產(chǎn)生了切割偏移，致使切割完成后，切割絲不容易從晶棒中退出，而且切割后晶棒端面質(zhì)量較差，影響了切割效率及切割質(zhì)量等。
[0004]中國專利文獻中，公開號CN201800144U、名稱是一種用于切斷單晶硅棒料的組合夾具(參見該申請說明書【具體實施方式】部分)，公開了一種用于切斷單晶硅棒料的組合夾具，設(shè)置在帶鋸切割機工作臺上，它由分別位于帶鋸兩側(cè)的夾卡裝置和扶正裝置組成，所述夾卡裝置由導軌、滑塊和三組并列的夾緊機構(gòu)組成，其中導軌與工作臺托板固定，滑塊與導軌滑動連接，夾緊機構(gòu)位于滑塊上，所述扶正裝置由兩組并列的扶正機構(gòu)組成。該現(xiàn)有技術(shù)通過夾卡裝置和扶正裝置采用三個氣缸對單晶硅料在三個方向均壓夾持，解決了夾具因固定方式不妥而造成的切割面掰斷裂痕及垂直度誤差問題，但是操作復雜、成本較高，無法將單晶硅棒進行準確定位并進行可靠裝夾，也無法對夾具進行自適應(yīng)調(diào)整，而且截斷后由于夾具支撐不好容易導致單晶硅棒產(chǎn)生位移，影響了切割效率和質(zhì)量問題。
[0005]因此，為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，研究一種操作簡單、成本較低、且能夠自適應(yīng)單晶硅棒的不同直徑變化進行調(diào)整，同時實現(xiàn)多個刀口進行切割的單晶硅截斷機的晶托裝置已成為亟待完成的一項重要任務(wù)。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型解決的技術(shù)問題是提供一種用于單晶硅截斷機的晶托裝置，目的是通過單棒定中心組件自適應(yīng)單晶娃棒的不同直徑變化，從而將娃棒進行準確定位；當單棒定中心組件固定住單晶硅棒后，依靠單棒夾具組件支撐單晶硅棒并鎖緊固定，保證了單晶硅棒在晶托裝置上的支撐剛性，從而保證了切割完成后單晶硅棒的穩(wěn)定性，避免了因切割完畢后單晶硅棒的位移引起切割效率及質(zhì)量問題；本實用新型是基于市場上較長的單晶硅棒，可對約4.5米的單晶硅棒進行定位夾緊，同時實現(xiàn)一次進行多個刀口的切割，操作簡單方便，提高了切割效率。
[0007]本實用新型的技術(shù)方案為:
[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種用于單晶硅截斷機的晶托裝置，包括晶托框架、安裝于晶托框架底部的滾輪組件，所述晶托裝置還包括安裝于晶托框架上的單棒夾具組件和單棒定中心組件，所述晶托框架上還安裝有直線導軌、齒條、接料盒以及用于密封防護的防護罩和不銹鋼防護板，所述單棒夾具組件和單棒定中心組件通過安裝在直線導軌上的滑塊橫向移動。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型通過單棒定中心組件以適應(yīng)單晶硅棒的不同直徑變化，并且在單棒定中心組件自適應(yīng)調(diào)整完畢后，通過單棒夾具組件提高單晶硅棒支承剛性，保證了切割完畢后單晶硅棒的穩(wěn)定性，避免切割完成后單晶硅棒的下落或位移，保證了切割質(zhì)量、降低了切割損耗成本、提高了加工效率;而且通過設(shè)置防護罩和不銹鋼防護板可實現(xiàn)晶托內(nèi)部的有效防護，避免硅粉或雜物進入到晶托裝置內(nèi)。
[0010]所述單棒定中心組件包括定中心移動單元、夾緊單元和用于密封防護的風琴式伸縮防護罩;單棒定中心組件通過定中心移動單元實現(xiàn)單棒定中心組件的左右移動，并通過夾緊單元實現(xiàn)對單晶硅棒的夾緊功能，避免單晶硅棒出現(xiàn)松動，通過單棒定中心組件可針對單晶硅棒的不同直徑變化進行自適應(yīng)調(diào)整從而實現(xiàn)定中心功能，此外，設(shè)置在單棒定中心組件中的風琴式伸縮防護罩與單棒定中心組件周圍的不銹鋼防護板構(gòu)成防護網(wǎng)，避免硅粉或雜物進入到單棒定中心組件中，影響使用壽命。
[0011]所述定中心移動單元包括滑動底座、安裝在滑動底座上且與直線導軌上的滑塊固定連接的連接板、安裝在滑動底座上的轉(zhuǎn)軸固定座、可轉(zhuǎn)動安裝在轉(zhuǎn)軸固定座上的轉(zhuǎn)軸、安裝在轉(zhuǎn)軸的一端并與晶托框架上的齒條相配合的齒輪、以及安裝在轉(zhuǎn)軸另一端的手輪;定中心移動單元可以實現(xiàn)定中心組件的左右移動;在放置單晶硅棒時，通過搖動定中心移動單元中的手輪帶動轉(zhuǎn)軸和齒輪轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)單棒定中心組件在晶托框架上的直線導軌上的橫向移動。
[0012]所述夾緊單元包括安裝在滑動底座上的定中心支座、安裝在定中心支座上的定中心絲杠和兩根直線軸承單元、與定中心絲杠和兩根直線軸承單元相連接的定中心支撐板、以及安裝在定中心支撐板上的定中心卡爪，所述定中心絲杠的一端伸出定中心支座固定連接有手輪;所述定中心絲杠一端為左旋，另一端為右旋，當單棒定中心組件移動到所需位置后，通過搖動夾緊單元中的手輪帶動定中心絲杠轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動絲杠時，使得兩對應(yīng)的定中心支撐板和定中心卡爪對稱移動，卡住放置在定中心卡爪內(nèi)的單晶娃棒并自動鎖住，避免出現(xiàn)松動，從而實現(xiàn)單晶硅棒的夾緊與松動。
[0013]所述單棒夾具組件包括V型底座、安裝在V型底座上的四組新浮動支撐單元、安裝在V型底座上且與直線導軌上的滑塊固定連接的連接板、安裝在V型底座上的轉(zhuǎn)軸固定座、可轉(zhuǎn)動安裝在轉(zhuǎn)軸固定座上的轉(zhuǎn)軸、安裝在轉(zhuǎn)軸的一端并與晶托框架上的齒條相配合的齒輪、以及安裝在轉(zhuǎn)軸另一端的手輪;待單晶硅棒完成定中心后，通過轉(zhuǎn)動單棒夾具組件中的手輪帶動轉(zhuǎn)軸和齒輪轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)單棒夾具組件在晶托框架上的直線導軌上的橫向移動，當移動到所需位置時，通過程序控制四組新浮動支撐單元來實現(xiàn)單晶硅棒定中心后的支撐鎖緊，保證單晶硅棒在晶托裝置上的支撐剛性;單棒定中心組件和單棒夾具組件都是通過手輪操作，可以快速、方便、準確的實現(xiàn)定位夾緊功能。
[0014]所述新浮動支撐單元通過支撐法蘭與V型底座固定連接，支撐法蘭通過螺釘與V型底座固定連接，新浮動支撐單元包括鎖緊氣缸、與鎖緊氣缸相連接的支撐塊、以及設(shè)置在支撐塊上的墊塊，所述支撐法蘭與支撐塊之間還設(shè)置有環(huán)形風琴式伸縮防護罩;通過程序控制四組新浮動支撐單元支撐住單晶硅棒且均勻分布支撐單晶硅棒的重量，由鎖緊氣缸帶動支撐塊和墊塊頂起并支撐住單晶硅棒，使墊塊與單晶硅棒接觸，可自適應(yīng)單晶硅棒的不同直徑變化;當頂?shù)胶线m位置后再由程序控制鎖定支撐塊，保持住單棒夾具組件的支撐剛性，避免在切割完成后單晶硅棒產(chǎn)生位置移動或下墜，影響切割效率和切割質(zhì)量問題;所述環(huán)形風琴式伸縮防護罩的一端固定在支撐法蘭的安裝面上，另一端固定在支撐塊的安裝面上，設(shè)置防護罩可有效避免切割過程中的硅粉或雜物進入到新浮動支撐單元內(nèi)，保證單棒夾具組件的使用壽命和可靠性。
[0015]所述晶托裝置包括三組單棒定中心組件和至少六組單棒夾具組件;三組單棒定中心組件和至少六組單棒夾具組件在晶托框架上對稱分布，可實現(xiàn)較長約4.5米的單晶硅棒定中心和固定功能，從而保證單晶硅棒支撐的均勻性，并且滿足單晶硅棒一次性進行多個刀口的同時切割。
[0016]所述夾緊單元包括兩組定中心卡爪。
[0017]所述接料盒安裝于晶托框架的兩側(cè);所述晶托框架的兩側(cè)分別安裝有接料盒，用于盛裝切割完成后下墜的晶棒邊緣棒料，接料盒為插拔式安裝且可在單棒定中心組件和單棒夾具組件上切換安裝。
[0018]所述晶托框架的兩側(cè)還分別安裝有移動限位塊，晶托框架的外側(cè)還設(shè)有數(shù)個推拉把手和數(shù)個用于固定晶托裝置的固定座；移動限位塊用于定位放置單晶硅棒后的晶托裝置，通過推拉把手將晶托裝置推至所需位置，并通過固定座進行固定。
[0019]本實用新型的技術(shù)效果為:
[0020]本實用新型提供了一種用于單晶硅截斷機的晶托裝置，通過單棒定中心組件自適應(yīng)單晶硅棒的不同直徑變化，并對單晶硅棒進行軸向定位；當單棒定中心組件固定住單晶硅棒后，依靠單棒夾具組件支撐單晶硅棒并鎖緊固定，保證了切割完成后單晶硅棒在晶托裝置上的穩(wěn)定性，避免了因切割完畢后單晶硅棒的位移引起切割效率及質(zhì)量問題;本實用新型是基于市場上較長約4.5米的單晶硅棒進行多個刀口的同時切割，操作簡單方便，提高了切割效率。此外，本實用新型還進行了密封防護設(shè)置，通過防護罩和不銹鋼防護板進行防護，避免了切割硅粉等雜物的堵塞，保證了晶托裝置的使用壽命及可靠性。
【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型用于單晶硅截斷機的晶托裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2為圖1的A部放大圖。
[0023]圖3為本實用新型單棒定中心組件結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖4為本實用新型單棒夾具組件結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖5為本實用新型新浮動支撐單元結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合【附圖說明】本實用新型的【具體實施方式】:
[0027]如圖1-圖2所示，本實用新型提供了一種用于單晶硅截斷機的晶托裝置，包括晶托框架1、安裝于晶托框架I底部的滾輪組件，所述晶托裝置還包括安裝于晶托框架I上的三組單棒夾具組件5和至少六組單棒定中心組件4，本實施例中的晶托裝置優(yōu)選的包括三組單棒定中心組件4和六組單棒夾具組件5，所述晶托框架I上還安裝有直線導軌2、齒條3、接料盒25以及用于密封防護的防護罩6和不銹鋼防護板，所述單棒夾具組件5和單棒定中心組件4通過安裝在直線導軌2上的滑塊橫向移動;所述接料盒25安裝于晶托框架I的兩側(cè)，用于盛裝切割完成后下墜的晶棒邊緣棒料，接料盒25為插拔式安裝且可在單棒定中心組件4和單棒夾具組件5上切換安裝;所述晶托框架I的兩側(cè)分別安裝有移動限位塊28，用于定位放置單晶硅棒后的晶托裝置;所述晶托框架I的外側(cè)還設(shè)有數(shù)個推拉把手7和數(shù)個用于固定晶托裝置的固定座8;通過推拉把手7將晶托裝置推至所需位置，并通過固定座8進行固定。晶托裝置中的三組單棒定中心組件4和六組單棒夾具組件5在晶托框架I上對稱分布，可實現(xiàn)較長約4.5米的單晶硅棒定中心和固定功能，從而保證單晶硅棒支撐的均勻性，并且滿足單晶硅棒一次性進行多個刀口的同時切割。
[0028]如圖3所示，單棒定中心組件4包括定中心移動單元、夾緊單元和用于密封防護的風琴式伸縮防護罩16;單棒定中心組件4通過定中心移動單元實現(xiàn)單棒定中心組件4的左右移動，并通過夾緊單元實現(xiàn)對單晶硅棒的夾緊功能，避免單晶硅棒出現(xiàn)松動，通過單棒定中心組件4可針對單晶硅棒的不同直徑變化進行自適應(yīng)調(diào)整從而實現(xiàn)定中心功能，此外，設(shè)置在單棒定中心組件4中的風琴式伸縮防護罩16與單棒定中心組件4周圍的不銹鋼防護板構(gòu)成防護網(wǎng)，避免硅粉或雜物進入到單棒定中心組件中，影響使用壽命。所述定中心移動單元包括滑動底座9、安裝在滑動底座9上且與直線導軌2上的滑塊固定連接的連接板10、安裝在滑動底座9上的轉(zhuǎn)軸固定座26、可轉(zhuǎn)動安裝在轉(zhuǎn)軸固定座26上的轉(zhuǎn)軸12、安裝在轉(zhuǎn)軸12的一端并與晶托框架I上的齒條3相配合的齒輪11、以及安裝在轉(zhuǎn)軸12另一端的手輪17;定中心移動單元可以實現(xiàn)單棒定中心組件4的左右移動;在放置單晶硅棒時，通過搖動定中心移動單元中的手輪17帶動轉(zhuǎn)軸12和齒輪11轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)單棒定中心組件4在晶托框架I上的直線導軌2上的橫向移動。所述夾緊單元包括安裝在滑動底座9上的定中心支座13、安裝在定中心支座13上的定中心絲杠15和兩根直線軸承單元、與定中心絲杠15和兩根直線軸承單元相連接的定中心支撐板27、以及安裝在定中心支撐板27上的定中心卡爪14，所述定中心絲杠15的一端伸出定中心支座13固定連接有手輪17。當單棒定中心組件4移動到所需位置后，通過搖動夾緊單元中的手輪17帶動定中心絲杠15轉(zhuǎn)動，使得兩對應(yīng)的定中心支撐板27和定中心卡爪14相互往中間移動，卡住放置在定中心卡爪14內(nèi)的單晶硅棒并自動鎖住，避免出現(xiàn)松動，從而實現(xiàn)單晶硅棒的夾緊與松動。
[0029]如圖4所示，單棒夾具組件5包括V型底座18、安裝在V型底座18上的四組新浮動支撐單元19、安裝在V型底座18上且與直線導軌2上的滑塊固定連接的連接板10、安裝在V型底座18上的轉(zhuǎn)軸固定座26、可轉(zhuǎn)動安裝在轉(zhuǎn)軸固定座26上的轉(zhuǎn)軸12、安裝在轉(zhuǎn)軸12的一端并與晶托框架I上的齒條3相配合的齒輪11、以及安裝在轉(zhuǎn)軸12另一端的手輪17;待單晶硅棒完成定中心后，通過轉(zhuǎn)動單棒夾具組件5中的手輪17帶動轉(zhuǎn)軸12和齒輪11轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)單棒夾具組件5在晶托框架I上的直線導軌2上的橫向移動，當移動到所需位置時，通過程序控制四組新浮動支撐單元19來實現(xiàn)單晶硅棒定中心后的支撐鎖緊，保證單晶硅棒在晶托裝置上的支撐剛性。
[0030]如圖5所示，新浮動支撐單元通過支撐法蘭21與V型底座固定連接，支撐法蘭21通過螺釘與V型底座固定連接，新浮動支撐單元包括鎖緊氣缸20、與鎖緊氣缸20相連接的支撐塊22、以及設(shè)置在支撐塊22上的墊塊23，所述支撐法蘭21與支撐塊22之間還設(shè)置有環(huán)形風琴式伸縮防護罩24;通過程序控制四組新浮動支撐單元支撐住單晶硅棒且均勻分布支撐單晶硅棒的重量，由鎖緊氣缸20帶動支撐塊22和墊塊23頂起并支撐住單晶硅棒，使墊塊23與單晶硅棒接觸，可自適應(yīng)單晶硅棒的不同直徑變化；當頂?shù)胶线m位置后再由程序控制鎖定支撐塊22，保持住單棒夾具組件5的支撐剛性，避免在切割完成后單晶硅棒產(chǎn)生位置移動或下墜，影響切割效率和切割質(zhì)量問題;所述環(huán)形風琴式伸縮防護罩24的一端固定在支撐法蘭21的安裝面上，另一端固定在支撐塊22的安裝面上，設(shè)置防護罩可有效避免切割過程中的硅粉或雜物進入到新浮動支撐單元內(nèi)，保證單棒夾具組件的使用壽命和可靠性。
【主權(quán)項】
1.一種用于單晶硅截斷機的晶托裝置，包括晶托框架、安裝于晶托框架底部的滾輪組件，其特征在于:所述晶托裝置還包括安裝于晶托框架上的單棒夾具組件和單棒定中心組件，所述晶托框架上還安裝有直線導軌、齒條、接料盒以及用于密封防護的防護罩和不銹鋼防護板，所述單棒夾具組件和單棒定中心組件通過安裝在直線導軌上的滑塊橫向移動。2.如權(quán)利要求1所述的用于單晶硅截斷機的晶托裝置，其特征在于:所述單棒定中心組件包括定中心移動單元、夾緊單元和用于密封防護的風琴式伸縮防護罩。3.如權(quán)利要求2所述的用于單晶硅截斷機的晶托裝置，其特征在于:所述定中心移動單元包括滑動底座、安裝在滑動底座上且與直線導軌上的滑塊固定連接的連接板、安裝在滑動底座上的轉(zhuǎn)軸固定座、可轉(zhuǎn)動安裝在轉(zhuǎn)軸固定座上的轉(zhuǎn)軸、安裝在轉(zhuǎn)軸的一端并與晶托框架上的齒條相配合的齒輪、以及安裝在轉(zhuǎn)軸另一端的手輪。4.如權(quán)利要求2所述的用于單晶硅截斷機的晶托裝置，其特征在于:所述夾緊單元包括安裝在滑動底座上的定中心支座、安裝在定中心支座上的定中心絲杠和兩根直線軸承單元、與定中心絲杠和兩根直線軸承單元相連接的定中心支撐板、以及安裝在定中心支撐板上的定中心卡爪，所述定中心絲杠的一端伸出定中心支座固定連接有手輪。5.如權(quán)利要求1所述的用于單晶硅截斷機的晶托裝置，其特征在于:所述單棒夾具組件包括V型底座、安裝在V型底座上的四組新浮動支撐單元、安裝在V型底座上且與直線導軌上的滑塊固定連接的連接板、安裝在V型底座上的轉(zhuǎn)軸固定座、可轉(zhuǎn)動安裝在轉(zhuǎn)軸固定座上的轉(zhuǎn)軸、安裝在轉(zhuǎn)軸的一端并與晶托框架上的齒條相配合的齒輪、以及安裝在轉(zhuǎn)軸另一端的手輪。6.如權(quán)利要求5所述的用于單晶硅截斷機的晶托裝置，其特征在于:所述新浮動支撐單元通過支撐法蘭與V型底座固定連接，支撐法蘭通過螺釘與V型底座固定連接，新浮動支撐單元包括鎖緊氣缸、與鎖緊氣缸相連接的支撐塊、以及設(shè)置在支撐塊上的墊塊，所述支撐法蘭與支撐塊之間還設(shè)置有環(huán)形風琴式伸縮防護罩。7.如權(quán)利要求1所述的用于單晶硅截斷機的晶托裝置，其特征在于:所述晶托裝置包括三組單棒定中心組件和至少六組單棒夾具組件。8.如權(quán)利要求4所述的用于單晶硅截斷機的晶托裝置，其特征在于:所述夾緊單元包括兩組定中心卡爪。9.如權(quán)利要求1所述的用于單晶硅截斷機的晶托裝置，其特征在于:所述接料盒安裝于晶托框架的兩側(cè)。10.如權(quán)利要求1所述的用于單晶硅截斷機的晶托裝置，其特征在于:所述晶托框架的兩側(cè)還分別安裝有移動限位塊，晶托框架的外側(cè)還設(shè)有數(shù)個推拉把手和數(shù)個用于固定晶托裝置的固定座。
【文檔編號】B28D7/04GK205522035SQ201620055183
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年1月20日
【發(fā)明人】段景波, 解培玉, 崔陳晨, 孫萌, 楊勇, 李 浩, 唐順鋒
【申請人】青島高測科技股份有限公司