CN101376242A - 多晶硅破碎用锤 - Google Patents

Abstract

一种多晶硅破碎用锤，具备沿中心线延伸的柄部、在上述柄部的顶端处沿与上述中心线方向交叉方向延伸的头部。上述头部具有：与上述柄部结合的头本体、经由连结轴部与上述头本体的一端连设的打击部、和设置在上述头本体的另一端的配重部。上述头本体、上述连结轴部、上述打击部以及上述配重部由超硬合金一体成形。在上述打击部上形成有成为凸曲面的打击面。

Description

多晶硅破碎用锤

技术领域

本发明涉及一种锤，在将例如用作半导体用硅的原料的多晶硅破碎成适度的大小时采用。

背景技术

作为半导体用的单晶硅晶片的原料，例如，采用十一个九以上的极高的纯度的多晶硅。单晶硅如下地制造，即在坩埚内熔化高纯度的多晶硅，并使用单晶硅的晶种而使单晶硅生长。在此，在制造单晶硅的情况下，作为块状原料的多晶硅的纯度成为问题。因为在单晶硅的制造工序中若有不纯物混入则单晶硅的品质会显著劣化，所以必须尽可能地防止向多晶硅中的不纯物的混入。

高纯度的多晶硅用被称为西门子法的方法来制造，即向配置有硅芯棒的反应炉内供给三氯硅烷(SiHCl₃)气体和氢气，使高纯度的多晶硅析出至硅芯棒上。通过该方法，能够获得直径140mm左右的成为大致圆柱状的多晶硅的硅锭。

将这样做而获得的多晶硅的硅锭，用锤打击而将其破碎，从而获得能够放入上述坩埚内的大小的多晶硅的块。但是，在锤的打击部的硬度较低的情况下，存在打击面磨损而磨损粉混入多晶硅的破碎片中的可能。

因此，在例如特开平06-218677号公报以及特开平10-006242号公报中公开有一种用于多晶硅的破碎的锤，具有硬度较高而不易由于打击而磨损的超硬合金制的打击部。

可是，在上述专利文献中所述的锤中，其打击面设置为比较平坦，因此在打击时有时会将多晶硅破碎的很细碎。为此，存在硅粉末较多地产生、多晶硅的块的成品率降低的问题。此外，形成在打击面的周边部上的角部容易缺损，因此存在在多晶硅的破碎片中混入打击部的碎碴的危险。

此外，与柄部的结合部分的头本体(例如钢制)、和具备打击面的打击部(碳化钨制)分体地形成，因此存在由于冲击导致打击部从头本体分离的可能性。此外，头本体是由与打击部相比硬度较低的材料形成，因此容易在与打击部的接合面处磨损，存在由于该磨损而产生的金属粉混入多晶硅的破碎片中的危险。

发明内容

本发明是鉴于这样的情况而提出的，目的在于提供一种锤，在破碎多晶硅时能够抑制硅粉末的产生，并且能够防止构成锤的部材的碎碴混入多晶硅的破碎片中。

本发明的多晶硅破碎用锤，具备沿中心线延伸的柄部、和在上述柄部的顶端处沿与上述中心线方向交叉的方向延伸的头部。上述头部具有:与上述柄部结合的头本体、经由连结轴部与上述头本体的一端连设的打击部、设置在上述头本体的另一端的配重部。上述头本体、上述连结轴部、上述打击部以及上述配重部由超硬合金一体成形。在上述打击部上形成有呈凸曲面的打击面。

在本发明的多晶硅破碎用锤中，在打击部上，形成有呈凸曲面的打击面，因此在打击多晶硅的结晶体时，打击面相对于结晶体的接触面积较小。为此，不会将多晶硅破碎得很细碎，能够抑制硅粉末的产生。此外，打击部的周边部形成为较圆滑，不存在角部，因此能够防止打击部的缺损。

此外，头本体、连结轴部、打击部以及配重部由超硬合金一体成形，因此头部不会由于打击的冲击而缺损，能够防止金属粉的产生。

在本发明的多晶硅破碎用锤中，上述打击面的曲率半径R优选为5毫米以上30毫米以下。

若打击面的曲率半径包含在5毫米以上30毫米以下的范围内，则不会将多晶硅破碎得很细碎。由此，能够抑制不能作为单晶硅晶片的原料而使用的硅粉末的产生，能够提高生产性。

在本发明的多晶硅破碎用锤中，上述打击部呈半球形，上述连结轴部的直径优选比呈半球形的上述打击部的直径小。与打击部相比小径的连结轴部夹在打击部和头本体之间，因此锤的重心配置在靠近打击部处。由此，能够用较小的力获得较大的打击力，能够效率良好地进行多晶硅的破碎。

此外，打击部呈半球形，因此打击部的周边部圆滑地形成，不存在角部，因此能够可靠地防止打击部的缺损。即使锤相对于多晶硅的打击角度倾斜，打击面也与多晶硅可靠地接触，因此能够将多晶硅破碎。

在本发明的多晶硅破碎用锤中，在将从上述柄部的上述中心线到上述打击面的顶部的距离作为L1、将从上述中心线到上述配重部的端面的距离作为L2时，优选L1/L2是1以上2以下。L1/L2包含在1以上2以下的范围内时，锤的重心配置在靠近打击部处。由此，能够用较小的力获得较大的打击力。此外，从柄部的中心线到打击面的顶部确保适当的距离，因此能够防止握持柄部的手与多晶硅干涉，能够简单地进行多晶硅的破碎。

在本发明的多晶硅破碎用锤中，优选上述柄部由木材成形，且在上述柄部上外嵌由合成树脂构成的保护筒。若柄部由木材成形，则锤轻量化，使用变得容易。此外，在柄部上外嵌有由合成树脂构成的保护筒，因此即使多晶硅与柄部碰撞，木材也不会缺损。因而，能够防止木片混入多晶硅的破碎片中。

在本发明的多晶硅破碎用锤中，也可在上述配重部上形成第二打击面。不仅是打击部的打击面，还能够用配重部的第二打击面打击多晶硅。由此，能够与需要破碎的结晶体的形状和要获得的块的大小等对应而分开使用两个的打击面，能够将多晶硅效率良好地破碎。

根据本发明的多晶硅破碎用锤，在破碎多晶硅时能够抑制硅粉末的产生。进而，能够防止锤的部件的碎碴混入多晶硅的破碎片中。

附图说明

图1是表示本发明的多晶硅破碎用锤的第一的实施方式的侧视图。

图2是表示本发明的多晶硅破碎用锤的第一的实施方式的俯视图。

图3是表示本发明的多晶硅破碎用锤的第二的实施方式的侧视图。

图4是表示本发明的多晶硅破碎用锤的第二的实施方式的俯视图。

具体实施方式

(第一实施方式)

本实施方式的多晶硅破碎用锤10，用于将利用西门子法制造的呈直径140mm左右的大致圆柱状的多晶硅的结晶体破碎从而获得块状的多晶硅。

如图1以及图2所示，锤10具有:形成为笔直的棒状的柄部11、和在柄部11的顶端(在图1中的上端)处沿与柄部11的中心线C交叉的方向(在图1中的左右方向)的轴线L延伸的头部12。在本实施方式中，头部12沿相对中心线C正交的方向延伸。即中心线C与轴线L正交。

柄部11由木材成形，柄部11的与中心线C正交的剖面成为大致椭圆形。柄部11如图1所示，以椭圆形的上述剖面的长轴随着朝向柄部11的顶端而逐渐变短的方式形成。此外，柄部11的顶端部分11A，以呈椭圆形的上述剖面的长轴以及短轴随着朝向柄部11的顶端而逐渐变小的方式形成为锥状。柄部11的顶端部分11A的锥角是大约4°。此外，在柄部11上外嵌有由合成树脂构成的保护筒19。

头部12具备:与柄部11结合的头本体13、经由连结轴部14与头本体13的一端侧(在图1、图2中的左侧)连设的打击部15、设置在头本体13的另一端侧(在图1、图2中的右侧)的配重部16。头本体13、连结轴部14、打击部15以及配重部16由以碳化钨为主成分的超硬合金一体成形。

头本体13呈沿头部12的轴线L延伸的圆筒状，相对于轴线L正交地形成有能够将柄部11的顶端部分11A装入的安装孔13A。安装孔13A以仿形柄部11的顶端部分11A的锥形状的方式形成，一方的开口部(在图1中的上侧开口部)的开口面积比另一方的开口部(在图1中的下侧开口部)的开口面积小。

配重部16呈沿与头本体13同轴方向延伸的大致圆柱状，配重部16的直径比头本体13的直径小。头本体13和配重部16的连接部分形成为圆凹曲面状。此外，配重部16的端面的周边部形成为圆凸曲面状。进而，在配重部16的端面上，开口有沿轴线L延伸的固定孔16A。固定孔16A形成为到达头本体13的一端。

连结轴部14呈沿与头本体13同轴(轴线L)方向延伸的大致圆柱状，连结轴部14的直径比头本体13的直径小。在本实施方式中，连结轴部14的直径和配重部16的直径相同，连结轴部14和头本体13的连接部分，形成为圆凹曲面状。

在连结轴部14上，设置有呈半球形的打击部15。在打击部15上，形成有呈半球面状的打击面15A。在此，打击面15A的曲率半径R可以包含在5mm以上30mm以下的范围内。在本实施方式中，曲率半径R是11mm。

此外，连结轴部14的直径D比打击面15A的直径，即2R小。在此，连结轴部14的直径D可以包含在0.6R以上不满2R的范围内。在本实施方式中，连结轴部14的直径D是1.28R。进而，连结轴部14与打击部的连设部分形成为圆凹曲面状。

柄部11的顶端部分11A的靠近柄部11的顶端的大致一半，嵌入到设置在头本体13上的安装孔13A内，由此柄部11和头部12结合。在柄部11的顶端部分11A的靠近柄部11的基端的大概一半上，覆盖有保护筒19。在此，在将从柄部11中心线C到打击面15A的顶部的距离作为L1、将从中心线C到配重部16的端面的距离作为L2时，L1/L2的值可以包含在1以上2以下的范围内。在本实施方式中，L1/L2的值是1.22。

在本实施方式的锤10中，通过用本实施方式的锤10的打击面15A碰撞呈大致圆柱状的多晶硅的结晶体，多晶硅的结晶体被破碎，获得被称为大块的多晶硅的块。

根据本实施方式的锤10，具备头本体13、连结轴部14、打击部15以及配重部16的头部12，由超硬合金一体成形，因此不会由于打击的冲击而导致头部12缺损，能够防止金属粉的产生。由此，能够防止不纯物混入多晶硅的破碎片中。

此外，在打击部15上形成有呈半球面状的打击面15A，因此打击多晶硅的结晶体时，打击面15A相对于结晶体的接触面积较小。为此，不会将多晶硅破碎得很细碎，能够抑制硅粉末的产生。此外，半球面状的打击面15A的周边部圆滑地形成，不存在角部，因此不会由于打击的冲击而导致头部12缺损，能够防止金属粉的产生。

此外，连结轴部14的直径D比呈半球面状的打击面15A的直径小，因此锤10的重心配置在打击部15附近。由此，能够用较小的力获得较大的打击力，能够效率良好地进行多晶硅的破碎。

进而，柄部11由木材成形，因此锤10轻量化，使用变得容易。此外，在柄部11上外嵌有由合成树脂构成的保护筒19，因此即使多晶硅与柄部11碰撞，木材也不会缺损。因而，能够防止木片混入多晶硅的破碎片中。

此外，L1/L2的值包含在1以上2以下的范围内(在本实施方式中L1/L2＝1.22)，因此锤10的重心配置在打击部15附近。由此，能够用较小的力获得较大的打击力。此外，从柄部11中心线C到打击面15A的顶部确保适当的距离，因此能够防止握持柄部11的手与多晶硅干涉，能够简单地进行多晶硅的破碎。

进而，在本实施方式中，头部12之中打击部15与连结轴部14的连设部分、头本体13与配重部16以及连结轴部14的连设部分、以及配重部16的端面的周边以圆曲面形成，因此能够防止头部12的缺损。

(实施例)

测定破碎多晶硅时的由打击面15A的曲率半径R的大小导致的影响后，获得以下的表中表示的结果。

使用打击面的曲率半径不同的多个锤，一天各六小时而在二十天中进行下述作业，即将直径130mm的多晶硅的结晶体破碎为最大长度在5mm以上12mm以下的块。在完成了20天的作业后，将成为最大长度在5mm以下的小片作为硅损耗，对于每个使用的锤，记录硅损耗的量、以及整体的生产量(适合的大小的块的量)，并且观察锤的打击面周边的状态。

 

曲率半径(R)	3	7	11	17	27	45	平坦
								硅损耗	8.2	4.8	4.1	5.2	5.6	10.3	12.4
生产量	93	98	100	103	105	104	102
								打击面周边	无缺损	无缺损	无缺损	无缺损	无缺损	无缺损	有缺损

在上述的表中，曲率半径的单位是mm(毫米)。此外，关于生产量，将打击面的曲率半径R＝11的情况作为100，用其相对量进行表示。

此外，硅损耗的量，用[{(破碎前的硅重量)-(破碎后的硅重量)}/(破碎前的硅重量)]*100(％)表示。

从上述的表看出，在打击面平坦的锤的情况下，在打击面上产生缺损，存在金属的碎碴混入多晶硅中的可能性。在打击面是凸曲面的锤的情况下，没有发现打击面的缺损。但是，尽管是打击面是凸曲面的锤，曲率半径R是3mm的情况，以及曲率半径是45mm的情况，与其他的曲率半径的锤相比硅损耗增多。这是因为若曲率半径过大，则打击面大体上成为平坦，硅被粉碎而硅损耗增加。另一方面，若曲率半径过小，则打击面突出。若用打击面突出的锤打击结晶体，则能量集中在打击面的顶端，由于每次的打击导致的损耗减少。与此相反，推测由于锤重量的降低而会导致破碎效率的降低。其结果，打击次数增多从而损耗增加，进而生产量也降低。

由该测定结果，优选打击面15A的曲率半径R包含在5mm以上、30mm以下的范围内。而且，最佳的曲率半径R是11mm。

(第二实施方式)

如图3以及图4所示，本实施方式的多晶硅破碎用锤20具有形成为笔直的棒状的柄部21、和在柄部21的顶端(在图3中的上端)沿与柄部21的中心线C交叉的方向(在图3中的左右方向)延伸的头部22。

柄部21由木材成形，柄部21的与中心线C正交的剖面成为大致椭圆形。柄部21如图3所示，以呈椭圆形的上述剖面的长轴随着朝向柄部21的顶端而逐渐变短的方式形成。此外，柄部21的顶端部分21A以呈椭圆形的上述剖面的长轴以及短轴随着朝向柄部11的顶端而逐渐变小的方式形成为锥状。柄部21的顶端部分21A的锥角是大约2°。此外，在柄部21上外嵌有由合成树脂构成的保护筒29。

头部22具备:与柄部21结合的头本体23、经由连结轴部24与头本体23的一端侧(在图3、图4中的左侧)连设的打击部25、设置在头本体23的另一端侧(在图3、图4中的右侧)的配重部26。

在本实施方式中，在配重部26上设置有第二打击部27以及第二打击面27A。这些头本体23、连结轴部24、打击部25、配重部26以及第二打击部27由以碳化钨为主成分的超硬合金一体成形。

打击部25呈半球形。在打击部25上形成有呈半球面状的打击面25A。在此，打击面25A的曲率半径R1可以包含在5皿以上30mm以下的范围内。在本实施方式中，曲率半径R1是17.5mm。

此外，连结轴部24的直径D1比打击面25A的直径，即2R1小。在此，连结轴部24的直径D1可以包含在0.6R1以上不满2R1的范围内。在本实施方式中，连结轴部24的直径D1是1.38R1。

设置在配重部26上的第二打击部27也呈半球状。在第二打击部27上形成有呈半球面状的第二打击面27A。在此，第二打击面27A的曲率半径R2包含在5mm以上30mm以下的范围内。在本实施方式中，曲率半径R2是17.5mm。

此外，配重部26的中间部分的直径D2比第二打击面27A的直径，即2R2小。在此，配重部26的直径D2可以包含在0.6R2以上不满2R2的范围内。在本实施方式中，配重部26的直径是1.38R2。

柄部21的顶端部分21A的靠近柄部21的顶端的大概一半，嵌入到设置在头本体23上的安装孔23A内，由此柄部21与头部22结合。在柄部21的顶端部分21A的靠近柄部21的基端的大概一半上，覆盖有保护筒29。在此，在将从柄部21的中心线C到打击面25A的顶部的距离作为L1、将从中心线C到在配重部26上设置的第二打击面27A的顶部的距离作为L2时，L1/L2的值可以包含在1以上2以下的范围内。在本实施方式中，L1/L2的值是1.32。

根据本实施方式的锤20，在配重部26上形成有第二打击面27A，因此不仅是打击部25的打击面25A，也能够通过第二打击面27A打击多晶硅。由此，能够对应需要破碎的结晶体的形状、要获得的块的大小等而分别使用两个打击面25A、27A，能够效率良好地破碎多晶硅。例如，优选在想给予结晶体较大冲击的情况下采用离柄部21的中心线C较远的打击面25A而进行打击，而在希望正确地打击应该给予冲击的位置的情况下采用离柄部21的中心线C较近的第二打击面27A。

以上，说明了本发明的多晶硅破碎用锤的几个的实施方式，但本发明并不限定于此，能够在不脱离其发明的技术的思想的范围内适当变更。

例如，在上述实施方式中，柄部由木材成形，但柄部也可以由塑料等的其他材料成形。此外，对于柄部和头部的结合，也可以使用结合销。

此外，在上述实施方式中，柄部的长度方向与头部的延伸方向正交，但柄部的长度方向也可以相对于头部的延伸方向斜向地交叉。

进而，在上述实施方式中，打击面成为半球面状，但只要是凸曲面状即可。

Claims (6)

1.一种多晶硅破碎用锤，具备棒状的柄部、和在上述柄部的顶端处沿与该柄部中心线交叉的方向延伸的头部，

上述头部具有:与上述柄部结合的头本体、经由连结轴部与上述头本体的一端连设的打击部、和设置在上述头本体的另一端的配重部，

上述头本体、上述连结轴部、上述打击部以及上述配重部由超硬合金一体成形，

在上述打击部上形成有呈凸曲面的打击面。

2.如权利要求1所述的多晶硅破碎用锤，上述打击面的曲率半径R为5毫米以上30毫米以下。

3.如权利要求1所述的多晶硅破碎用锤，上述打击部呈半球形，上述连结轴部的直径比呈半球形的上述打击部的直径小。

4.如权利要求1所述的多晶硅破碎用锤，在将从上述柄部的上述中心线到上述打击面的顶部的距离作为L1、将从上述中心线到上述配重部的端面的距离作为L2时，L1/L2为1以上2以下。

5.如权利要求1所述的多晶硅破碎用锤，上述柄部由木材成形，在上述柄部上外嵌有由合成树脂构成的保护筒。

6.如权利要求1所述的多晶硅破碎用锤，在上述配重部上形成有第二打击面。

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