CN102240951B - 一种晶体材料磨削机构 - Google Patents

Abstract

一种晶体材料磨削机构，涉及一种晶体材料的加工设备，所述用于固定晶棒的夹持机构(5)设置在磨削晶棒的竖磨削机构和用于磨削晶棒的横磨削机构的一侧；所述用于磨削晶棒的竖磨削机构的磨轮(4)的外缘对应晶棒(7)的轴向中心线，形成晶棒(7)端部面的“U”型切口的结构设置；所述用于磨削晶棒的横磨削机构的所述磨轮(4)外缘垂直于晶棒(7)的轴向中心线；所述用于磨削晶棒的竖磨削机构和磨削晶棒的横磨削机构及进给机构外接控制系统；本发明利用晶棒的磨削晶棒的竖磨削机构和磨削晶棒的横磨削机构进行精确地磨削；本发明实现了稳固的磨削晶棒的目的，有效地提高了晶棒加工的机械化程度，克服了现有技术必须拉制硅芯圆球体的弊端。

Description

一种晶体材料磨削机构

【技术领域】

本发明涉及一种晶体材料的加工设备，具体涉及一种晶体材料磨削机构。

【背景技术】

在使用西门子法生产多晶硅的过程中，硅芯搭接技术是非常重要的一个环节，它主要应用于多晶硅生产的还原反应过程。这个环节的还原反应过程的原理是：所述还原反应是在一个密闭的还原炉中进行的，在装炉前先在还原炉内用硅芯搭接成若干个闭合回路，也就是行话中的“搭桥”；每个闭合回路都由两根竖硅芯和一根横硅芯组成；每一个闭合回路的两个竖硅芯分别接在炉底上的两个电极上，两个电极分别连接直流电源的正负极，向密闭的还原炉内通入氢气和三氯氢硅，然后对硅芯进行加热，加热中一组搭接好的硅芯相当于一个大电阻，进行还原反应；这样，所需的多晶硅就会在硅芯表面生成。

实现上述技术时，通过搭桥技术使一根横硅芯和两根竖硅芯进行联通，本发明人在先申请的中国专利：公开了一种可有效提高接触面积和减小电阻的孔式硅芯搭接方法，该专利提出了一种圆球形硅芯的搭接方法，它是通过在横硅芯两端分别设置硅芯圆球体，并在两个硅芯圆球体的下部分别设置插孔，由竖硅芯上端的插柱与插孔吻配连接，形成提高接触面积和减少电阻的连接方式；但是，在实际应用中发现在横硅芯圆球体上钻孔时往往会造成横硅芯圆球体产生裂纹，甚至发生断裂，成品率相对较低，使得加工成本增加；且在横硅芯两端拉制圆球体也是一个工艺较为复杂且成本较高的工艺过程，这个过程不仅工艺复杂，而且在拉制横硅芯圆球体时一不小心便会出现高频线圈与硅芯接触造成打火现象的发生，甚至造成高频线圈报废，并且影响工艺的进行，必须得停止拉制过程，通过更换高频线圈来进行下一次的拉制过程，这其中停工中的再次开启设备时为防止原料棒在拉制过程中发生氧化，还必须重新更换新的籽晶，同时还要重新对硅芯炉进行抽真空、冲入保护性气体、加热等工艺步骤；所以有必要对于硅芯的搭接方式及其设备进行改进。

参考文献：

中国专利；专利名称、可有效提高接触面积和减小电阻的孔式硅芯搭接方法，公开号、CN101570890A，公开日、2009年11月4日。

【发明内容】

为克服背景技术中的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种晶体材料磨削机构，本发明所述的晶体材料磨削机构实现了稳固的磨削晶棒的目的，有效地提高了晶棒加工的机械化程度，克服了现有技术必须拉制硅芯圆球体的弊端。

为了实现所述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种晶体材料磨削机构，包括用于固定晶棒的晶体夹持机构；用于磨削晶棒的竖磨削机构；用于磨削晶棒的横磨削机构；用于晶体夹持机构或横、竖磨削机构的进给机构；所述用于固定晶棒的夹持机构设置在磨削晶棒的竖磨削机构和用于磨削晶棒的横磨削机构的一侧；所述用于磨削晶棒的竖磨削机构设置有轴套，所述轴套通过轴套固定座A固定在磨头固定板上部面的一边，在轴套的一端设置有磨轮，在轴套的另一端设置有动力机构，所述磨轮的外缘对应晶棒的轴向中心线，形成晶棒端部面的“U”型切口的结构设置；所述用于磨削晶棒的横磨削机构设置有轴套，所述轴套通过轴套固定座B固定在磨头固定板上部面的另一边，在轴套的一端设置有磨轮，在轴套的另一端设置有动力机构，所述磨轮外缘垂直于晶棒的轴向中心线；所述用于磨削晶棒的竖磨削机构和磨削晶棒的横磨削机构及进给机构外接控制系统。

所述的晶体材料磨削机构，所述用于晶体夹持机构或横、竖磨削机构的进给机构包括横向进给机构和纵向进给机构；所述横向进给机构和纵向进给机构设置在磨头固定板或者固定晶棒的夹持机构的下部面。

所述的晶体材料磨削机构，所述用于磨削晶棒的竖磨削机构包括轴套、磨轮、电机、电机安装座、联轴器A、轴承、轴、轴承压盖和轴套固定座A，所述轴套的一端通过电机安装座固定有电机，在轴套的内部设置有轴，所述轴的一端通过联轴器A与电机连接，在轴的两端紧配有轴承，所述轴承的外圈固定在轴套内部的两端，在轴套的另一端设置有轴承压盖和磨轮，所述轴套通过焊接或者铰接的形式固定在轴套固定座A的侧边。

所述的晶体材料磨削机构，所述用于磨削晶棒的横磨削机构包括轴套、磨轮、电机、电机安装座、联轴器A、轴承、轴、轴承压盖和轴套固定座B，所述轴套的一端通过电机安装座固定有电机，在轴套的内部设置有轴，所述轴的一端通过联轴器A与电机连接，在轴的两端紧配有轴承，所述轴承的外圈固定在轴套内部的两端，在轴套的另一端设置有轴承压盖和磨轮，所述轴套通过焊接或者铰接的形式固定在轴套固定座B的上部面。

所述的晶体材料磨削机构，所述用于晶体夹持机构或横、竖磨削机构的横向进给机构包括大安装底板、电机、电机安装座、滑轨、滑轨安装座、轴承座、丝杠、滑块、挡板、减速机、丝母、减速器轴、减速器轴锁紧螺母和联轴器B，所述大安装底板的上部面上设置有至少两个相互平行的滑轨安装座，在滑轨安装座的上部面设置有滑轨，所述滑轨的一端设置有挡板，滑轨与滑块滑配，形成横向进给机构，在滑块的上部面设置有中托盘，在中托盘的下部设置有丝母，所述丝母通过设置在大安装底板上部面的丝杠形成丝接连接，所述丝杠的两端通过轴承座固定在大安装底板上部面，在丝杠的一端设置有减速机，所述减速机安装孔内安装有减速器轴，所述减速器轴通过减速器轴锁紧螺母固定在减速机上，减速器轴的一端通过联轴器B与丝杠连接。

所述的晶体材料磨削机构，所述用于晶体夹持机构或横、竖磨削机构的纵向进给机构包括电机、电机安装座、滑轨、滑轨安装座、轴承座、丝杠、滑块、减速机、丝母、减速器轴、减速器轴锁紧螺母和联轴器B，所述至少两个滑轨安装座固定在中托盘的上部面，在滑轨安装座的上部面设置有滑轨，所述滑轨与滑块滑配，形成纵向进给机构，在滑块的上部面设置有磨头固定板或晶体夹持机构，在磨头固定板或晶体夹持机构的下部面设置有丝母，所述丝母通过设置在中托盘上部面的丝杠形成丝接连接，所述丝杠的两端通过轴承座固定在大安装底板上部面，在丝杠的一端设置有减速机，所述减速机安装孔内安装有减速器轴，所述减速器轴通过减速器轴锁紧螺母固定在减速机上，减速器轴的一端通过联轴器B与丝杠连接。

所述的晶体材料磨削机构，所述大安装底板的下部面连接有至少四个支撑座，在支撑座的下部面连接有机架，在机架的一侧设置有穿线孔。

所述的晶体材料磨削机构，所述控制系统包括控制盒、连接杆和连接杆固定座，所述控制盒通过连接杆和连接杆固定座固定在大安装底板的一侧。

所述的晶体材料磨削机构，所述大安装底板的一侧边安装有水管、水管固定座和传感器固定座，所述传感器固定座上固定有测量机构。

由于采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

所述的晶体材料磨削机构，通过晶棒夹持机构将晶棒稳固的固定在晶棒夹持机构上，利用晶棒的磨削晶棒的竖磨削机构和磨削晶棒的横磨削机构进行精确地磨削，在磨削过程中由晶体夹持机构或横、竖磨削机构的进给机构使晶棒在加工中的渐进磨削；本发明实现了稳固的磨削晶棒的目的，有效地提高了晶棒加工的机械化程度，克服了现有技术必须拉制硅芯圆球体的弊端。

【附图说明】

图1是本发明的立体结构示意图。

图2是本发明的另一角度立体结构示意图。

图3是本发明的磨头装置装配关系示意图。

图4是本发明的磨头装置另一角度装配关系示意图。

图5是图1的剖视结构示意图。

图中：1、控制盒；2、连接杆；3、轴套；4、磨轮；5、晶体加持机构；6、晶体支撑机构；7、晶棒；8、大安装底板；9、支撑座；10、机架；11、穿线孔；12、电机；13、电机安装座；14、磨头固定板；15、滑轨；16、滑轨安装座；17、轴承座：18、丝杠；19、滑块；20、挡板；21、减速机；22、水管；23、水管固定座；24、传感器固定座；25、连接杆固定座；26、挡水板；27、托板；28、联轴器A；29、轴承；30、锁紧螺母；31、轴；32、轴承压盖；33、轴套固定座A；34、轴套固定座B；35、丝母；36、防护罩；37、减速器轴；38、减速器轴锁紧螺母；39、联轴器B。

【具体实施方式】

参考下面实施例，可以更详细的解释本发明，但是本发明并不局限于这些实施例的组合方式。

结合附图1～5中所述的晶体材料磨削机构，包括用于固定晶棒的晶体夹持机构5；在晶体夹持机构5的一侧设置有晶体支撑机构6，用于托扶晶棒7用于磨削晶棒的竖磨削机构；用于磨削晶棒的横磨削机构；用于晶体夹持机构5或横、竖磨削机构的进给机构；所述用于固定晶棒的夹持机构5设置在磨削晶棒的竖磨削机构和用于磨削晶棒的横磨削机构的一侧；所述用于磨削晶棒的竖磨削机构设置有轴套3，所述轴套3通过轴套固定座A33固定在磨头固定板14上部面的一边，在轴套3的一端设置有磨轮4，磨轮4通过锁紧螺母30固定在轴31的一端，在轴套3的另一端设置有动力机构，所述磨轮4的外缘对应晶棒7的轴向中心线，形成晶棒7端部面的“U”型切口的结构设置；所述用于磨削晶棒的横磨削机构设置有轴套3，所述轴套3通过轴套固定座B34固定在磨头固定板14上部面的另一边，在轴套3的一端设置有磨轮4，磨轮4通过锁紧螺母30固定在轴31的一端，在轴套3的另一端设置有动力机构，所述磨轮4外缘垂直于晶棒7的轴向中心线，形成对晶棒7端部的端面磨削，保证晶棒7在磨削“U”型槽时端面是平齐的；所述用于磨削晶棒的竖磨削机构和磨削晶棒的横磨削机构及进给机构外接控制系统。

所述的晶体材料磨削机构，所述用于晶体夹持机构5或横、竖磨削机构的进给机构包括横向进给机构和纵向进给机构；所述横向进给机构和纵向进给机构设置在磨头固定板14或者固定晶棒的夹持机构的下部面，当横向进给机构和纵向进给机构设置在晶体夹持机构5的下部面时，横、竖磨削机构固定不动，晶体夹持机构5做横向和纵向移动，以达到设计目的，当横向进给机构和纵向进给机构设置在横、竖磨削机构的下部面时，晶体夹持机构5固定不动，横、竖磨削机构做横向和纵向移动，以达到设计目的。

所述的晶体材料磨削机构，所述用于磨削晶棒的竖磨削机构包括轴套3、磨轮4、电机12、电机安装座13、联轴器A28、轴承29、轴31、轴承压盖32和轴套固定座A33，所述轴套3的一端通过电机安装座13固定有电机12，在轴套3的内部设置有轴31，所述轴31的一端通过联轴器A28与电机12连接，在轴31的两端紧配有轴承29，所述轴承29的外圈固定在轴套3内部的两端，在轴套3的另一端设置有轴承压盖32和磨轮4，所述轴套3通过焊接或者铰接的形式固定在轴套固定座A33的侧边。

所述的晶体材料磨削机构，所述用于磨削晶棒的横磨削机构包括轴套3、磨轮4、电机12、电机安装座13、联轴器A28、轴承29、轴31、轴承压盖32和轴套固定座B34，所述轴套3的一端通过电机安装座13固定有电机12，在轴套3的内部设置有轴31，所述轴31的一端通过联轴器A28与电机12连接，在轴31的两端紧配有轴承29，所述轴承29的外圈固定在轴套3内部的两端，在轴套3的另一端设置有轴承压盖32和磨轮4，所述轴套3通过焊接或者铰接的形式固定在轴套固定座B34的上部面。

所述的晶体材料磨削机构，所述用于晶体夹持机构5或横、竖磨削机构的横向进给机构包括大安装底板8、电机12、电机安装座13、滑轨15、滑轨安装座16、轴承座17、丝杠18、滑块19、挡板20、减速机21、丝母35、减速器轴37、减速器轴锁紧螺母38和联轴器B39，所述大安装底板8的上部面上设置有至少两个相互平行的滑轨安装座16，在滑轨安装座16的上部面设置有滑轨15，所述滑轨15的一端设置有挡板20，滑轨15与滑块19滑配，形成横向进给机构，在滑块19的上部面设置有中托盘，在中托盘的下部设置有丝母35，所述丝母35通过设置在大安装底板8上部面的丝杠18形成丝接连接，所述丝杠18的两端通过轴承座17固定在大安装底板8上部面，在丝杠18的一端设置有减速机21，所述减速机21安装孔内安装有减速器轴37，所述减速器轴37通过减速器轴锁紧螺母38固定在减速机上，减速器轴37的一端通过联轴器B39与丝杠18连接，为了防止在工作过程中电机12或减速机21落入粉尘而影响精度，同时也为了增加磨机的美观程度，可在其外围设置防护罩36。

所述的晶体材料磨削机构，所述用于晶体夹持机构5或横、竖磨削机构的纵向进给机构包括电机12、电机安装座13、滑轨15、滑轨安装座16、轴承座17、丝杠18、滑块19、减速机21、丝母35、减速器轴37、减速器轴锁紧螺母38和联轴器B39，所述至少两个滑轨安装座16固定在中托盘的上部面，在滑轨安装座16的上部面设置有滑轨15，所述滑轨15与滑块19滑配，形成纵向进给机构，在滑块19的上部面设置有磨头固定板14或晶体夹持机构5，在磨头固定板14或晶体夹持机构5的下部面设置有丝母35，所述丝母35通过设置在中托盘上部面的丝杠18形成丝接连接，所述丝杠18的两端通过轴承座17固定在大安装底板8上部面，在丝杠18的一端设置有减速机21，所述减速机21安装孔内安装有减速器轴37，所述减速器轴37通过减速器轴锁紧螺母38固定在减速机上，减速器轴37的一端通过联轴器B39与丝杠18连接，为了防止在工作过程中电机12或减速机21落入粉尘而影响精度，同时也为了增加磨机的美观程度，可在其外围设置防护罩36。

所述的晶体材料磨削机构，所述大安装底板8的下部面连接有至少四个支撑座9，在支撑座9的下部面连接有机架10，在机架10的一侧设置有穿线孔11。

所述的晶体材料磨削机构，所述控制系统包括控制盒1、连接杆2和连接杆固定座25，所述控制盒1通过连接杆2和连接杆固定座25固定在大安装底板8的一侧，在大安装底板8的另一侧固定有托板27。

所述的晶体材料磨削机构，所述大安装底板8的一侧边安装有水管22、水管固定座23和传感器固定座24，所述传感器固定座24上固定有测量机构，所述测量机构可设置为光栅尺或限位开关，达到对进给机构的准确的控制，同时提高对晶棒7的精确磨削，所述水管22通过设置在磨机旁的供水系统将水源或冷却介质输送至横、竖磨削机构，以防止由于温度过高而损坏横、竖磨削机构或晶棒7，当横、竖磨削机构对晶棒7磨削时，为了防止在磨削过程中由于温度过高损坏磨头或者晶棒7，同时为了防止水或冷却介质渐入横、竖磨削机构或电机12中，损坏横、竖磨削机构，可在横、竖磨削机构一侧设置挡水板26对横、竖磨削机构进行保护，同时也可以起到保护操作人员的作用。

为了公开本发明的目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和本发明范围内的实施例的所有变化和改进。

Claims (9)

1.一种晶体材料磨削机构，包括用于固定晶棒的晶体夹持机构(5)；用于磨削晶棒的竖磨削机构；用于磨削晶棒的横磨削机构；用于晶体夹持机构(5)或横、竖磨削机构的进给机构，其特征是：所述用于固定晶棒的夹持机构(5)设置在磨削晶棒的竖磨削机构和用于磨削晶棒的横磨削机构的一侧；所述用于磨削晶棒的竖磨削机构设置有轴套(3)，所述轴套(3)通过轴套固定座A(33)固定在磨头固定板(14)上部面的一边，在轴套(3)的一端设置有磨轮(4)，在轴套(3)的另一端设置有动力机构，所述磨轮(4)的外缘对应晶棒(7)的轴向中心线，形成晶棒(7)端部面的“U”型切口的结构设置；所述用于磨削晶棒的横磨削机构设置有轴套(3)，所述轴套(3)通过轴套固定座B(34)固定在磨头固定板(14)上部面的另一边，在轴套(3)的一端设置有磨轮(4)，在轴套(3)的另一端设置有动力机构，所述磨轮(4)外缘垂直于晶棒(7)的轴向中心线；所述用于磨削晶棒的竖磨削机构和磨削晶棒的横磨削机构及进给机构外接控制系统。

2.根据权利要求1所述的晶体材料磨削机构，其特征是：所述用于晶体夹持机构(5)或横、竖磨削机构的进给机构包括横向进给机构和纵向进给机构；所述横向进给机构和纵向进给机构设置在磨头固定板(14)或者固定晶棒的夹持机构的下部面。

3.根据权利要求1所述的晶体材料磨削机构，其特征是：所述用于磨削晶棒的竖磨削机构包括轴套(3)、磨轮(4)、电机(12)、电机安装座(13)、联轴器A(28)、轴承(29)、轴(31)、轴承压盖(32)和轴套固定座A(33)，所述轴套(3)的一端通过电机安装座(13)固定有电机(12)，在轴套(3)的内部设置有轴(31)，所述轴(31)的一端通过联轴器A(28)与电机(12)连接，在轴(31)的两端紧配有轴承(29)，所述轴承(29)的外圈固定在轴套(3)内部的两端，在轴套(3)的另一端设置有轴承压盖(32)和磨轮(4)，所述轴套(3)通过焊接或者铰接的形式固定在轴套固定座A(33)的侧边。

4.根据权利要求1所述的晶体材料磨削机构，其特征是：所述用于磨削晶棒的横磨削机构包括轴套(3)、磨轮(4)、电机(12)、电机安装座(13)、联轴器A(28)、轴承(29)、轴(31)、轴承压盖(32)和轴套固定座B(34)，所述轴套(3)的一端通过电机安装座(13)固定有电机(12)，在轴套(3)的内部设置有轴(31)，所述轴(31)的一端通过联轴器A(28)与电机(12)连接，在轴(31)的两端紧配有轴承(29)，所述轴承(29)的外圈固定在轴套(3)内部的两端，在轴套(3)的另一端设置有轴承压盖(32)和磨轮(4)，所述轴套(3)通过焊接或者铰接的形式固定在轴套固定座B(34)的上部面。

5.根据权利要求2所述的晶体材料磨削机构，其特征是：所述用于晶体夹持机构(5)或横、竖磨削机构的横向进给机构包括大安装底板(8)、电机(12)、电机安装座(13)、滑轨(15)、滑轨安装座(16)、轴承座(17)、丝杠(18)、滑块(19)、挡板(20)、减速机(21)、丝母(35)、减速器轴(37)、减速器轴锁紧螺母(38)和联轴器B(39)，所述大安装底板(8)的上部面上设置有至少两个相互平行的滑轨安装座(16)，在滑轨安装座(16)的上部面设置有滑轨(15)，所述滑轨(15)的一端设置有挡板(20)，滑轨(15)与滑块(19)滑配，形成横向进给机构，在滑块(19)的上部面设置有中托盘，在中托盘的下部设置有丝母(35)，所述丝母(35)通过设置在大安装底板(8)上部面的丝杠(18)形成丝接连接，所述丝杠(18)的两端通过轴承座(17)固定在大安装底板(8)上部面，在丝杠(18)的一端设置有减速机(21)，所述减速机(21)安装孔内安装有减速器轴(37)，所述减速器轴(37)通过减速器轴锁紧螺母(38)固定在减速机上，减速器轴(37)的一端通过联轴器B(39)与丝杠(18)连接。

6.根据权利要求2所述的晶体材料磨削机构，其特征是：所述用于晶体夹持机构(5)或横、竖磨削机构的纵向进给机构包括电机(12)、电机安装座(13)、滑轨(15)、滑轨安装座(16)、轴承座(17)、丝杠(18)、滑块(19)、减速机(21)、丝母(35)、减速器轴(37)、减速器轴锁紧螺母(38)和联轴器B(39)，所述至少两个滑轨安装座(16)固定在中托盘的上部面，在滑轨安装座(16)的上部面设置有滑轨(15)，所述滑轨(15)与滑块(19)滑配，形成纵向进给机构，在滑块(19)的上部面设置有磨头固定板(14)或晶体夹持机构(5)，在磨头固定板(14)或晶体夹持机构(5)的下部面设置有丝母(35)，所述丝母(35)通过设置在中托盘上部面的丝杠(18)形成丝接连接，所述丝杠(18)的两端通过轴承座(17)固定在大安装底板(8)上部面，在丝杠(18)的一端设置有减速机(21)，所述减速机(21)安装孔内安装有减速器轴(37)，所述减速器轴(37)通过减速器轴锁紧螺母(38)固定在减速机上，减速器轴(37)的一端通过联轴器B(39)与丝杠(18)连接。

7.根据权利要求5或6任一权利要求所述的晶体材料磨削机构，其特征是：所述大安装底板(8)的下部面连接有至少四个支撑座(9)，在支撑座(9)的下部面连接有机架(10)，在机架(10)的一侧设置有穿线孔(11)。

8.根据权利要求1所述的晶体材料磨削机构，其特征是：所述控制系统包括控制盒(1)、连接杆(2)和连接杆固定座(25)，所述控制盒(1)通过连接杆(2)和连接杆固定座(25)固定在大安装底板(8)的一侧。

9.根据权利要求5或6任一权利要求所述的晶体材料磨削机构，其特征是：所述大安装底板(8)的一侧边安装有水管(22)、水管固定座(23)和传感器固定座(24)，所述传感器固定座(24)上固定有测量机构。

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