CN103320849B - 二次加料装置及其加料方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种二次加料装置及其加料方法。该二次加料装置包括二次加料器和驱动机构，其中，二次加料器包括连接部和吊装待加物料的吊装部，并且二次加料器可在单晶炉内的石英埚的正上方上下运动；驱动机构包括与二次加料器的连接部连接的连接组件和驱动二次加料器运动的驱动部。根据本发明的二次加料装置及其加料方法，可以提高单晶炉一次拉制出的单晶棒的成产率，降低企业生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及直拉单晶领域，更具体地，涉及一种二次加料装置及其加料方法。
背景技术
单晶炉的运行工艺过程为清炉——>装料——>抽真空——>熔料——>稳定化——>引晶——>放肩——>等径——>收尾——>停炉，由于石英埚及硅料外形尺寸的特点，一次装料时，因石英埚的容积一定且待加的硅料为固体，一般只能容纳130kg的硅料，难以容纳更多的硅料，限制了单晶炉的投料量，使得单晶炉的生产成本较高。
发明内容
本发明旨在提供一种二次加料装置及其加料方法，以解决现有技术不能对单晶炉进行二次加料造成拉制单晶棒的成本较高的问题。
为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，提供了一种二次加料装置，该二次加料装置包括二次加料器和驱动机构，其中，二次加料器包括连接部和吊装待加物料的吊装部，并且二次加料器可在单晶炉内的石英埚的正上方上下运动；驱动机构包括与二次加料器的连接部连接的连接组件和驱动二次加料器运动的驱动部。
进一步地，吊装部的吊装端设置有第一凹槽，第一凹槽处可拆卸地设置有将待加物料的端部固定在第一凹槽内的第一固定件。
进一步地，连接组件包括伸缩件和与伸缩件连接的连接头，连接部包括卡装连接头的第二凹槽，连接头通过第二固定件卡装在第二凹槽内。
进一步地，二次加料器、第二固定件以及待加物料均由单晶边皮料制成。
进一步地，二次加料装置还包括控制中心，控制中心控制驱动部工作。
进一步地，二次加料装置还包括对装有待加物料的二次加料器进行称重的称重单元，称重单元与控制中心电连接。
根据本发明的另一方面，提供了一种二次加料的方法，该方法利用上述的二次加料装置向石英埚进行加料，包括以下步骤：S2：待石英埚内的物料熔化之后，调节二次加料装置的二次加料器的位置，将二次加料器上的待加物料置入石英埚，向石英埚内进行二次加料。
进一步地，在S2的步骤之前还包括步骤S1：调节二次加料器的位置至一加热位置，对吊装在二次加料器上的待加物料进行预热。
进一步地，S1的步骤中，二次加料器上的待加物料到石英埚的最小距离为40cm至60cm。
进一步地，在S2的步骤之后，还包括步骤S3：待二次加料器上的待加物料熔化至二次加料器的第一凹槽处，调节二次加料器的位置，使二次加料器远离石英埚。
应用本发明的技术方案，二次加料装置包括二次加料器和驱动机构，其中，二次加料器包括连接部和吊装待加物料的吊装部，并且二次加料器可在单晶炉内的石英埚的正上方上下运动；驱动机构包括与二次加料器的连接部连接的连接组件和驱动二次加料器运动的驱动部。根据本发明的二次加料装置，当石英埚内的物料熔化之后，物料之间的间隙被溶液填充，石英埚能装的物料增多，此时，可以利用设置在单晶炉内的石英埚正上方的二次加料器进行二次加料，从而增加了石英埚内的投料量，提高了单晶炉一次拉制出的单晶棒的成产率，降低了企业生产成本。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示意性示出了本发明中的二次加料装置的结构示意图；以及
图2示意性示出了本发明中的二次加料器的剖视图。
附图标记说明：
10、驱动机构；11、连接组件；111、伸缩件；112、连接头；12、驱动部；20、二次加料器；21、吊装部；22、连接部；211、第一凹槽；212、第一固定件；221、第二固定件；222、第二凹槽；30、控制中心；40、待加物料。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
术语解释：
单晶炉：是在惰性气体环境中，采用石墨电阻加热器，将硅材料熔化，并采用直拉法生长无位错单晶的设备。
二次加料：是指单晶炉石英埚内硅料经过一次装入融化后再向其内部加入一次硅料。
单晶边皮料：在单晶棒的切割过程中切下的单晶棒边缘部分的的硅料。
参见图1和图2所示，根据本发明的实施例，二次加料装置包括二次加料器20和驱动机构10，其中，二次加料器20包括连接部22和吊装待加物料40的吊装部21，并且二次加料器20可在单晶炉内的石英埚的正上方上下运动；驱动机构10包括与二次加料器20的连接部22连接的连接组件11和驱动二次加料器20运动的驱动部12。根据本发明的二次加料装置，当石英埚内的物料熔化之后，物料之间的间隙被溶液填充，石英埚能装的物料增多，此时，可以利用设置在单晶炉内的石英埚正上方的二次加料器20进行二次加料，从而增加了石英埚内的投料量，提高了单晶炉一次拉制出的单晶棒的成产率，降低了企业生产成本。
在本实施例中，吊装部21设置在二次加料器20与连接部22相对的一端。当驱动机构10开始工作时，待加物料40正好位于石英埚的正上方，此时加料能将物料准确地投入石英埚内。
优选地，吊装部21的吊装端设置有第一凹槽211，第一凹槽211处可拆卸地设置有将待加物料40的端部固定在第一凹槽211内的第一固定件212。在本实施例中，待加物料40为从拉制好的单晶棒上切割下来的边皮料，为条形固体。将待加物料40的一端打上孔之后，利用第一固定件212即可将待加物料40吊装在二次加料器20上，此时第一凹槽211的设置能够很好地满足将待加物料40吊装在二次加料器20上的要求。在本发明的其他实施例中，第一凹槽211还可以为适应待加物料40的端部的通孔等结构。
根据本实施例，连接组件11包括伸缩件111和与伸缩件111连接的连接头112，二次加料器20的连接部22包括卡装连接头112的第二凹槽222，连接头112通过第二固定件221卡装在第二凹槽222内。当驱动机构10驱动连接组件11的伸缩件111运动时，伸缩件111带动与连接组件11连接的二次加料器20在石英埚的正上方上下移动，实现二次加料的功能。优选地，伸缩件111由钨丝绳制成。钨丝绳具有耐高温的特性，能够防止在添加物料的过程中因温度过高而造成连接组件11断裂，使得二次加料器20掉入石英埚的现象的发生。需要说明的是，在本实施例中，驱动部12可以是一台驱动电机，还可以是其他的能带动连接组件11的伸缩件111伸缩的结构。此时连接组件11的伸缩件111缠绕在驱动电机的主轴上，随主轴的转动而运动，伸缩件111还可以缠绕在线轮上，在驱动部12的驱动下，可以沿线轮收缩或释放。
优选地，本实施例的二次加料装置还包括控制中心30，该控制中心30控制所述驱动部12工作，实现二次加料器20的自动控制。更优选地，该二次加料装置还包括对装有待加物料40的二次加料器20进行称重的称重单元（图中未示出），称重单元与控制中心30电连接称重单元中设置有称重传感器，可以检测到吊装有待加物料40的二次加料器20的质量，分别在加料前后对前述的放置有待加物料40的二次加料器20的质量进行检测，二者相减即可得到所加物料的质量。
在本实施例中，二次加料器20采用单晶棒的边皮料制成，上述的第一固定件212和第二固定件221同样如此，当采用二次加料器20进行二次加料时，一旦驱动部12没有将二次加料器20迅速地恢复至原位，单晶边皮料制成的第一固定件212、第二固定件221以及二次加料器20也可以直接作为原料添加到石英埚内，从而避免了意外事故带来的杂质。
在本实施例中，二次加料器20可根据从单晶棒上切割下来的边皮料的形状决定，只要足够长，能将待加物料40从单晶炉的副炉送入主炉即可。还可以将二次加料器20做成长方体形，二次加料器20的靠近连接部22的一端做成锥状结构，从而节约材料。
根据本发明的另一实施例，提供了一种二次加料的方法，该方法利用上述的二次加料装置向石英埚进行加料，具体包括以下步骤：
首先进行步骤S1：利用驱动机构10调节二次加料装置的二次加料器20的位置至一加热位置，对吊装在二次加料器20上的待加物料40进行预热。优选地，在S1的步骤中，二次加料器20上的待加物料40到石英埚的最小距离为40cm至60cm，例如50cm。在此高度上，可以利用熔化石英埚内的物料散发出的热量对待加物料40进行预热，这样可以有效地节约待加物料40在石英埚内的熔化时间，提高了生产效率，降低了企业的生产成本。
接着进行步骤S2：待石英埚内的物料熔化之后，调节二次加料装置的二次加料器20的位置，将二次加料器20上的待加物料40置入石英埚，向石英埚内进行二次加料。当石英埚内的物料熔化完之后，物料之间的间隙被熔化后的溶液填充，石英埚能装的物料增多了，为待加物料40的加入提供必要的保证。
优选地，在S1的步骤之后，还包括步骤S3：待二次加料器20上的待加物料40熔化至二次加料器20的第一凹槽211处，调节二次加料器20的位置，使二次加料器20远离石英埚。在这个过程中，可以及时地将二次加料器20恢复至原来的位置，为下一次的加料做准备。
优选地，待加物料40为从拉制好的单晶硅棒上切割下来的单晶边皮料，这样可以避免资源的浪费，节约企业生产单硅棒的成本。
根据本实施例，二次加料的具体操作步骤为：将第一固定销悬挂两块待加物料40，记录下此时控制中心30的操作屏幕内显示的晶体重量值M1，即加料装置与待加物料40的总重量。
单晶炉在运行化料工艺段后，将连接组件11的伸缩件111（钨丝绳）向下降，使得单晶边皮料距离石英埚上沿50厘米左右，对加料装置和单晶边皮料进行预热处理。当单晶炉石英埚内的物料全部熔化后，再次下降钨丝绳，使单晶边皮料下端浸入到石英埚内的硅液中熔化，随着边皮料的熔化，逐步下降钨丝绳。熔化当单晶边皮料熔化至接近二次加料器20的吊装部21的下沿时，停止下降钨丝绳，并使之升起，记录下此时控制中心30的操作屏幕内显示的晶体重量值M2，则加入到石英埚中的边皮料重量M=M1-M2，这样便可计算出向石英埚内加入的待加物料40的质量。
在本实施例中，在本实施例中，二次加料装置的二次加料器20采用单晶棒的边皮料制成，第一固定件212和第二固定件221同样如此，当采用二次加料器20进行二次加料时，一旦没有将二次加料器20迅速地恢复至原位，单晶边皮料制成的第一固定件212、第二固定件221以及二次加料器20就可以直接作为原料添加到石英埚内，从而避免了意外事故带来的杂质。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：二次加料装置包括二次加料器和驱动机构，其中，二次加料装置包括连接部和吊装待加物料的吊装部，并且二次加料器可在单晶炉内的石英埚的正上方上下运动；驱动机构包括与二次加料器的连接部连接的连接组件和驱动二次加料器运动的驱动部。根据本发明的二次加料装置，当石英埚内的物料熔化之后，物料之间的间隙被溶液填充，石英埚能装的物料增多，此时，可以利用设置在单晶炉内的石英埚正上方的二次加料器进行二次加料，从而增加了石英埚内的投料量，提高了单晶炉一次拉制出的单晶棒的成产率，降低了企业生产成本。二次加料的方法，能方便地向石英埚内添加物料，增加了单晶炉内的投料量，提高了成产效率。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种二次加料装置，其特征在于，包括：
二次加料器(20)，包括连接部(22)和吊装待加物料(40)的吊装部(21)，并且所述二次加料器(20)可在单晶炉内的石英埚的正上方上下运动；
驱动机构(10)，包括与所述二次加料器(20)的连接部(22)连接的连接组件(11)和驱动所述二次加料器(20)运动的驱动部(12)；
所述吊装部(21)的吊装端设置有第一凹槽(211)，所述第一凹槽(211)处可拆卸地设置有将所述待加物料(40)的端部固定在所述第一凹槽(211)内的第一固定件(212)。
2.根据权利要求1所述的二次加料装置，其特征在于，所述连接组件(11)包括伸缩件(111)和与所述伸缩件(111)连接的连接头(112)，所述连接部(22)包括卡装所述连接头(112)的第二凹槽(222)，所述连接头(112)通过第二固定件(221)卡装在所述第二凹槽(222)内。
3.根据权利要求2所述的二次加料装置，其特征在于，所述二次加料器(20)、所述第二固定件(221)以及所述待加物料(40)均由单晶边皮料制成。
4.根据权利要求1所述的二次加料装置，其特征在于，所述二次加料装置还包括控制中心(30)，所述控制中心(30)控制所述驱动部(12)工作。
5.根据权利要求4所述的二次加料装置，其特征在于，所述二次加料装置还包括对装有所述待加物料(40)的所述二次加料器(20)进行称重的称重单元，所述称重单元与所述控制中心(30)电连接。
6.一种二次加料的方法，其特征在于，利用权利要求1至5中任一项所述的二次加料装置向石英埚进行加料，包括以下步骤：
S2：待所述石英埚内的物料熔化之后，调节所述二次加料装置的二次加料器(20)的位置，将所述二次加料器(20)上的待加物料(40)置入所述石英埚，向所述石英埚内进行二次加料。
7.根据权利要求6所述的二次加料的方法，其特征在于，在所述S2的步骤之前还包括步骤S1：调节所述二次加料器(20)的位置至一加热位置，对吊装在所述二次加料器(20)上的待加物料(40)进行预热。
8.根据权利要求7所述的二次加料的方法，其特征在于，所述S1的步骤中，所述二次加料器(20)上的所述待加物料(40)到所述石英埚的最小距离为40cm至60cm。
9.根据权利要求7或8所述的二次加料的方法，其特征在于，在所述S2的步骤之后，还包括步骤S3：待所述二次加料器(20)上的所述待加物料(40)熔化至所述二次加料器(20)的第一凹槽(211)处，调节所述二次加料器(20)的位置，使所述二次加料器(20)远离所述石英埚。
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