CN105329900B - 一种硅芯连接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硅芯连接方法，用于将第一断裂硅芯和第二断裂硅芯进行连接修复，包括步骤：A、将第一断裂硅芯的第一断裂端与第二断裂硅芯的第二断裂端进行加热至1100℃～1250℃；B、将第一断裂端与第二断裂端接触，并继续加热第一断裂端和第二断裂端至1300℃～1350℃，第一断裂端和第二断裂端熔融连接；C、将熔融连接的第一断裂端与第二断裂端降温，第一断裂硅芯和第二断裂硅芯连接修复。根据本发明的硅芯连接方法，可以使断裂的硅芯连接修复后达到要求的长度，可在还原炉中反应生成多晶硅，满足生产需要，极大地减少了硅芯的浪费，提高了切割收率。
Description
技术领域
本发明属于多晶硅制备技术领域，具体地讲，涉及一种硅芯连接方法。
背景技术
目前，多晶硅的生产方法主要采用西门子法，其主要是在还原炉中使硅芯发生还原反应生成多晶硅。原理是：硅芯还原反应是在一个密闭的还原炉中进行，在装炉前先在还原炉内用硅芯搭接成若干个闭合回路，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，电极分别接直流电源的正负极，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，向密闭的还原炉内通入氢气和三氯氢硅，进行还原反应。由此，所需的多晶硅就会在硅芯表面生成。
该方法中，组成闭合回路的硅芯都是由原生多晶硅棒通过切割为特定的长度，否则无法装载于还原炉中。在使用原生多晶硅棒切割获得硅芯的工艺过程中，由于受应力、刀具、卡具等因素的影响，部分硅芯发生断裂，长度达不到装载于还原炉中要求，无法使用。目前因切割断裂的硅芯通常都是作为废弃物料回收，但是硅芯的制作成本较高，如弃之不用，会造成很大的浪费。
发明内容
为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种硅芯连接方法，该硅芯连接方法可将多晶硅断裂硅芯进行连接修复，使得修复后的硅芯可再次用作制备多晶硅，从而极大地减少了硅芯的浪费，提高了切割收率。
为了达到上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种硅芯连接方法，用于将第一断裂硅芯和第二断裂硅芯进行连接修复，包括步骤：A、将所述第一断裂硅芯的第一断裂端与所述第二断裂硅芯的第二断裂端加热至1100℃～1250℃；B、将所述第一断裂端与所述第二断裂端接触，并同时加热所述第一断裂端和所述第二断裂端至1300℃～1350℃，所述第一断裂端和所述第二断裂端熔融连接形成连接部；C、将所述连接部降温，所述第一断裂硅芯和所述第二断裂硅芯连接修复。
进一步地，在所述步骤A中，对所述第一断裂端和所述第二断裂端进行加热的升温速率为10℃～100℃/min。
进一步地，在所述步骤C中，对所述连接部进行降温的降温速率为10℃～50℃/min。
进一步地，在所述步骤B中，所述第一断裂端和所述第二断裂端在密封或充有保护气体的条件下进行熔融连接。
进一步地，所述保护气体为纯度不低于99.99％的氩气或氮气。
进一步地，在所述步骤A中，所述第一断裂端与所述第二断裂端置于U型容置槽中，所述第一断裂端的端面和所述第二断裂端的端面相对设置。
进一步地，在所述步骤A中，所述第一断裂端和所述第二断裂端分别套设有加热线圈，所述加热线圈通过通电方式对所述第一断裂端和所述第二断裂端进行加热。
进一步地，所述第一断裂端、所述第二断裂端的长度均为10cm～20cm。
本发明通过将多晶硅断裂硅芯进行连接修复，从而使得修复完成获得的硅芯其长度能够达到装载于还原炉中的要求，从而用作制备多晶硅，满足生产需要；相比现有技术中直接弃掉多晶硅断裂硅芯的处理方法，根据本发明的硅芯连接方法可极大地减少了多晶硅断裂硅芯的浪费，提高了切割收率。
附图说明
通过结合附图进行的以下描述，本发明的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：
图1是根据本发明的实施例的第一断裂硅芯和第二断裂硅芯在连接修复时的结构示意图。
具体实施方式
以下，将参照附图来详细描述本发明的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本发明，并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。在附图中，为了清楚起见，可以夸大元件的形状和尺寸，并且相同的标号将始终被用于表示相同或相似的元件。
将理解的是，尽管在这里可使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区分开来。
本实施例提供了一种硅芯连接方法，其用于将断裂的第一断裂硅芯与第二断裂硅芯进行连接修复，使得修复完成获得的硅芯可重新用于多晶硅的制备，从而减少浪费。
本实施例的硅芯连接方法具体包括如下步骤：
在步骤一中，将第一断裂硅芯1的第一断裂端11与第二断裂硅芯2的第二断裂端21加热至1100℃～1250℃，优选为1100℃。
第一断裂端11和第二断裂端21指分别位于第一断裂硅芯1和第二断裂硅芯2待修复连接的10cm～20cm的端部；即第一断裂端11指第一断裂硅芯1的与第二断裂硅芯2相对的10cm～20cm的端部，而第二断裂端21指第二断裂硅芯1的与第一断裂硅芯1相对的10cm～20cm的端部。
在本实施例中，将第一断裂端11和第二断裂端21加热至上述温度时，保持升温速率为10℃～100℃/min，以防止第一断裂硅芯1和第二断裂硅芯2在受热时其内部出现应力而造成新的断裂。
具体地，参照图1所示，将第一断裂端11和第二断裂端21进行加热的方式为通电加热，即在所述第一断裂端11和第二断裂端21处套设有加热线圈3，当对两加热线圈3进行通电时，即对第一断裂端11和第二断裂端21进行了加热；与此同时，当第一断裂端11和第二断裂端21在受热时，会发生形变，因此，优选地，上述第一断裂端11和第二断裂端21在加热时，所述第一断裂端11的端面和所述第二断裂端21的端面相对设置，同时置于一上端具有开口U型容置槽4中。这样，U型容置槽4承载所述第一断裂端11、所述第二断裂端21，一方面可以起到固定所述第一断裂端11、所述第二断裂端21的位置，防止两者对位不齐整的作用，还可以防止第一断裂端11和第二断裂端21在受热熔融后随意流淌而造成损失。在本实施例中，所述U型容置槽4的形状与所述第一断裂端11和第二断裂端21的形状相匹配，其截面均呈一端开口的矩形，本领域技术人员能够理解的是，当第一断裂端11和第二断裂端21的截面呈圆形时，即要求所述U型容置槽4的截面呈半圆形。
如此，所述第一断裂硅芯1即形成了由第一断裂端11至与之相对的第一自由端12呈温度递减的温度梯度，而第二断裂硅芯2即形成了由第二断裂端21至与之相对的第二自由端22呈温度递减的温度梯度，所述温度梯度的形成可保证第一断裂硅芯1与第二断裂硅芯2在局部加热的情况下，不会出现其他部分断裂等异常情况。
在步骤二中，将经过步骤一加热的第一断裂端11和第二断裂端21水平接触，并继续加热至1300℃～1350℃，第一断裂端11和第二断裂端21继续高温熔融并粘结在一起，从而使得第一断裂硅芯1和第二断裂硅芯2连接起来。
在步骤三中，将经过步骤二熔融连接的第一断裂端11和第二断裂端21降温至室温(25℃左右)，所述第一断裂硅芯1和第二断裂硅芯2得以连接修复。
具体地，控制降温速率为10℃～50℃/min，以防止过快或过慢的降温速率所导致的第一断裂硅芯1和/或第二断裂硅芯2出现断裂、内部应力以及隐裂等问题。
优选地，上述步骤一至步骤三的连接修复过程在密封或充有保护气体的条件下进行，以防止在所述第一断裂硅芯1和第二断裂硅芯2的加热熔融过程中，混杂其他杂质，从而影响连接修复后的硅芯在制备多晶硅时的质量。
上述保护气体可以是纯度不低于99.99％的氩气或氮气等不与第一断裂硅芯1和/或第二断裂硅芯2发生反应的气体。
综上所述，本发明提供的硅芯连接方法，可以使断裂的硅芯连接修复后达到要求的长度，可在还原炉中反应生成多晶硅，满足生产需要，极大地减少了硅芯的浪费，提高了切割收率。另外，该修复方法工艺简单、易于实现，保证了还原炉的正常安全运行。
虽然已经参照特定实施例示出并描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解：在不脱离由权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，可在此进行形式和细节上的各种变化。
Claims (4)
1.一种硅芯连接方法，用于将第一断裂硅芯和第二断裂硅芯进行连接修复，其特征在于，包括步骤：
A、将所述第一断裂硅芯的第一断裂端与所述第二断裂硅芯的第二断裂端分别置于U型容置槽加热至1100℃～1250℃，所述第一断裂端的端面和所述第二断裂端的端面相对设置；
其中，对所述第一断裂端和所述第二断裂端进行加热的升温速率为10℃～100℃/min，所述第一断裂端、所述第二断裂端的长度均为10cm～20cm；
B、将所述第一断裂端与所述第二断裂端接触，并继续加热所述第一断裂端和所述第二断裂端至1300℃～1350℃，所述第一断裂端和所述第二断裂端熔融连接形成连接部；
C、将所述连接部降温，所述第一断裂硅芯和所述第二断裂硅芯连接修复；其中，对所述连接部进行降温的降温速率为10℃～50℃/min。
2.根据权利要求1所述的硅芯连接方法，其特征在于，在所述步骤B中，所述第一断裂端和所述第二断裂端在密封或充有保护气体的条件下进行熔融连接。
3.根据权利要求2所述的硅芯连接方法，其特征在于，所述保护气体为纯度不低于99.99％的氩气或氮气。
4.根据权利要求1所述的硅芯连接方法，其特征在于，在所述步骤A中，所述第一断裂端和所述第二断裂端分别套设有加热线圈，所述加热线圈通过通电方式对所述第一断裂端和所述第二断裂端进行加热。
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