CN113279051A - 大尺寸单晶取段加料用加料配比装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大尺寸单晶取段加料用加料配比装置，涉及单晶硅生产设备技术领域。本发明包括单晶炉主体和支撑架，支撑架位于单晶炉主体的一端，单晶炉主体外侧的下端开设有投料孔。本发明通过原料存放料斗、料斗分隔板和配比调节机构之间的相互配合，使得装置可以在拉制单晶时，进行分段配比加料，降低了原料的消耗，提高了单晶拉直的棒数，提高了热场等辅材的使用率，降低了生产成本,通过原料混合料斗、搅拌电机和搅拌棒之间的相互配合，使得装置可以对配比的原料进行搅拌，使得多种原料混合更加均匀，避免了原料熔化后，杂质分布不均匀，导致单晶棒的杂质分布不均匀，提高了单晶棒的品质。
Description
技术领域
本发明属于单晶硅生产设备技术领域，特别是涉及一种大尺寸单晶取段加料用加料配比装置。
背景技术
单晶硅作为一种半导体材料，一般用于制造集成电路和其他电子元件。在拉制单晶硅时，要将原料置于单晶炉内，经过高温使其熔化，然后籽晶由顶部降至熔化的多晶硅中，通过控制液面的温度，使熔化的籽晶在周围重新结晶，生成排列整齐的单晶硅棒。现有技术中，通常将多种原料一次性投入到单晶炉中，对原料进行熔化拉制单晶，但是，此方法原料消耗较大，单晶拉制棒数大大缩短，杂质分布不均匀，降低了热场等辅材的使用率，提高了生产成本，同时使得单晶拉制的品质一致性较差，不利用行业发展，基于上述问题，急需一种取段加料装置在拉制单晶时便于进行分段配比加料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大尺寸单晶取段加料用加料配比装置，以解决了现有的问题：现有技术中，通常将多种原料一次性投入到单晶炉中，对原料进行熔化拉制单晶，但是，此方法原料消耗较大，单晶拉制棒数大大缩短，杂质分布不均匀，降低了热场等辅材的使用率，提高了生产成本，同时使得单晶拉制的品质一致性较差，不利用行业发展。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种大尺寸单晶取段加料用加料配比装置，包括单晶炉主体和支撑架，所述支撑架位于单晶炉主体的一端，所述单晶炉主体外侧的下端开设有投料孔，所述单晶炉主体的外侧固定有控制器，所述支撑架内部的上端焊接连接有原料存放料斗，所述原料存放料斗的内部焊接连接有料斗分隔板，所述原料存放料斗的内部通过料斗分隔板分隔有多个储料腔，多个所述储料腔的底部均开设有出料孔，所述出料孔的底部均装配有便于调节原料配比的配比调节机构，所述原料存放料斗的内部且位于配比调节机构的下端装配有便于对混合原料进行搅拌的混合搅拌机构。
进一步的，所述配比调节机构包括第一输料管、第一电动阀、配比调节箱、第二输料管、第二电动阀、调节电机、螺纹轴杆和配比调节板，所述第一输料管焊接连接于出料孔的底部，所述第一电动阀固定于第一输料管的外侧，且所述第一电动阀和控制器通过导线电性连接，所述配比调节箱焊接连接于第一输料管的底部，所述第二输料管焊接连接于配比调节箱的底部，所述第二电动阀固定于第二输料管的外侧，且所述第二电动阀和控制器通过导线电性连接；
所述调节电机固定于配比调节箱的一端，且所述调节电机和控制器通过导线电性连接，所述螺纹轴杆固定于调节电机的输出端，且所述配比调节箱和螺纹轴杆转动连接，所述配比调节板通过螺纹连接于螺纹轴杆的外侧，且所述配比调节箱和配比调节板滑动连接。
进一步的，所述配比调节箱和螺纹轴杆通过滚珠轴承转动连接。
进一步的，所述配比调节板的外侧焊接连接有导向止转杆，所述配比调节箱的内部开设有与导向止转杆相适应的导向凹槽，所述导向止转杆装配于导向凹槽的内部，所述配比调节板和配比调节箱通过导向止转杆和导向凹槽的相互配合滑动连接。
进一步的，所述混合搅拌机构包括原料混合料斗、搅拌电机、中心轴杆、支撑板、搅拌横杆、多个搅拌棒、第三输料管和第三电动阀，所述原料混合料斗焊接连接于支撑架的内部，所述原料混合料斗的顶部开设有与配比调节机构相适应的进料孔，且所述进料孔和第二输料管焊接连接；
所述搅拌电机固定于原料混合料斗的顶部，且所述搅拌电机和控制器通过导线电性连接，所述中心轴杆固定于搅拌电机的输出端，所述支撑板通过滚珠轴承转动连接于中心轴杆的外侧，且所述原料混合料斗和支撑板焊接连接，所述搅拌横杆焊接连接于中心轴杆的下端，多个所述搅拌棒分别焊接连接于搅拌横杆的顶部和底部；
所述第三输料管固定于原料混合料斗的底部，且所述第三输料管远离原料混合料斗的一端与单晶炉主体外侧的投料孔通过投料管连接，所述第三电动阀固定于第三输料管的外侧，且所述第三电动阀和控制器通过导线电性连接。
进一步的，所述支撑架底部的四个端角均粘接连接有防滑垫，所述防滑垫的底部均布开设有若干防滑纹。
进一步的，所述控制器的型号为SC-200通用型。
进一步的，所述原料存放料斗的顶部通过合页转动连接有密封盖板，所述密封盖板的内部开设有抽气孔和氩气注入孔，所述密封盖板的顶部固定有真空泵，所述真空泵的输入端和抽气孔通过软管相连接，且所述控制器和真空泵通过导线电性连接。
进一步的，所述原料存放料斗和密封盖板之间装配有密封圈。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过原料存放料斗、料斗分隔板和配比调节机构之间的相互配合，使得装置可以在拉制单晶时，进行分段配比加料，降低了原料的消耗，提高了单晶拉直的棒数，提高了热场等辅材的使用率，降低了生产成本。
2、本发明通过原料混合料斗、搅拌电机和搅拌棒之间的相互配合，使得装置可以对配比的原料进行搅拌，使得多种原料混合更加均匀，避免了原料熔化后，杂质分布不均匀，导致单晶棒的杂质分布不均匀，提高了单晶棒的品质。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明整体的结构示意图；
图2为本发明原料存放料斗内部的结构示意图；
图3为本发明配比调节机构的结构示意图；
图4为本发明配比调节机构的结构剖视图；
图5为本发明配比调节板和导向止转杆的结构示意图；
图6为本发明配比调节板和导向止转杆的结构剖视图；
图7为本发明混合搅拌机构的结构示意图；
图8为本发明图混合搅拌机构的结构剖视图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、单晶炉主体；2、支撑架；3、原料存放料斗；4、料斗分隔板；5、配比调节机构；6、混合搅拌机构；7、密封盖板；8、抽气孔；9、氩气注入孔；10、第一输料管；11、第一电动阀；12、配比调节箱；13、第二输料管；14、第二电动阀；15、调节电机；16、螺纹轴杆；17、配比调节板；18、导向止转杆；19、原料混合料斗；20、搅拌电机；21、中心轴杆；22、支撑板；23、搅拌横杆；24、搅拌棒；25、第三输料管；26、第三电动阀；27、控制器；28、真空泵。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例公开了一种大尺寸单晶取段加料用加料配比装置。
本发明包括单晶炉主体1和支撑架2，支撑架2位于单晶炉主体1的一端。
请参阅图1-2所示：
单晶炉主体1外侧的下端开设有投料孔，单晶炉主体1的外侧固定有控制器27，支撑架2内部的上端焊接连接有原料存放料斗3，原料存放料斗3的内部焊接连接有料斗分隔板4，原料存放料斗3的内部通过料斗分隔板4分隔有多个储料腔，多个储料腔的底部均开设有出料孔，出料孔的底部均装配有便于调节原料配比的配比调节机构5，原料存放料斗3的内部且位于配比调节机构5的下端装配有便于对混合原料进行搅拌的混合搅拌机构6；
支撑架2底部的四个端角均粘接连接有防滑垫，防滑垫的底部均布开设有若干防滑纹；
优选的，控制器27的型号为SC-200通用型；
请参阅图3-4所示：
配比调节机构5包括第一输料管10、第一电动阀11、配比调节箱12、第二输料管13、第二电动阀14、调节电机15、螺纹轴杆16和配比调节板17，第一输料管10焊接连接于出料孔的底部，第一电动阀11固定于第一输料管10的外侧，且第一电动阀11和控制器27通过导线电性连接，配比调节箱12焊接连接于第一输料管10的底部，第二输料管13焊接连接于配比调节箱12的底部，第二电动阀14固定于第二输料管13的外侧，且第二电动阀14和控制器27通过导线电性连接；
调节电机15固定于配比调节箱12的一端，且调节电机15和控制器27通过导线电性连接，螺纹轴杆16固定于调节电机15的输出端，且配比调节箱12和螺纹轴杆16通过滚珠轴承转动连接，配比调节板17通过螺纹连接于螺纹轴杆16的外侧，且配比调节箱12和配比调节板17滑动连接；
请参阅图4-6所示：
配比调节板17的外侧焊接连接有导向止转杆18，配比调节箱12的内部开设有与导向止转杆18相适应的导向凹槽，导向止转杆18装配于导向凹槽的内部，配比调节板17和配比调节箱12通过导向止转杆18和导向凹槽的相互配合滑动连接；
请参阅图7-8所示：
混合搅拌机构6包括原料混合料斗19、搅拌电机20、中心轴杆21、支撑板22、搅拌横杆23、多个搅拌棒24、第三输料管25和第三电动阀26，原料混合料斗19焊接连接于支撑架2的内部，原料混合料斗19的顶部开设有与配比调节机构5相适应的进料孔，且进料孔和第二输料管13焊接连接；
搅拌电机20固定于原料混合料斗19的顶部，且搅拌电机20和控制器27通过导线电性连接，中心轴杆21固定于搅拌电机20的输出端，支撑板22通过滚珠轴承转动连接于中心轴杆21的外侧，且原料混合料斗19和支撑板22焊接连接，搅拌横杆23焊接连接于中心轴杆21的下端，多个搅拌棒24分别焊接连接于搅拌横杆23的顶部和底部；
第三输料管25固定于原料混合料斗19的底部，且第三输料管25远离原料混合料斗19的一端与单晶炉主体1外侧的投料孔通过投料管连接，第三电动阀26固定于第三输料管25的外侧，且第三电动阀26和控制器27通过导线电性连接；
请参阅图1所示：
原料存放料斗3的顶部通过合页转动连接有密封盖板7，密封盖板7的内部开设有抽气孔8和氩气注入孔9，密封盖板7的顶部固定有真空泵28，真空泵28的输入端和抽气孔8通过软管相连接，且控制器27和真空泵28通过导线电性连接；
原料存放料斗3和密封盖板7之间装配有密封圈，便于提高原料存放料斗3内部的密封性。
本实施例的一个具体应用为：
将装置与外部电源进行电性连接，向控制器27输入配套使用的程序，将拉制单晶的循环料、珊瑚料、国产致密料以及进口致密料分别投放到原料存放料斗3内部不同的储料腔内；
通过控制器27启动真空泵28，使得真空泵28运转，通过真空泵28的运转将原料存放料斗3内部的空气抽出，同时通过氩气注入孔9对原料存放料斗3的内部注入氩气；
在拉制第一段单晶，需要调节循环料的配比时，通过控制器27启动调节电机15，使得调节电机15的输出端转动，通过调节电机15和螺纹轴杆16的固定连接，使得调节电机15带动螺纹轴杆16转动，通过螺纹轴杆16和配比调节板17的螺纹连接以及配比调节箱12和配比调节板17的滑动连接，使得螺纹轴杆16带动配比调节板17移动，进而使得配比调节板17将配比调节箱12的内部分隔成两个腔室，其中，靠近第一输料管10的腔室内的容积等于需要添加的循环料的体积时，关闭调节电机15，使得调节电机15停止转动；
通过控制器27启动第一电动阀11，使得第一电动阀11开启，原料存放料斗3内部的循环料通过第一输料管10滑落到配比调节箱12内部靠近第一输料管10的一个腔室内，当靠近第一输料管10的腔室填充满后，通过控制器27启动第一电动阀11，使得第一电动阀11关闭，进而使得原料存放料斗3内部的循环料无法向配比调节箱12内部掉落；
通过控制器27启动第二电动阀14，使得第二电动阀14开启，通过控制器27启动调节电机15，使得调节电机15的输出端转动，通过调节电机15和螺纹轴杆16的固定连接，使得调节电机15带动螺纹轴杆16转动，通过螺纹轴杆16和配比调节板17的螺纹连接以及配比调节箱12和配比调节板17的滑动连接，使得螺纹轴杆16带动配比调节板17向靠近第一输料管10的方向移动，进而使得配比调节板17推动配比调节箱12内部的循环料通过第二输料管13滑落到原料混合料斗19的内部；
同上操作，可以对珊瑚料、国产致密料以及进口致密料进行不同配比的添加；
多种原料按照配比混合在原料混合料斗19的内部后，通过控制器27启动搅拌电机20，使得搅拌电机20的输出端转动，通过搅拌电机20和中心轴杆21的固定连接，使得搅拌电机20带动中心轴杆21转动，通过中心轴杆21和搅拌横杆23的焊接连接，使得中心轴杆21带动搅拌横杆23转动，通过搅拌横杆23和搅拌棒24的焊接连接，使得搅拌横杆23带动搅拌棒24转动，进而使得搅拌棒24对多种原料进行搅拌混合，避免原料混合不均匀导致单晶棒内杂质分布不均匀；
原料混合完毕后，通过控制器27开启第三电动阀26，使得原料混合料斗19内部混合均匀的原料通过第三输料管25滑落到单晶炉主体1的内部；
具体的：
一：循环料，在R1-R6棒按照一定的比例使用，此比例同时要满足单炉循环料产出的比例循环料品质较原生多晶较差，可搭配部分国内的菜花、珊瑚、致密料消耗；
二：国产致密料，在R1棒以及R6-R8棒和循环料以及进口致密料搭配按照一定比例使用，满足循环料的产出比例；
三：珊瑚料，在R2-R6棒按照一定比例使用，使得原料成本下降，同时满足循环料使用量；
四：进口致密料，目前进口料较国内多晶硅品质较好，可选用较为优质的多晶硅在R7-R8棒，使炉内剩余料做大幅度的一个稀释非硅杂质，使其晶棒产出后电性能参数较高。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (9)
1.一种大尺寸单晶取段加料用加料配比装置，包括单晶炉主体(1)和支撑架(2)，所述支撑架(2)位于单晶炉主体(1)的一端，其特征在于，所述单晶炉主体(1)外侧的下端开设有投料孔，所述单晶炉主体(1)的外侧固定有控制器(27)，所述支撑架(2)内部的上端焊接连接有原料存放料斗(3)，所述原料存放料斗(3)的内部焊接连接有料斗分隔板(4)，所述原料存放料斗(3)的内部通过料斗分隔板(4)分隔有多个储料腔，多个所述储料腔的底部均开设有出料孔，所述出料孔的底部均装配有便于调节原料配比的配比调节机构(5)，所述原料存放料斗(3)的内部且位于配比调节机构(5)的下端装配有便于对混合原料进行搅拌的混合搅拌机构(6)。
2.根据权利要求1所述的一种大尺寸单晶取段加料用加料配比装置，其特征在于，所述配比调节机构(5)包括第一输料管(10)、第一电动阀(11)、配比调节箱(12)、第二输料管(13)、第二电动阀(14)、调节电机(15)、螺纹轴杆(16)和配比调节板(17)，所述第一输料管(10)焊接连接于出料孔的底部，所述第一电动阀(11)固定于第一输料管(10)的外侧，且所述第一电动阀(11)和控制器(27)通过导线电性连接，所述配比调节箱(12)焊接连接于第一输料管(10)的底部，所述第二输料管(13)焊接连接于配比调节箱(12)的底部，所述第二电动阀(14)固定于第二输料管(13)的外侧，且所述第二电动阀(14)和控制器(27)通过导线电性连接；
所述调节电机(15)固定于配比调节箱(12)的一端，且所述调节电机(15)和控制器(27)通过导线电性连接，所述螺纹轴杆(16)固定于调节电机(15)的输出端，且所述配比调节箱(12)和螺纹轴杆(16)转动连接，所述配比调节板(17)通过螺纹连接于螺纹轴杆(16)的外侧，且所述配比调节箱(12)和配比调节板(17)滑动连接。
3.根据权利要求2所述的一种大尺寸单晶取段加料用加料配比装置，其特征在于，所述配比调节箱(12)和螺纹轴杆(16)通过滚珠轴承转动连接。
4.根据权利要求2所述的一种大尺寸单晶取段加料用加料配比装置，其特征在于，所述配比调节板(17)的外侧焊接连接有导向止转杆(18)，所述配比调节箱(12)的内部开设有与导向止转杆(18)相适应的导向凹槽，所述导向止转杆(18)装配于导向凹槽的内部，所述配比调节板(17)和配比调节箱(12)通过导向止转杆(18)和导向凹槽的相互配合滑动连接。
5.根据权利要求1所述的一种大尺寸单晶取段加料用加料配比装置，其特征在于，所述混合搅拌机构(6)包括原料混合料斗(19)、搅拌电机(20)、中心轴杆(21)、支撑板(22)、搅拌横杆(23)、多个搅拌棒(24)、第三输料管(25)和第三电动阀(26)，所述原料混合料斗(19)焊接连接于支撑架(2)的内部，所述原料混合料斗(19)的顶部开设有与配比调节机构(5)相适应的进料孔，且所述进料孔和第二输料管(13)焊接连接；
所述搅拌电机(20)固定于原料混合料斗(19)的顶部，且所述搅拌电机(20)和控制器(27)通过导线电性连接，所述中心轴杆(21)固定于搅拌电机(20)的输出端，所述支撑板(22)通过滚珠轴承转动连接于中心轴杆(21)的外侧，且所述原料混合料斗(19)和支撑板(22)焊接连接，所述搅拌横杆(23)焊接连接于中心轴杆(21)的下端，多个所述搅拌棒(24)分别焊接连接于搅拌横杆(23)的顶部和底部；
所述第三输料管(25)固定于原料混合料斗(19)的底部，且所述第三输料管(25)远离原料混合料斗(19)的一端与单晶炉主体(1)外侧的投料孔通过投料管连接，所述第三电动阀(26)固定于第三输料管(25)的外侧，且所述第三电动阀(26)和控制器(27)通过导线电性连接。
6.根据权利要求1所述的一种大尺寸单晶取段加料用加料配比装置，其特征在于，所述支撑架(2)底部的四个端角均粘接连接有防滑垫，所述防滑垫的底部均布开设有若干防滑纹。
7.根据权利要求1所述的一种大尺寸单晶取段加料用加料配比装置，其特征在于，所述控制器(27)的型号为SC-200通用型。
8.根据权利要求1所述的一种大尺寸单晶取段加料用加料配比装置，其特征在于，所述原料存放料斗(3)的顶部通过合页转动连接有密封盖板(7)，所述密封盖板(7)的内部开设有抽气孔(8)和氩气注入孔(9)，所述密封盖板(7)的顶部固定有真空泵(28)，所述真空泵(28)的输入端和抽气孔(8)通过软管相连接，且所述控制器(27)和真空泵(28)通过导线电性连接。
9.根据权利要求8所述的一种大尺寸单晶取段加料用加料配比装置，其特征在于，所述原料存放料斗(3)和密封盖板(7)之间装配有密封圈。
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