CN114754714B - 一种单晶硅尺寸测量机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单晶硅尺寸测量机，包括底座支架，所述底座支架的上方固定安装有护板，所述护板的一侧设置有检测组件，所述检测组件的外侧设置有检测护板，所述检测护板与护板通过螺栓固定连接，所述检测组件包括至少四个安装板，四个所述安装板上设置有两个处理器，所述处理器的一端安装有距离传感器，所述距离传感器与处理器电连接，所述处理器电连接有处理终端，所述底座支架的上方固定安装有导轨支架，所述导轨支架的上端固定安装有导轨，所述导轨的两侧滑动连接有防水板，所述导轨的上侧滑动连接有工装板，所述工装板与防水板为固定连接，本发明，具有实用性强和具有综合检测功能的特点。

Description

一种单晶硅尺寸测量机

技术领域

本发明涉及质量检测技术领域，具体为一种单晶硅尺寸测量机。

背景技术

单晶硅通常指的是硅原子的一种排列形式形成的物质。

硅是最常见应用最广的半导体材料，当熔融的单质硅凝固时，硅原子以金刚石晶格排列成晶核，其晶核长成晶面取向相同的晶粒，形成单晶硅。

单晶硅作为一种比较活泼的非金属元素晶体，是晶体材料的重要组成部分，处于新材料发展的前沿。单晶硅材料制造要经过如下过程：石英砂-冶金级硅-提纯和精炼-沉积多晶硅锭-单晶硅-硅片切割。其主要用途是用作半导体材料和利用太阳能光伏发电、供热等。

现有的单晶硅在切割后无法综合的判断单晶硅的尺寸，导致单晶硅容易出现功率不足或实用寿命较低的缺点。

因此，设计实用性强和具有综合检测功能的一种单晶硅尺寸测量机是很有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以检测尺寸及平面度的单晶硅尺寸测量机，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种单晶硅尺寸测量机，包括底座支架，所述底座支架的上方固定安装有护板，所述护板的一侧设置有检测组件，所述检测组件的外侧设置有检测护板，所述检测护板与护板通过螺栓固定连接，所述检测组件包括至少四个安装板，四个所述安装板上设置有两个处理器，所述处理器的一端安装有距离传感器，所述距离传感器与处理器电连接，所述处理器电连接有处理终端。

所述底座支架的上方固定安装有导轨支架，所述导轨支架的上端固定安装有导轨，所述导轨的两侧滑动连接有防水板，所述导轨的上侧滑动连接有工装板，所述工装板与防水板为固定连接，所述底座支架上设置有轴承座，所述轴承座的内侧设置有丝杆，所述丝杆上设置有螺母套，所述丝杆上设置有丝杆螺母，所述丝杆螺母与工装板为固定连接，所述丝杆的一端设置有带轮，所述带轮的一侧带传动有主动轮，所述主动轮的一侧设置有电机，所述电机固定安装在底座支架上，所述底座支架的上方设置有护罩。

所述护板的内侧底部固定安装有竖向气缸支架，所述竖向气缸支架的一侧固定安装有竖向气缸，所述竖向气缸的一侧设置有挡板支架，所述挡板支架的一端固定安装有竖向牛津块。

所述底座支架的上侧固定安装支架座，所述支架座上固定安装有水平气缸，所述水平气缸的一侧设置有水平推板，所述水平推板的一侧设置有水平牛津块，所述护板的内侧固定安装有导向柱，所述水平推板与导向柱为滑动连接。

所述底座支架上固定安装有至少五组测量支架，所述测量支架的上端固定安装有光电传感器。

所述处理终端包括计算机，所述计算机包括接收单元、计算模块、反馈单元，所述计算模块包括对比单元、斜率计算单元、综合单元，所述接收单元与计算模块为电连接；

所述接收单元的作用在于接受处理器传来的数据，所述对比单元的作用在于将处理器其传来的数据与预设数据进行比较，判断单晶硅块的尺寸是否复合标准，所述斜率计算单元的作用在于计算尺寸曲线的斜率，进而判断单晶硅的平面度，所述综合单元的作用在于判断数据误差是否是由于位置误差所导致的，所述反馈单元的作用在于输出单晶硅的质量信号，且可以控制进行二次检测，避免出现误判。

所述计算机的工作过程包括以下步骤：

S1：光电传感器判断工装板上是否存在单晶硅，当存在单晶硅时电机启动，带动工装板及其上的单晶硅移动，当判断不存在单晶硅时，整个系统处于静默状态；

S2：当单晶硅开始移动并经过检测组件时，根据水平向的两个距离数据及水平向的两个距离传感器的距离得出单晶硅的长度，据竖直向的两个距离数据及竖直向的两个距离传感器的距离即可得出单晶硅的宽度，得到长度和宽度：d₁、l₁，并随着单晶硅的移动重复监测，得到多组数据d₁、d₂、d₃、...，l₁、l₂、l₃、...；

S3：对比单元对多组数据进行处理，判断单晶硅的尺寸；

S4：当判断单晶硅为劣质品时，判断是否需要重复检测，当判断需要重读检测时，反馈单元开始控制计算机重复检测单晶硅的尺寸，当判断不需要重复检测时，判断单晶硅为次品；

S5：当检测结果显示单晶硅为良品时，直接判断单晶硅为良品。

根据上述技术方案，上述S3中，对比d₁、d₂、d₃、...，l₁、l₂、l₃、...，得出d₁、d₂、d₃、...中的最大值dmax及最小值dmin，l₁、l₂、l₃、...中的最大值lmax及最小值lmin，，根据单晶硅的预设尺寸及其精度要求得出预设的单晶硅的最大尺寸及最小尺寸，将其与dmax、lmax、dmin、lmin对比，判断dmax、lmax、dmin、lmin是否处于单晶硅的最大尺寸及最小尺寸的区间内，当不处于该区间时进行S4，斜率计算单元开始根据d₁、d₂、d₃、...，l₁、l₂、l₃、...得出尺寸曲线，并得出曲线斜率的绝对值的最大值，与预设的单晶硅的尺寸曲线斜率的值对比，当计算得出曲线斜率的绝对值的最大值大于预设的单晶硅的尺寸曲线斜率的值时，单晶硅进行S4，当判断dmax、lmax、dmin、lmin处于单晶硅的最大尺寸及最小尺寸的区间内且计算得出曲线斜率的绝对值的最大值小于预设的单晶硅的尺寸曲线斜率的值时，判断单晶硅为良品。

根据上述技术方案，上述S4中，将单晶硅与左右侧检测组件的距离与预设值对比，当单晶硅与左右侧检测组件的距离等于预设值时直接判断单晶硅为次品，单晶硅与左右侧检测组件的距离不等于预设值，调整单晶硅的水平位置，并对单晶硅进行二次检测。

根据上述技术方案，所述护板的内侧底部固定安装有防撞支架，所述防撞支架上设置有弹性撞块。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明，距离传感器检测其与单晶硅一个侧面的距离，并将相关的数据传递到处理器，根据水平向的两个距离数据及水平向的两个距离传感器的距离即可得出单晶硅的长度，据竖直向的两个距离数据及竖直向的两个距离传感器的距离即可得出单晶硅的宽度，达到很好的检测单晶硅尺寸的优点，处理终端可以处理持续检测到的多组数据，进而判断单晶硅的优劣。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的整体立体结构示意图；

图2是本发明的检测组件结构示意图；

图3是本发明的去掉护板后第一个视角的立体结构示意图；

图4是本发明的图3中A处的局部放大示意图；

图5本发明的去掉护板后第二个视角的立体结构示意图；

图6是本发明的图5中B处的局部放大示意图；

图7是本发明的去掉护板后第三个视角的立体结构示意图；

图8本发明的图7中C处的局部放大示意图；

图9是本发明的系统结构示意图；

图中：1、底座支架；2、护板；3、导轨；4、护罩；5、测量支架；6、导轨支架；7、工装板；8、光电传感器；9、防水板；10、检测护板；11、安装板；12、距离传感器；13、处理器；14、丝杆；15、带轮；16、水平推板；17、电机；18、竖向气缸支架；19、竖向气缸；20、挡板支架；22、竖向牛津块；23、导向柱；24、水平气缸；25、轴承座；26、螺母套；27、丝杆螺母。

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-9，本发明提供技术方案：一种单晶硅尺寸测量机，包括底座支架1，底座支架1的上方固定安装有护板2，护板2的一侧设置有检测组件，检测组件的外侧设置有检测护板10，检测护板10与护板2通过螺栓固定连接，检测组件包括至少四个安装板11，四个安装板11上设置有两个处理器13，处理器13的一端安装有距离传感器12，距离传感器12与处理器13电连接，处理器13电连接有处理终端；距离传感器12可以检测其与单晶硅一个侧面的距离，并将相关的数据传递到处理器13，根据水平向的两个距离数据及水平向的两个距离传感器12的距离即可得出单晶硅的长度，据竖直向的两个距离数据及竖直向的两个距离传感器12的距离即可得出单晶硅的宽度，达到很好的检测单晶硅尺寸的优点，处理终端可以处理持续检测到的多组数据，进而判断单晶硅的优劣。

底座支架1的上方固定安装有导轨支架6，导轨支架6的上端固定安装有导轨3，导轨3的两侧滑动连接有防水板9，导轨3的上侧滑动连接有工装板7，工装板7与防水板9为固定连接，底座支架1上设置有轴承座25，轴承座25的内侧设置有丝杆14，丝杆14上设置有螺母套26，丝杆14上设置有丝杆螺母27，丝杆螺母27与工装板7为固定连接，丝杆14的一端设置有带轮15，带轮15的一侧带传动有主动轮，主动轮的一侧设置有电机17，电机17固定安装在底座支架1上，底座支架1的上方设置有护罩4；电机17带动主动轮转动，进而通过皮带带动带轮15转动，带动丝杆14转动，丝杆14转动，进而带动丝杆螺母27移动，带动工装板7在导轨3上滑动，进而带动单晶硅移动，且在使用的过程护罩4可以避免电机17及带轮15在使用的过程中渗入杂质。

护板2的内侧底部固定安装有竖向气缸支架18，竖向气缸支架18的一侧固定安装有竖向气缸19，竖向气缸19的一侧设置有挡板支架20，挡板支架20的一端固定安装有竖向牛津块22；竖向气缸19驱动挡板支架20移动，进而带动竖向牛津块22移动，避免在单晶硅质量检测的过程中，单晶硅在竖直方向上位置出现偏差，影响到单晶硅连续质量检测的过程。

底座支架1的上侧固定安装支架座，支架座上固定安装有水平气缸24，水平气缸24的一侧设置有水平推板16，水平推板16的一侧设置有水平牛津块，护板2的内侧固定安装有导向柱23，水平推板16与导向柱23为滑动连接；水平气缸24驱动水平推板16移动，进而驱动水平牛津块移动，改变单晶硅的水平位置，避免单晶硅的水平位置存在差异，导致单晶硅的下表面不平整进而导致对单晶硅的质量检测过程照成影响，且水平牛津块、竖向牛津块22均可避免在推动单晶硅的过程中，对单晶硅照成损伤。

底座支架1上固定安装有至少五组测量支架5，测量支架5的上端固定安装有光电传感器8；光电传感器8可以检测测量机上是否存在单晶硅且可以判断到底存在多少个单晶硅。

处理终端包括计算机，计算机包括接收单元、计算模块、反馈单元，计算模块包括对比单元、斜率计算单元、综合单元，接收单元与计算模块为电连接；

接收单元的作用在于接受处理器13传来的数据，对比单元的作用在于将处理器13其传来的数据与预设数据进行比较，判断单晶硅块的尺寸是否复合标准，斜率计算单元的作用在于计算尺寸曲线的斜率，进而判断单晶硅的平面度，综合单元的作用在于判断数据误差是否是由于位置误差所导致的，反馈单元的作用在于输出单晶硅的质量信号，且可以控制进行二次检测，避免出现误判；

计算机的工作过程包括以下步骤：

S1：光电传感器8判断工装板7上是否存在单晶硅，当存在单晶硅时电机17启动，带动工装板7及其上的单晶硅移动，当判断不存在单晶硅时，整个系统处于静默状态；

S2：当单晶硅开始移动并经过检测组件时，根据水平向的两个距离数据及水平向的两个距离传感器12的距离得出单晶硅的长度，据竖直向的两个距离数据及竖直向的两个距离传感器12的距离即可得出单晶硅的宽度，得到长度和宽度：d₁、l₁，并随着单晶硅的移动重复监测，得到多组数据d₁、d₂、d₃、...，l₁、l₂、l₃、...；

S3：对比单元对多组数据进行处理，判断单晶硅的尺寸；

S4：当判断单晶硅为劣质品时，判断是否需要重复检测，当判断需要重读检测时，反馈单元开始控制计算机重复检测单晶硅的尺寸，当判断不需要重复检测时，判断单晶硅为次品；

S5：当检测结果显示单晶硅为良品时，直接判断单晶硅为良品；

上述S3中，对比d₁、d₂、d₃、...，l₁、l₂、l₃、...，得出d₁、d₂、d₃、...中的最大值dmax及最小值dmin，l₁、l₂、l₃、...中的最大值lmax及最小值lmin，，根据单晶硅的预设尺寸及其精度要求得出预设的单晶硅的最大尺寸及最小尺寸，将其与dmax、lmax、dmin、lmin对比，判断dmax、lmax、dmin、lmin是否处于单晶硅的最大尺寸及最小尺寸的区间内，当不处于该区间时进行S4，斜率计算单元开始根据d₁、d₂、d₃、...，l₁、l₂、l₃、...得出尺寸曲线，并得出曲线斜率的绝对值的最大值，与预设的单晶硅的尺寸曲线斜率的值对比，当计算得出曲线斜率的绝对值的最大值大于预设的单晶硅的尺寸曲线斜率的值时，单晶硅进行S4，当判断dmax、lmax、dmin、lmin处于单晶硅的最大尺寸及最小尺寸的区间内且计算得出曲线斜率的绝对值的最大值小于预设的单晶硅的尺寸曲线斜率的值时，判断单晶硅为良品；

上述S4中，将单晶硅与左右侧检测组件的距离与预设值对比，当单晶硅与左右侧检测组件的距离等于预设值时直接判断单晶硅为次品，单晶硅与左右侧检测组件的距离不等于预设值，调整单晶硅的水平位置，并对单晶硅进行二次检测；经过S4可以避免在使用的过程中单晶硅不处于工装板7上，导致单晶硅所处的平面并不平整，进而影响单晶硅的检测结果，影响了对单晶硅质量检测的结果。

护板2的内侧底部固定安装有防撞支架，防撞支架上设置有弹性撞块，弹性撞块的作用在于避免单晶硅失位时，装上护板2导致单晶硅损伤。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：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，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (3)

1.一种单晶硅尺寸测量机，包括底座支架（1），其特征在于：所述底座支架（1）的上方固定安装有护板（2），所述护板（2）的一侧设置有检测组件，所述检测组件的外侧设置有检测护板（10），所述检测护板（10）与护板（2）通过螺栓固定连接，所述检测组件包括至少四个安装板（11），四个所述安装板（11）上设置有两个处理器（13），所述处理器（13）的一端安装有距离传感器（12），所述距离传感器（12）与处理器（13）电连接，所述处理器（13）电连接有处理终端；

所述底座支架（1）的上方固定安装有导轨支架（6），所述导轨支架（6）的上端固定安装有导轨（3），所述导轨（3）的两侧滑动连接有防水板（9），所述导轨（3）的上侧滑动连接有工装板（7），所述工装板（7）与防水板（9）为固定连接，所述底座支架（1）上设置有轴承座（25），所述轴承座（25）的内侧设置有丝杆（14），所述丝杆（14）上设置有螺母套（26），所述丝杆（14）上设置有丝杆螺母（27），所述丝杆螺母（27）与工装板（7）为固定连接，所述丝杆（14）的一端设置有带轮（15），所述带轮（15）的一侧带传动有主动轮，所述主动轮的一侧设置有电机（17），所述电机（17）固定安装在底座支架（1）上，所述底座支架（1）的上方设置有护罩（4）；

所述护板（2）的内侧底部固定安装有竖向气缸支架（18），所述竖向气缸支架（18）的一侧固定安装有竖向气缸（19），所述竖向气缸（19）的一侧设置有挡板支架（20），所述挡板支架（20）的一端固定安装有竖向牛津块（22）；

所述底座支架（1）的上侧固定安装支架座，所述支架座上固定安装有水平气缸（24），所述水平气缸（24）的一侧设置有水平推板（16），所述水平推板（16）的一侧设置有水平牛津块，所述护板（2）的内侧固定安装有导向柱（23），所述水平推板（16）与导向柱（23）为滑动连接；

所述底座支架（1）上固定安装有至少五组测量支架（5），所述测量支架（5）的上端固定安装有光电传感器（8）；

所述处理终端包括计算机，所述计算机包括接收单元、计算模块、反馈单元，所述计算模块包括对比单元、斜率计算单元、综合单元，所述接收单元与计算模块为电连接；

所述接收单元的作用在于接受处理器（13）传来的数据，所述对比单元的作用在于将处理器（13）其传来的数据与预设数据进行比较，判断单晶硅块的尺寸是否复合标准，所述斜率计算单元的作用在于计算尺寸曲线的斜率，进而判断单晶硅的平面度，所述综合单元的作用在于判断数据误差是否是由于位置误差所导致的，所述反馈单元的作用在于输出单晶硅的质量信号，且可以控制进行二次检测，避免出现误判；

所述计算机的工作过程包括以下步骤：

S1：光电传感器（8）判断工装板（7）上是否存在单晶硅，当存在单晶硅时电机（17）启动，带动工装板（7）及其上的单晶硅移动，当判断不存在单晶硅时，整个系统处于静默状态；

S2：当单晶硅开始移动并经过检测组件时，根据水平向的两个距离数据及水平向的两个距离传感器（12）的距离得出单晶硅的长度，据竖直向的两个距离数据及竖直向的两个距离传感器（12）的距离即可得出单晶硅的宽度，得到长度和宽度：d₁、l₁，并随着单晶硅的移动重复监测，得到多组数据d₁、d₂、d₃、...，l₁、l₂、l₃、...；

S3：对比单元对多组数据进行处理，判断单晶硅的尺寸；

S4：当判断单晶硅为劣质品时，判断是否需要重复检测，当判断需要重读检测时，反馈单元开始控制计算机重复检测单晶硅的尺寸，当判断不需要重复检测时，判断单晶硅为次品；

S5：当检测结果显示单晶硅为良品时，直接判断单晶硅为良品；

上述S3中，对比d₁、d₂、d₃、...，l₁、l₂、l₃、...，得出d₁、d₂、d₃、...中的最大值dmax及最小值dmin，l₁、l₂、l₃、...中的最大值lmax及最小值lmin，根据单晶硅的预设尺寸及其精度要求得出预设的单晶硅的最大尺寸及最小尺寸，将其与dmax、lmax、dmin、lmin对比，判断dmax、lmax、dmin、lmin是否处于单晶硅的最大尺寸及最小尺寸的区间内，当不处于该区间时进行S4，斜率计算单元开始根据d₁、d₂、d₃、...，l₁、l₂、l₃、...得出尺寸曲线，并得出曲线斜率的绝对值的最大值，与预设的单晶硅的尺寸曲线斜率的值对比，当计算得出曲线斜率的绝对值的最大值大于预设的单晶硅的尺寸曲线斜率的值时，单晶硅进行S4，当判断dmax、lmax、dmin、lmin处于单晶硅的最大尺寸及最小尺寸的区间内且计算得出曲线斜率的绝对值的最大值小于预设的单晶硅的尺寸曲线斜率的值时，判断单晶硅为良品。

2.根据权利要求1所述的一种单晶硅尺寸测量机，其特征在于：上述S4中，将单晶硅与左右侧检测组件的距离与预设值对比，当单晶硅与左右侧检测组件的距离等于预设值时直接判断单晶硅为次品，单晶硅与左右侧检测组件的距离不等于预设值，调整单晶硅的水平位置，并对单晶硅进行二次检测。

3.根据权利要求2所述的一种单晶硅尺寸测量机，其特征在于：所述护板（2）的内侧底部固定安装有防撞支架，所述防撞支架上设置有弹性撞块。

Images