CN116730603A - 一种退火石英管的开管工艺及其开管装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于半导体技术领域，公开了一种退火石英管的开管工艺及其开管装置。开管装置包括底座和压盖，底座上设有弧形凹槽，底座包括硬底座和软底座，硬底座和软底座之间设置间隙，间隙将弧形凹槽分为位于硬底座上的第一弧形凹槽、位于软底座上的第二弧形凹槽；压盖包括与可翻转设置在硬底座上的硬压盖、设置在硬压盖端面的软压盖，软压盖上设置第三弧形凹槽；硬压盖翻转，带动软压盖对硬底座进行压合，第三弧形凹槽与第一弧形凹槽形成固定石英管的腔体。本发明开管装置结构简易，基于该开管装置的石英管开管工艺简单，可降低退火过程石英管开管取片难度，减少碎片率，减少半导体材料片表面污染，有效的节省了人工成本，提高生产效率。
Description
技术领域
本发明属于半导体技术领域，涉及一种开管装置及方法，更具体的，涉及一种退火石英管的开管工艺及其开管装置。
背景技术
半导体材料闭管退火过程中，常采用石英管将半导体材料真空封管并完成退火。该方式退火效率明显。
目前退火工艺的开管方式是利用砂轮片对石英管进行切割，然后取片，但切割过程伴有细小的石英粉颗粒形成粉尘，在石英真空管破空的瞬间，吸入大量粉尘颗粒附着于退火片表面，产生材料片粉尘污染，严重损坏材料片的表面质量，导致成品率严重下滑。而且，后续取片难度较大，难以取出，容易产生碎片。
因此，有必要研究一种石英管的开管装置和开管工艺。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种退火石英管的开管工艺及其开管装置。该装置结构简易，方法简单，降低退火过程石英管开管取片难度，减少半导体材料片表面污染，提高生产效率。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种开管装置，包括底座和压盖，所述底座上设有放置石英管的弧形凹槽，所述弧形凹槽水平设置；
所述底座包括硬底座和软底座，所述硬底座和软底座之间设置间隙，所述弧形凹槽穿过所述间隙，且所述间隙将弧形凹槽分为位于硬底座上的第一弧形凹槽、位于软底座上的第二弧形凹槽；
所述压盖包括与可翻转设置在硬底座上的硬压盖、设置在硬压盖端面的软压盖，所述软压盖上设置第三弧形凹槽；硬压盖翻转，带动软压盖对硬底座进行压合，所述第三弧形凹槽与第一弧形凹槽形成固定石英管的腔体。
进一步地，所述弧形凹槽的弧面与石英管的外侧面之间贴合设置。
进一步地，第三弧形凹槽的弧面弧度为10~180°；进一步优选地，第三弧形凹槽的弧面弧度为10~150°。
进一步地，所述硬底座为层梯状结构；所述硬底座包括较高一侧的凹槽平台和较低另一侧的支撑平台，所述软底座置于支撑平台上，所述软底座与凹槽平台之间留有间隙，所述第一弧形凹槽贯穿设置在凹槽平台上。
进一步优选地，所述硬压盖与软压盖之间通过魔术贴或扎带相互可拆卸固定；所述软底座与支撑平台之间通过魔术贴或扎带相互可拆卸固定。
进一步地，所述硬压盖通过转动轴组件或合页可翻转设置在硬底座的端部。
一种开管工艺，使用所述的开管装置，包括以下步骤：
（1）将已完成退火的装片石英管切割一定深度后，水平放置于底座上的弧形凹槽中，石英管的切割处置于硬底座和软底座之间的间隙上方；
（2）翻转硬压盖利用软压盖材料的弹性而产生的形变量固定石英管一侧，固定完成后，按压石英管另一侧，产生剪切力平稳的断裂石英管，完成开管。
进一步地，步骤（1）中，切割深度为石英管壁厚大小的80%。
进一步地，步骤（1）中，切割方式为激光切割。
进一步地，所述软压盖为具备弹性形变的材料，开管按压过程中，软压盖与石英管接触处产生形变量为2~50mm。
进一步优选地，开管按压过程中，第三弧形凹槽的弧面弧度为10~180°。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明开管装置结构简易，基于该开管装置的石英管开管工艺简单，可降低退火过程石英管开管取片难度，减少碎片率，减少半导体材料片表面污染，有效的节省了人工成本，提高生产效率。
本发明先利用激光切管机切割石英管，切割一定深度，再结合开管工装，以不同材料的弹性形变形成高度差，形成的相对位移，从而轻易的掰断石英管，稳定、有效的实现掰管动作，获得平整的断裂管口，整个过程无较大震动，材料片表面粉尘沾污基本没有，操作过程简单、便捷有效。
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为开管装置的主视剖面结构图；
图2为开管装置展开状态俯视结构图；
图3为开管装置的侧视结构图；
图4为切割后石英管的结构图；
图5为开管工艺步骤（2）固定石英管的动作示意图；
图6为开管工艺步骤（3）按压石英管的动作示意图；
图7为开管工艺步骤（3）断裂石英管的动作示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不旨在限制本发明的保护范围。
实施例1
如图1~4所示，本实施例公开了一种开管装置，所述开管装置包括底座和压盖，所述底座上设有放置待开管的石英管6的弧形凹槽，所述弧形凹槽水平设置；
待开管的石英管6上设置预切割槽4。
所述底座包括硬底座5和软底座7，所述硬底座5和软底座7之间设置间隙，所述弧形凹槽穿过所述间隙，且所述间隙将弧形凹槽分为位于硬底座5上的第一弧形凹槽、位于软底座7上的第二弧形凹槽；
所述压盖包括与可翻转设置在硬底座5上的硬压盖2、设置在硬压盖2端面的软压盖1，所述软压盖1上设置第三弧形凹槽；硬压盖2翻转，带动软压盖1对硬底座5进行压合，所述第三弧形凹槽与第一弧形凹槽形成固定石英管6的腔体。
本实施例中，所述弧形凹槽的弧面与石英管6的外侧面之间贴合设置，第三弧形凹槽的弧面弧度为10~180°。
本实施例中，所述硬底座5为层梯状结构；所述硬底座5包括较高一侧的凹槽平台和较低另一侧的支撑平台，所述软底座7置于支撑平台上，所述软底座7与凹槽平台之间留有间隙，所述第一弧形凹槽贯穿设置在凹槽平台上。
本实施例中，所述硬压盖2与软压盖1之间通过魔术贴相互可拆卸固定；所述软底座7与支撑平台之间通过魔术贴相互可拆卸固定。
本实施例中，所述硬压盖2通过合页组件3可翻转设置在硬底座7的端部。
本实施例中，设置各个组件的参数优选范围：
所述软压盖长200~250mm，宽150~200mm，厚度10~100mm，所述第三弧形凹槽贯穿软压盖，第三弧形凹槽的弧面圆弧弦长10~100mm，深度10~100mm；
所述硬压盖的长宽与软压盖的长宽相同，厚度5~20mm；
所述硬底座的长宽与软压盖的长宽相同。
所述软底座长200~250mm，宽150~200mm，厚度10~100mm。
作为本实施例的优选方案之一，提供了一种基于开管装置的开管工艺，包括以下步骤：
（1）如图4所示，将已完成退火的装片石英管切割一定深度，水平放置于底座上的弧形凹槽中，石英管的切割处置于硬底座和软底座之间的间隙上方；
（2）如图5的动作一、动作二、动作三所示，翻转硬压盖利用软压盖材料的弹性而产生的形变量固定石英管一侧；
（3）固定完成后，手部轻微施力按压位于软底座上石英管的右侧，即图6的动作四所示。产生剪切力平稳的断裂石英管，即图7的动作五所示。以此方法获得平整断口的同时，极大的减少了材料片的震动。
实施例2
本实施例公开了一种退火石英管的开管工艺，使用实施例1中的开管装置和开管工艺，软压盖长200mm，宽150mm，厚度50mm，第三弧形凹槽的圆弧弦长18mm，深度2mm，弧面弧度为26°；硬压盖长宽与软压盖长宽相同，厚度5mm；硬底座长宽与软压盖长宽相同，软底座长200mm，宽150mm，厚度50mm。
包括以下步骤：
（1）待掰断石英管外管径尺寸为8mm，壁厚1mm，激光切管深度0.8mm。将石英管水平放置于底座上的弧形凹槽中，石英管的切割处置于硬底座和软底座之间的间隙上方；
（2）翻转硬压盖利用软压盖材料的弹性而产生的形变量固定石英管一侧，软压盖材质为具备弹性形变的橡胶垫，固定后软压盖产生形变量为2.5mm；
（3）固定完成后，按压石英管另一侧，产生剪切力平稳的断裂石英管，完成开管。
实施例3
本实施例公开了一种退火石英管的开管工艺，使用实施例1中的开管装置和开管工艺，软压盖长200mm，宽150mm，厚度50mm，第三弧形凹槽的圆弧弦长36mm，深度4mm，弧面弧度为26°；硬压盖长宽与软压盖长宽相同，厚度5mm；硬底座长宽与软压盖长宽相同，软底座长200mm，宽150mm，厚度50mm。
包括以下步骤：
（1）待掰断石英管外管径尺寸为15mm，壁厚1mm，激光切管深度0.8mm。将石英管水平放置于底座上的弧形凹槽中，石英管的切割处置于硬底座和软底座之间的间隙上方；
（2）翻转硬压盖利用软压盖材料的弹性而产生的形变量固定石英管一侧，软压盖材质为具备弹性形变的橡胶垫，固定后软压盖产生形变量为3mm；
（3）固定完成后，按压石英管另一侧，产生剪切力平稳的断裂石英管，完成开管。
对比例1
本对比例与实施例2基本一致，不同点在于：
开管装置中：软底座和软压盖替换为相同尺寸、相同结构、硬材质的第二硬底座和第二软压盖。
开管工艺过程中：
（1）待掰断石英管外管径尺寸为15mm，壁厚1mm，激光切管深度0.8mm。将石英管水平放置于底座上的弧形凹槽中，石英管的切割处置于硬底座和第二硬底座之间的间隙上方；
（2）翻转硬压盖固定石英管一侧；
（3）固定完成后，按压石英管另一侧，进行开管。
试验结果表示：压盖会翘起，受力不平衡，掰管过程石英管容易脱离或偏离掰管位置，导致内部材料飞洒、损坏，石英管断口划伤操作人员。石英管位置偏移，挤压力量过大，石英管直接碎裂。
对比例2
本对比例采用常规方法。
使用砂轮切割与实施例2相同管径的石英管，利用砂轮旋转石英管环切，切割深度为0.5~1mm，切口不平整，切割过程石英粉飞溅，且取出材料片有沾污，需要添加工序清洗材料片，费时费力。
对比实施例2、3和对比例1、2，不难发现，利用本发明：可获得断口整齐的石英管；利用激光切割后，掰断力量小，材料片基本无振动，不会损坏或产生大量石英粉污染材料片，同时减少和清洗工序，省时省力。
以上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包含范围之内。
Claims (10)
1.一种开管装置，其特征在于，所述开管装置包括底座和压盖，所述底座上设有放置石英管的弧形凹槽，所述弧形凹槽水平设置；
所述底座包括硬底座和软底座，所述硬底座和软底座之间设置间隙，所述弧形凹槽穿过所述间隙，且所述间隙将弧形凹槽分为位于硬底座上的第一弧形凹槽、位于软底座上的第二弧形凹槽；
所述压盖包括与可翻转设置在硬底座上的硬压盖、设置在硬压盖端面的软压盖，所述软压盖上设置第三弧形凹槽；硬压盖翻转，带动软压盖对硬底座进行压合，所述第三弧形凹槽与第一弧形凹槽形成固定石英管的腔体。
2.如权利要求1所述的开管装置，其特征在于，所述弧形凹槽的弧面与石英管的外侧面之间贴合设置。
3.如权利要求1所述的开管装置，其特征在于，第三弧形凹槽的弧面弧度为10~180°。
4.如权利要求1所述的开管装置，其特征在于，所述硬底座为层梯状结构；所述硬底座包括较高一侧的凹槽平台和较低另一侧的支撑平台，所述软底座置于支撑平台上，所述软底座与凹槽平台之间留有间隙，所述第一弧形凹槽贯穿设置在凹槽平台上。
5.如权利要求4所述的开管装置，其特征在于，所述硬压盖与软压盖之间通过魔术贴或扎带相互可拆卸固定；所述软底座与支撑平台之间通过魔术贴或扎带相互可拆卸固定。
6.如权利要求1所述的开管装置，其特征在于，所述硬压盖通过转动轴组件或合页可翻转设置在硬底座的端部。
7.一种退火石英管的开管工艺，其特征在于，使用权利要求1~6任一项所述的开管装置，包括以下步骤：
（1）将已完成退火的装片石英管切割一定深度后，水平放置于底座上的弧形凹槽中，石英管的切割处置于硬底座和软底座之间的间隙上方；
（2）翻转硬压盖利用软压盖材料的弹性而产生的形变量固定石英管一侧；
（3）固定完成后，按压位于软底座上的石英管另一侧，产生剪切力平稳的从切割处断裂石英管，完成开管。
8.如权利要求7所述的退火石英管的开管工艺，其特征在于，步骤（1）中，切割深度为石英管壁厚大小的50~95%。
9.如权利要求7所述的退火石英管的开管工艺，其特征在于，步骤（1）中，切割方式为激光切割。
10.如权利要求7所述的退火石英管的开管工艺，其特征在于，步骤（2）中，所述软底座和软压盖为具备弹性形变的材料，开管按压过程中，软底座和软压盖与石英管接触处产生形变量为2~50mm。
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