CN116878363B - 一种柱状单晶硅原料的表面圆度检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柱状单晶硅原料的表面圆度检测装置，涉及单晶硅检测技术领域，包括工作台，工作台顶部设置有用于稳定单晶硅的固定组件，固定组件外壁设置有用于防止单晶硅倾斜的定位组件，定位组件底部与工作台固定连接，工作台顶部设置有检测组件，本发明设置有灵活的固定件配合检测件，运动环组成一个环状结构，孔洞在缓冲垫表面均匀分布，承压弹簧受力收缩并挤压底部的压力传感器，其单晶硅表面越不规整，运动头与单晶硅之间的最大接触力和最小接触力差距越大，与传统的单晶硅圆度检测设备相比，本发明的检测组件在满足单晶硅圆度检测精度要求的条件下，整机造价相对较低，装置固定件可以在一定程度上适配不同大小的柱状单晶硅圆度检测。

Description

一种柱状单晶硅原料的表面圆度检测装置

技术领域

本发明涉及单晶硅检测技术领域，具体为一种柱状单晶硅原料的表面圆度检测装置。

背景技术

柱状单晶硅通常指的是硅原子以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，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。

现有技术中存在以下问题：

现有技术下，由于柱状单晶硅在经过加工后需要进行圆度检测，单晶硅经过加工之后圆度精度要求非常之高，加上不能接触单晶硅加工后的表面，不然单晶硅表面被划伤，造成质量等级下降，所以单晶硅平面度的检测一般采用仪器进行检测，但随着生产效率的提高，单晶硅的各种尺寸需求也在改变，普通仪器难以完成多种尺寸单晶硅圆度的检测，若采用大型仪器进行检测，由于其价格较为昂贵，增加了生产成本，为此，我们提出一种柱状单晶硅原料的表面圆度检测装置用于解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种柱状单晶硅原料的表面圆度检测装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供的一种柱状单晶硅原料的表面圆度检测装置，包括工作台，所述工作台顶部设置有用于稳定单晶硅的固定组件，所述固定组件外壁设置有用于防止单晶硅倾斜的定位组件，所述定位组件底部与工作台固定连接，所述工作台顶部设置有检测组件，所述检测组件设置在固定组件顶部，且所述检测组件与固定组件轴线重合，所述工作台顶部开设有安装槽，所述安装槽槽底固定连接有用于支撑单晶硅底部的承接台，所述固定组件包括多个用于稳定单晶硅的运动环，多个所述运动环绕工作台轴线均匀分布，多个所述运动环组成一个环状结构，多个运动环一端表面均开设有用于安装连接杆的连通窗口，所述连通窗口内壁开设有用于固定限位座的滑动槽，所述限位座置于滑动槽内且与滑动槽槽壁滑动连接，所述限位座靠近连通窗口的一面与连接杆固定连接，所述连接杆表面与连通窗口内壁滑动连接，所述连接杆远离限位座的一端与相邻运动环固定连接，所述连接杆表面套接有用于驱使自身运动的伸缩弹簧。

优选的，所述伸缩弹簧置于滑动槽内，所述伸缩弹簧一端与限位座接触，所述伸缩弹簧另一端表面套接有用于稳定自身的第一固定筒，所述第一固定筒远离限位座的一端与连通窗口内壁固定连接，多个所述运动环外环壁开设有用于配合定位组件的定位槽，所述运动环内环壁开设有多个用于固定缓冲垫的限位槽，多个所述限位槽沿运动环边缘方向均匀分布。

优选的，所述缓冲垫靠近运动环的一面固定连接有多个与限位槽相匹配的连接块，所述连接块与限位槽槽壁滑动连接，所述缓冲垫与运动环内环壁滑动连接，所述缓冲垫表面开设有多个便于自身发生形变的孔洞，多个所述孔洞在缓冲垫表面均匀分布。

优选的，所述定位组件包括多个用于安装复位弹簧的第一固定槽，所述第一固定槽开设于安装槽槽壁表面，多个所述第一固定槽绕工作台轴线均匀分布，所述复位弹簧一端与第一固定槽槽底固定连接。

优选的，所述复位弹簧另一端表面套接有用于安装固定板的第二固定筒，所述第二固定筒远离复位弹簧的一端与固定板固定连接，所述固定板表面通过轴承转动连接有用于支撑运动环的导轮，所述导轮远离固定板的一侧与定位槽槽壁接触。

优选的，所述工作台顶部两侧固定连接有用于安装顶座的安装座，两侧所述安装座沿工作台轴线对称分布，所述安装座表面开设有用于固定螺杆的螺纹孔。

优选的，所述安装座与螺杆通过螺纹孔进行螺纹连接，所述螺杆靠近运动环的一端与顶座转动连接，所述顶座远离螺杆的一面与运动环接触，所述螺杆远离运动环的一端固定连接有便于使用者转动自身的拧轮。

优选的，所述检测组件包括用于固定多个零件的安装环，所述安装环底部固定连接有多个用于稳定自身的支撑杆，多个所述支撑杆绕安装环轴线均匀分布，所述支撑杆底部与工作台台面固定连接。

优选的，所述安装环内环壁开设有用于稳定安装套筒的导向槽，所述安装环内置有驱使安装套筒沿导向槽运动的电动机，所述安装套筒内腔底部固定连接有传递电信号的压力传感器。

优选的，所述压力传感器输入端固定连接有用于稳定承压弹簧的第三固定筒，所述承压弹簧一端与第三固定筒内腔底部接触，所述承压弹簧另一端固定连接有用于接触单晶硅的运动头，所述运动头为柔性橡胶材质，所述运动头与第三固定筒内壁滑动连接。

与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

本发明设置有灵活的固定件配合检测件，多个运动环组成一个环状结构，缓冲垫与运动环内环壁滑动连接，缓冲垫表面开设有多个便于自身发生形变的孔洞，多个孔洞在缓冲垫表面均匀分布，承压弹簧受力收缩并挤压底部的压力传感器，其单晶硅表面越不规整，运动头与单晶硅之间的最大接触力和最小接触力差距越大，与传统的单晶硅圆度检测设备相比，本发明的检测组件在满足单晶硅圆度检测精度要求的条件下，整机造价相对较低，整机性价比高，且装置固定件可以在一定程度上适配不同大小的柱状单晶硅圆度检测，灵活性更高，满足使用者的多样化需求。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书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。

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明的固定组件与工作台装配结构示意图。

图3是本发明的缓冲垫与运动环装配结构示意图。

图4是本发明的运动环内部结构剖视图。

图5是本发明的工作台结构示意图。

图6是本发明的图2中A处放大结构示意图。

图7是本发明的图5中C处放大结构示意图。

图8是本发明的图2中B处放大结构示意图。

图9是本发明的检测组件结构示意图。

图10是本发明的图9中D处放大结构示意图。

图中：

1、工作台；11、安装槽；12、承接台；2、固定组件；21、运动环；22、连通窗口；23、滑动槽；24、连接杆；25、限位座；26、伸缩弹簧；27、第一固定筒；28、定位槽；29、限位槽；291、连接块；292、缓冲垫；3、定位组件；31、第一固定槽；32、复位弹簧；33、第二固定筒；34、固定板；35、导轮；36、安装座；37、螺纹孔；38、螺杆；39、顶座；391、拧轮；4、检测组件；41、安装环；42、支撑杆；43、导向槽；44、安装套筒；45、压力传感器；46、第三固定筒；47、承压弹簧；48、运动头。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

请参阅图1-图10，本发明提供了一种柱状单晶硅原料的表面圆度检测装置，包括工作台1，请着重参阅图1和图2所示，在工作台1顶部设置有用于稳定单晶硅的固定组件2，固定组件2外壁设置有用于防止单晶硅倾斜的定位组件3，定位组件3底部与工作台1固定连接，工作台1顶部设置有检测组件4，检测组件4设置在固定组件2顶部，且检测组件4与固定组件2轴线重合，提高装置稳定性，使得柱状单晶硅轴线可以与检测组件4适配，便于后续数据的采集。

为了装置可以适应于不同尺寸的柱状单晶硅，请着重参阅图3、图4和图8所示，在固定组件2包括多个用于稳定单晶硅的运动环21，多个运动环21绕工作台1轴线均匀分布，多个运动环21组成一个环状结构，多个运动环21一端表面均开设有用于安装连接杆24的连通窗口22，连通窗口22内壁开设有用于固定限位座25的滑动槽23，限位座25置于滑动槽23内且与滑动槽23槽壁滑动连接，限位座25靠近连通窗口22的一面与连接杆24固定连接，连接杆24表面与连通窗口22内壁滑动连接，连接杆24远离限位座25的一端与相邻运动环21固定连接，连接杆24表面套接有用于驱使自身运动的伸缩弹簧26，伸缩弹簧26置于滑动槽23内，伸缩弹簧26一端与限位座25接触，伸缩弹簧26另一端表面套接有用于稳定自身的第一固定筒27，第一固定筒27远离限位座25的一端与连通窗口22内壁固定连接，多个运动环21外环壁开设有用于配合定位组件3的定位槽28，运动环21内环壁开设有多个用于固定缓冲垫292的限位槽29，多个限位槽29沿运动环21边缘方向均匀分布，缓冲垫292靠近运动环21的一面固定连接有多个与限位槽29相匹配的连接块291，连接块291与限位槽29槽壁滑动连接，缓冲垫292与运动环21内环壁滑动连接，缓冲垫292表面开设有多个便于自身发生形变的孔洞，多个孔洞在缓冲垫292表面均匀分布，在工作台1顶部两侧固定连接有用于安装顶座39的安装座36，两侧安装座36沿工作台1轴线对称分布，安装座36表面开设有用于固定螺杆38的螺纹孔37，安装座36与螺杆38通过螺纹孔37进行螺纹连接，螺杆38靠近运动环21的一端与顶座39转动连接，顶座39远离螺杆38的一面与运动环21接触，螺杆38远离运动环21的一端固定连接有便于使用者转动自身的拧轮391，可以将单晶硅从安装环41内插入置于安装槽11的承接台12上，此时可以拧动拧轮391，拧轮391转动并驱动一侧的螺杆38绕自身轴线转动，螺杆38转动并驱动另一端的顶座39沿自身轴线方向向工作台1中心靠近，驱动多个运动环21进行运动，运动环21在顶座39的驱动下相互靠近，运动环21运动并对端头连接处进行挤压，连接杆24从连通窗口22内进入至滑动槽23内，伸缩弹簧26受力改变自身长度，多个运动环21所成型的环状固定件内壁与单晶硅紧贴接触，因运动环21内环壁开设有多个用于固定缓冲垫292的限位槽29，缓冲垫292与运动环21内环壁滑动连接，缓冲垫292表面开设有多个便于自身发生形变的孔洞，通过缓冲垫292与单晶硅进行接触，对物料进行固定，且防止固定件对单晶硅造成损坏。

同时为了单晶硅轴线可以与顶部检测组件4轴线重合，请着重参阅图5和图6所示，在工作台1顶部开设有安装槽11，安装槽11槽底固定连接有用于支撑单晶硅底部的承接台12，在定位组件3中设置有多个用于安装复位弹簧32的第一固定槽31，第一固定槽31开设于安装槽11槽壁表面，多个第一固定槽31绕工作台1轴线均匀分布，复位弹簧32一端与第一固定槽31槽底固定连接，复位弹簧32另一端表面套接有用于安装固定板34的第二固定筒33，第二固定筒33远离复位弹簧32的一端与固定板34固定连接，固定板34表面通过轴承转动连接有用于支撑运动环21的导轮35，导轮35远离固定板34的一侧与定位槽28槽壁接触，其安装槽11内壁的多个伸缩弹簧26会驱动一端的导轮35向运动环21靠近，导轮35与运动环壁上的定位槽28槽壁接触，无论运动环21更靠近哪一侧，哪一侧的伸缩弹簧26会驱使运动环21向中心靠近，使得固定后的单晶硅轴线与检测组件4位置重合，可以进行圆度检测。

进行圆度检测时，请着重参阅图9和图10所示，在检测组件4中设置有用于固定多个零件的安装环41，安装环41底部固定连接有多个用于稳定自身的支撑杆42，多个支撑杆42绕安装环41轴线均匀分布，支撑杆42底部与工作台1台面固定连接，安装环41内环壁开设有用于稳定安装套筒44的导向槽43，安装环41内置有驱使安装套筒44沿导向槽43运动的电动机，安装套筒44内腔底部固定连接有传递电信号的压力传感器45，压力传感器45输入端固定连接有用于稳定承压弹簧47的第三固定筒46，承压弹簧47一端与第三固定筒46内腔底部接触，承压弹簧47另一端固定连接有用于接触单晶硅的运动头48，运动头48与第三固定筒46内壁滑动连接，启动电动机，驱使安装套筒44沿导向槽43环绕安装环41运动，其安装套筒44一端的运动头48与单晶硅表面接触，运动头48为柔性橡胶材质，在与单晶硅的接触过程中，不会对单晶硅造成损伤，运动头48会在单晶硅的挤压下向压力传感器45靠近，其运动头48受力运动并对另一端的承压弹簧47进行压缩，承压弹簧47受力收缩并挤压底部的压力传感器45，其压力传感器45受力将电子信号传至外界显示仪器上，其显示数据与运动头48受力具有线性关系，其单晶硅表面越不规整，其凸出的一部分与运动头48接触，进而使得运动头48受力更大，对自身底部的承压弹簧47进行挤压，压力传感器45显示在外界的数据更大，反之则是更小，其运动头48受力运动并对另一端的承压弹簧47进行压缩，检测出运动头48与单晶硅之间的最大接触力和最小接触力差距大小，以此来检测柱状单晶硅的圆度。

工作原理

在实际使用过程中，可以将单晶硅从安装环41内置于安装槽11的承接台12上，此时可以拧动拧轮391，拧轮391转动并驱动一侧的螺杆38绕自身轴线转动，螺杆38转动并驱动另一端的顶座39沿自身轴线方向向工作台1中心靠近，驱动多个运动环21进行运动，运动环21在顶座39的驱动下相互靠近，运动环21运动并对端头连接处进行挤压，连接杆24从连通窗口22内进入至滑动槽23内，伸缩弹簧26受力改变自身长度，多个运动环21所成型的环状固定件内壁与单晶硅紧贴接触，因运动环21内环壁开设有多个用于固定缓冲垫292的限位槽29，缓冲垫292与运动环21内环壁滑动连接，缓冲垫292表面开设有多个便于自身发生形变的孔洞，通过缓冲垫292与单晶硅进行接触，防止固定件对单晶硅造成损坏，单晶硅轴线可以与顶部检测组件4轴线重合，方便后续的检测，其安装槽11内壁的多个伸缩弹簧26会驱动一端的导轮35向运动环21靠近，导轮35与运动环壁上的定位槽28槽壁接触，无论运动环21更靠近哪一侧，哪一侧的伸缩弹簧26会驱使运动环21向中心靠近，使得固定后的单晶硅轴线与检测组件4位置重合，进行圆度检测，可以启动电动机，驱使安装套筒44沿导向槽43环绕安装环41运动，其安装套筒44一端的运动头48与单晶硅表面接触，运动头48为柔性橡胶材质，在与单晶硅的接触过程中，不会对单晶硅造成损伤，运动头48会在单晶硅的挤压下向压力传感器45靠近，其运动头48受力运动并对另一端的承压弹簧47进行压缩，承压弹簧47受力收缩并挤压底部的压力传感器45，其压力传感器45受力将电子信号传至外界显示仪器上，其显示数据与运动头48受力具有线性关系，其单晶硅表面越不规整，其凸出的一部分与运动头48接触，进而使得运动头48受力更大，对自身底部的承压弹簧47进行挤压，压力传感器45显示在外界的数据更大，反之则是更小，运动头48与单晶硅之间的最大接触力和最小接触力差距越大，此柱状单晶硅圆度差距过大，质量不合格，以此来检测柱状单晶硅的圆度，来对整体质量进行把控。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种柱状单晶硅原料的表面圆度检测装置，其特征在于，包括工作台（1），所述工作台（1）顶部设置有用于稳定单晶硅的固定组件（2），所述固定组件（2）外壁设置有用于进一步稳定单晶硅的定位组件（3），所述定位组件（3）底部与工作台（1）固定连接，所述工作台（1）顶部设置有检测组件（4），所述检测组件（4）设置在固定组件（2）顶部，且所述检测组件（4）与固定组件（2）轴线重合，所述工作台（1）顶部开设有安装槽（11），所述安装槽（11）槽底固定连接有用于支撑单晶硅底部的承接台（12），所述固定组件（2）包括多个用于稳定单晶硅的运动环（21），多个所述运动环（21）绕工作台（1）轴线均匀分布，多个所述运动环（21）形成一个环状结构，多个运动环（21）一端表面均开设有用于安装连接杆（24）的连通窗口（22），所述连通窗口（22）内壁开设有用于固定限位座（25）的滑动槽（23），所述限位座（25）置于滑动槽（23）内且与滑动槽（23）槽壁滑动连接，所述限位座（25）靠近连通窗口（22）的一面与连接杆（24）固定连接，所述连接杆（24）表面与连通窗口（22）内壁滑动连接，所述连接杆（24）远离限位座（25）的一端与相邻运动环（21）固定连接，所述连接杆（24）表面套接有用于驱使自身运动的伸缩弹簧（26）。

2.根据权利要求1所述的一种柱状单晶硅原料的表面圆度检测装置，其特征在于，所述伸缩弹簧（26）置于滑动槽（23）内，所述伸缩弹簧（26）一端与限位座（25）接触，所述伸缩弹簧（26）另一端表面套接有用于稳定自身的第一固定筒（27），所述第一固定筒（27）远离限位座（25）的一端与连通窗口（22）内壁固定连接，多个所述运动环（21）外环壁开设有用于配合定位组件（3）的定位槽（28），所述运动环（21）内环壁开设有多个用于固定缓冲垫（292）的限位槽（29），多个所述限位槽（29）沿运动环（21）内环壁边缘方向均匀分布。

3.根据权利要求2所述的一种柱状单晶硅原料的表面圆度检测装置，其特征在于，所述缓冲垫（292）靠近运动环（21）的一面固定连接有多个与限位槽（29）相匹配的连接块（291），所述连接块（291）与限位槽（29）槽壁滑动连接，所述缓冲垫（292）与运动环（21）内环壁滑动连接，所述缓冲垫（292）表面开设有多个便于自身发生形变的孔洞，多个所述孔洞在缓冲垫（292）表面均匀分布。

4.根据权利要求3所述的一种柱状单晶硅原料的表面圆度检测装置，其特征在于，所述定位组件（3）包括多个用于安装复位弹簧（32）的第一固定槽（31），所述第一固定槽（31）开设于安装槽（11）槽壁表面，多个所述第一固定槽（31）绕工作台（1）轴线均匀分布，所述复位弹簧（32）一端与第一固定槽（31）槽底固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种柱状单晶硅原料的表面圆度检测装置，其特征在于，所述复位弹簧（32）另一端表面套接有用于安装固定板（34）的第二固定筒（33），所述第二固定筒（33）远离复位弹簧（32）的一端与固定板（34）固定连接，所述固定板（34）通过轴承转动连接有用于支撑运动环（21）的导轮（35），所述导轮（35）远离固定板（34）的一侧与定位槽（28）槽壁接触。

6.根据权利要求5所述的一种柱状单晶硅原料的表面圆度检测装置，其特征在于，所述工作台（1）顶部两侧固定连接有用于安装顶座（39）的安装座（36），两侧所述安装座（36）沿工作台（1）轴线对称分布，所述安装座（36）表面开设有用于固定螺杆（38）的螺纹孔（37）。

7.根据权利要求6所述的一种柱状单晶硅原料的表面圆度检测装置，其特征在于，所述安装座（36）与螺杆（38）通过螺纹孔（37）进行螺纹连接，所述螺杆（38）靠近运动环（21）的一端与顶座（39）转动连接，所述顶座（39）远离螺杆（38）的一面与运动环（21）接触，所述螺杆（38）远离运动环（21）的一端固定连接有便于使用者转动自身的拧轮（391）。

8.根据权利要求1所述的一种柱状单晶硅原料的表面圆度检测装置，其特征在于，所述检测组件（4）包括用于固定多个零件的安装环（41），所述安装环（41）底部固定连接有多个用于稳定自身的支撑杆（42），多个所述支撑杆（42）绕安装环（41）轴线均匀分布，所述支撑杆（42）底部与工作台（1）台面固定连接。

9.根据权利要求8所述的一种柱状单晶硅原料的表面圆度检测装置，其特征在于，所述安装环（41）内环壁开设有用于稳定安装套筒（44）的导向槽（43），所述安装环（41）内置有驱使安装套筒（44）沿导向槽（43）运动的电动机，所述安装套筒（44）内腔底部固定连接有压力传感器（45）。

10.根据权利要求9所述的一种柱状单晶硅原料的表面圆度检测装置，其特征在于，所述压力传感器（45）输入端固定连接有用于稳定承压弹簧（47）的第三固定筒（46），所述承压弹簧（47）一端与第三固定筒（46）内腔底部接触，所述承压弹簧（47）另一端固定连接有用于接触单晶硅的运动头（48），所述运动头（48）与第三固定筒（46）内壁滑动连接。