CN201598183U - 一种半导体材料棒材的洁净出料装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种半导体材料棒材的洁净出料装置，其特征在于它包括供气机构、手柄、套袋夹持机构、套环和套袋；所述的手柄和套环都为中空结构，手柄一端通过软管与供气机构相连通，另一端与套环相连通，套环的一面分布有增压出气孔，套环内径大于半导体材料棒材的外径；所述套袋一端开口，另一端封闭且设有出气小孔，套袋长度大于半导体材料棒材的长度，套袋内径大于套环的外径；所述的套袋夹持机构为可将套袋的开口端夹持在套环外侧的机构。本实用新型的半导体材料棒材的洁净出料装置，结构简单，便于使用，通过该装置，可以有效地提高作业效率，提高生产安全系数，保证产品的洁净度。

Description

一种半导体材料棒材的洁净出料装置

技术领域

本实用新型涉及半导体材料的生产领域，特别涉及一种半导体材料棒材的洁净出料装置。

背景技术

高纯多晶硅是半导体器件和太阳能组件产品的重要原材料，在微电子和光伏领域有着广泛的应用。在能源资源日益紧缺，全球共同呼吁低碳经济的今天，世界各国大力发展可再生能源。而太阳能作为一种取之不尽的绿色能源，当之无愧地受到人们的追捧。欧美等国也都相继推出光伏优惠政策，大力发展新能源。在此背景下，全球光伏市场蠢蠢欲动，对于上游多晶硅原料的需求必将增大。

全球多晶硅的生产绝大多数采用的都是改良西门子法，改良西门子法生产出来的多晶硅棒，具有粗直径，大高度的特征。通常，沉积反应结束后，采用机械手或人工的方式，将多晶硅棒从约1m高的还原炉底盘上拆卸并取下。其中，机械手拆棒洁净度高，不容易沾污硅棒，但效率低下；而人工拆棒效率高，但容易给硅棒带来污染，且由于硅棒较重(一个直径120mm长2.4m的硅棒大约60Kg)，人工操作有难度且不安全。同时，上述两种方式拆卸的硅棒在后期的运输等过程中仍有可能引入新的杂质。由于下游深加工对于硅料的纯净度与洁净度要求非常高，拆棒和运输等过程导致的硅棒污染将对产品质量产生很大的影响。为了消除后期带入的杂质，通常，硅料在使用前都需要经历酸洗这样一个过程，除去硅棒表面沾污的杂质和形成的氧化层。随着下游光伏企业需求的增加以及一些厂家对多晶硅产品特殊的要求，许多厂家都希望接收直接从还原炉出来而不经过酸洗的原生多晶硅，即人们熟知的“免洗料”。例如还有用于P、B检的检验料也要求以还原炉中出来的原生硅棒形式送去区熔以供检测。这就要求多晶硅生产后期的拆棒和运输等工序保证非常高的洁净度，显然地，人们尝试用一种类似PE袋的保护膜包裹硅棒，将硅棒与大环境隔开。如此，即使人工拆棒也仅仅是接触PE袋而无法直接触碰硅棒，从而避免给硅棒带来污染。但是使用PE袋对硅棒套装由于硅棒直径较粗，且高度较高，还原停炉硅棒冷却过程中也会受到热应力导致硅棒断裂或倒棒等，人员操作起来会有困难性和危险性，工作速度会很慢。同时硅棒横梁拆下后，将PE袋从上往下套袋，由于硅棒硬度很大，棱角锋利，且由于PE袋彼此粘在一起，利用硅棒顶端将PE袋撑开并从上往下套袋，很容易将PE袋划破，造成表面的沾污。若使用厚度较厚的PE袋，则相对来说较为结实，不容易被划破，但是由于PE袋较硬且表面光滑，操作人员容易脱手，操作非常不安全。因此，需要一种多晶硅的洁净出料装置，能够更加简易、安全、洁净和高效地拆卸硅棒。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种半导体材料棒材的洁净出料装置，可简易、安全、洁净和高效地拆卸半导体材料棒材。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：

一种半导体材料棒材的洁净出料装置，其特征在于它包括供气机构、手柄、套袋夹持机构、套环和套袋；所述的手柄和套环都为中空结构，手柄一端通过软管与供气机构相连通，另一端与套环相连通，套环的一面分布有增压出气孔，套环内径大于半导体材料棒材的外径；所述套袋一端开口，另一端封闭且设有出气小孔，套袋长度大于半导体材料棒材的长度，套袋内径大于套环的外径；所述的套袋夹持机构为可将套袋的开口端夹持在套环外侧的机构。

其中，所述的供气机构设有减压阀。

其中，增压出气孔均匀分布在套环的一面上。

其中，所述套环的外形为圆形、多边形或不规则环形，优选圆形。所述的套环为可以为完整的环形也可以为有缺口的环形，优选有缺口的环形。

其中，所述的套袋为PE袋。

其中，所述的套袋夹持机构为钳状结构，钳口与套环外沿相配合置于套环外侧，钳口通过钳柄控制其开合。

其中，所述的套袋夹持机构固定在手柄上。

其中，所述的套袋夹持机构为刚性金属材质或硬质PE材质。

有益效果：本实用新型的半导体材料棒材的洁净出料装置，结构简单，便于使用，可省去一个既损耗硅料又可能造成废液污染环境的酸洗工序，无需增添酸洗工序所用的设备以及人工、试剂和时间等消耗，一定程度上缩短了后期整理阶段的时间，从而缩短了生产周期，并从很大程度上降低了成本。

使用本实用新型的半导体材料棒材的洁净出料装置，可将硅棒与外界环境用套PE袋的方式隔离开来，杜绝了硅棒在拆卸和运输等过程中引入新的杂质，保证了多晶硅产品的纯度和洁净度，从而也保证了产品的质量。

使用本实用新型的半导体材料棒材的洁净出料装置，手持手柄即可简易地将PE袋套住硅棒，且避免套袋被划破，提高了工作效率和操作安全性。另外，由于气体在袋内和硅棒表面的流动，还可以带走硅棒表面已沾的尘埃。

附图说明

图1为西门子还原炉生长硅棒示意图，其中，1还原炉，2硅棒，3硅棒横梁，4还原炉炉筒，5还原炉底盘。

图2为本实用新型的半导体材料棒材的洁净出料装置的示意图，其中，101供气机构，102减压阀，103软管，104手柄，105套袋夹持机构，106套环，107增压出气孔，108套袋。

图3为本实用新型的半导体材料棒材的洁净出料装置的使用效果图。

图4为本实用新型的半导体材料棒材的洁净出料装置的手柄及套环部分的局部放大图。

具体实施方式

以下说明本实用新型的具体实施方式。当然，本实用新型并不限于这些实施方式，可在不脱离本实用新型利要求范围的情况下进行适当的变化和变型。

图1示出的是本实用新型常用的西门子还原炉反应器，其中，1为还原炉，2硅棒，3硅棒横梁，4还原炉炉筒，5还原炉底盘。当然本实用新型的技术方案并不限于此西门子还原炉反应器，还可以是其他变形的反应器，只要产品是棒状半导体材料即可采用本实用新型的技术方案。这里，需要说明，所述半导体材料棒材可以是硅棒也可以是锗棒，对于硅棒而言，可以是单晶硅棒也可以是多晶硅棒，本实用新型对发明装置的使用对象并无特别限制。另外，图1示出的还原炉反应器只包含一对多晶硅棒，当然，本实用新型不仅仅适用于一对棒的还原炉反应器洁净生产多晶硅棒，本实用新型的技术方案还适用于一对以上的任意多对棒数的还原炉反应器洁净生产多晶硅棒。

图2为本实用新型装置的结构示意图。由图可知，本实用新型装置包括供气机构101、手柄104、套袋夹持机构105、套环106和套袋108。所述的手柄104和套环106都为中空结构，手柄104一端通过软管103与供气机构101相连通，另一端与套环106相连通，套环106的一面均匀分布有多个增压出气孔107，套环106内径大于半导体材料棒材的外径；所述套袋108一端开口，另一端封闭且设有出气小孔，套袋108长度大于半导体材料棒材的长度，套袋108内径大于套环106的外径；所述的套袋夹持机构105为可将套袋108的开口端夹持在套环外侧的机构。

供气机构101设有减压阀102，可控制气体流量。供气机构101内置压缩气体，气体通常为惰性气体，任选自氮气、氖气、氩气、氪气和氦气中的一种或几种混合，优选氮气。惰性气体一般采用压缩气体钢瓶存储。为了方便搬运，供气机构101可以通过放在小车上推拉等方式，实现灵活地变换工作地点，方便快捷地靠近操作场地。其中，所述惰性气体的流速一般为8-20Nm³/h。

套环106的外形为可以为圆形、多边形或不规则环形，但是由于半导体材料棒材为圆柱体，故优选圆形。所述的套环106可以为完整的环形也可以为有缺口的环形。图4显示的是本实用新型的优选例，为有缺口的圆环形，即圆环非闭合环。

套袋夹持机构105为钳状结构，钳口与套环106外沿相配合置于套环106外侧，钳口通过钳柄控制其开合。图2显示的是本实用新型的优选例，钳口为半环形。通过套袋夹持机构105可使套袋108固定在套环106上，不被气压冲走。套袋夹持机构105固定在手柄104上，例如可以将钳口和钳柄的活动交汇处固定在手柄104上。套袋夹持机构105为刚性金属材质或硬质PE材质，优选不锈钢。

套袋108为PE袋。其中所述PE袋的厚度为0.1～2mm，由于PE袋太薄容易被划破，太厚的PE袋比较光滑，拆卸半导体材料棒材的时候容易脱手，引发不安全因素，所述PE袋的厚度优选0.5～1mm。所述PE袋优选圆柱形，所述开口端的横截面内径大小为10～200mm，根据最终半导体材料棒材的直径而定，需略大于半导体材料棒材的外径，此外还需大于套环106的外径，优选为80～150mm。所述PE袋的长度可根据生产中半导体材料棒材的长度而定，一般略长于半导体材料棒材的长度，通常为2.5～3.0m范围内，优选2.8m。所述PE袋封闭一端上小孔的个数可以为一个或多个，优选3～6个。所述小孔孔径大小为1～20mm，为了气流的畅通和节省惰性气体，优选为4～10mm。

手柄和环形套环可以采用常规的连接方式连接，如无缝焊接等。所述手柄和所述环形套环的内径可以相同，也可以不同，优选两者内径相同，并各自独立地选自5～30mm，优选10～15mm。所述手柄的长度为100～1500mm，为了不靠近半导体材料棒材，操作人员站在远离半导体材料棒材的安全位置操作，所述手柄的长度优选为1000～1500mm。

使用时，打开套袋夹持机构105的钳口，将套袋108开口端套在套环106外沿，注意使套环106上有增压出气孔107的一面朝向套袋108内部，再通过控制钳柄闭合套袋夹持机构105的钳口，使得套袋108开口端固定在套环106外沿。打开减压阀102，压缩气体从供气机构101中释放通过连接的软管103进入手柄104中，并通过手柄的内部空间，进入连通的套环106内部，并通过均匀分布在套环106单面上的增压出气孔107高压喷出，并将套袋108吹起。由于套袋108封闭端开有一个或多个小孔，如此，冲击的气流便可通过小孔流出，保证气流的通畅，使得套袋108始终保持竖直状态，而不会因为没有气体瘪下去。显而易见的是，正因为套袋108保持这种竖直状态，使得在给半导体材料棒材套袋过程中，所述套袋108不与半导体材料棒材接触，从而不会被半导体材料棒材顶端锋利的棱角划破，导致破袋等问题。同时，在套袋过程中，由于气流一直在流动，还能赶走半导体材料棒材表面浮落的尘埃。

当套袋完成后，可停止通入气体，封死套袋108封闭端的出气口，松懈套袋夹持机构105，并拆卸半导体材料棒材，使其底端与石墨卡瓣分离，封死套袋108开口端，同时取下本实用新型装置中除套袋以外的部分，随后将半导体材料棒材拆放至运输车上，当然，还可以加套两层或多层PE袋，完成“免洗料”产品的封装。

通过本实用新型的装置，由于套袋108持续保持竖直状态，套袋过程中避免与硅棒摩擦，可以有效地提高作业效率；人工手持手柄远距离操作，有效地远离倒棒的危险，提高生产安全系数；通过套袋108将半导体材料棒材与外界环境隔离开来，人工拆棒及运输整理过程中均与硅棒间接接触，保证产品的洁净度和纯度。

尽管上文参照附图对本实用新型的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，本领域技术人员可以依据本实用新型的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用仍未超出说明书所涵盖的精神时，均应在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种半导体材料棒材的洁净出料装置，其特征在于它包括供气机构(101)、手柄(104)、套袋夹持机构(105)、套环(106)和套袋(108)；所述的手柄(104)和套环(106)都为中空结构，手柄(104)一端通过软管(103)与供气机构(101)相连通，另一端与套环(106)相连通，套环(106)的一面分布有增压出气孔(107)，套环(106)内径大于半导体材料棒材的外径；所述套袋(108)一端开口，另一端封闭且设有出气小孔，套袋(108)长度大于半导体材料棒材的长度，套袋(108)内径大于套环(106)的外径；所述的套袋夹持机构(105)为可将套袋(108)的开口端夹持在套环外侧的机构。

2.根据权利要求1所述的半导体材料棒材的洁净出料装置，其特征在于所述的供气机构(101)设有减压阀(102)。

3.根据权利要求1所述的半导体材料棒材的洁净出料装置，其特征在于增压出气孔(107)均匀分布在套环(106)的一面上。

4.根据权利要求1所述的半导体材料棒材的洁净出料装置，其特征在于所述套环(106)的外形为圆形、多边形或不规则环形。

5.根据权利要求4所述的半导体材料棒材的洁净出料装置，其特征在于所述套环(106)的外形为圆形。

6.根据权利要求1、4或5所述的半导体材料棒材的洁净出料装置，其特征在于所述的套环(106)为完整的环形或有缺口的环形。

7.根据权利要求1所述的半导体材料棒材的洁净出料装置，其特征在于所述的套袋(108)为PE袋。

8.根据权利要求1所述的半导体材料棒材的洁净出料装置，其特征在于所述的套袋夹持机构(105)为钳状结构，钳口与套环(106)外沿相配合置于套环(106)外侧，钳口通过钳柄控制其开合。

9.根据权利要求根据权利要求1所述的半导体材料棒材的洁净出料装置，其特征在于所述的套袋夹持机构(105)固定在手柄(104)上。

10.根据权利要求根据权利要求1、8或9所述的半导体材料棒材的洁净出料装置，其特征在于所述的套袋夹持机构(105)为刚性金属材质或硬质PE材质。

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