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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Polysilizium-Produktionstechnologien und insbesondere einen Verbindungsaufbau für gebrochene Siliziumkerne aus Polysilizium.
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Stand der Technik
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Derzeit kommt als Produktionsmethode für Polysilizium hauptsächlich das Siemens-Verfahren zum Einsatz, bei dem die Siliziumkerne im Reduktionsofen einer Reduktionsreaktion unterzogen werden, um Polysilizium zu erzeugen. Das Prinzip beruht darauf, dass die Reduktionsreaktion des Siliziumkerns in einem geschlossenen Reduktionsofen durchgeführt wird. Bei der Ofenbeschickung vor der Reduktionsreaktion werden die Siliziumkerne im Reduktionsofen vorab miteinander zu mehreren geschlossenen Schleifen verbunden, wobei jede geschlossene Schleife aus zwei stehenden Siliziumkernen und einem liegenden Siliziumkern besteht. Die zwei stehenden Siliziumkerne jeder geschlossenen Schleife sind jeweils mit den beiden Elektroden an der Unterseite des Reduktionsofens verbunden. Diese Elektroden sind jeweils mit der positiven und negativen Elektrode einer Gleichstromversorgung verbunden. Anschließend werden die Siliziumkerne erhitzt. Beim Erhitzen fungiert die Gruppe der verbundenen Siliziumkerne als ein großer Widerstand. Wasserstoff und Trichlorsilan werden in den geschlossenen Reduktionsofen eingeleitet, um die Reduktionsreaktion durchzuführen. Dadurch wird das gewünschte Polysilizium an der Oberfläche der Siliziumkerne gebildet.
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In diesem Verfahren werden alle Siliziumkerne, die dann geschlossene Schleifen bilden, aus unbehandelten Polysiliziumstäben gewonnen, wobei die unbehandelten Polysiliziumstäbe hierzu auf eine bestimmte Länge zugeschnitten werden müssen. Andernfalls lassen sich diese nicht in dem Reduktionsofen positionieren. Im Schneidprozess zur Gewinnung der Siliziumkerne aus den unbehandelten Polysiliziumstäben brechen einige der Siliziumkerne aufgrund von Einflussfaktoren (wie z. B. der Beanspruchung, dem Messer, der Klemmeinrichtung), wodurch die Längen dieser Siliziumkerne nicht der für das Beladen des Reduktionsofens erforderlichen Länge entsprechen, weshalb diese gebrochenen Siliziumkerne nicht verwendet werden können. In der Regel werden solche gebrochenen Siliziumkerne als Abfallmaterial rückgewonnen. Allerdings sind die Produktionskosten der Siliziumkerne dadurch sehr hoch. Außerdem bedingen solche unbrauchbaren Siliziumkerne eine enorme Materialverschwendung.
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Aufgabe der Erfindung
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Angesichts der genannten Probleme ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Verbindungsaufbau für gebrochene Siliziumkerne aus Polysilizium bereitzustellen, durch den die gebrochenen Siliziumkerne verbunden werden können, sodass sie nach einem Verbinden die erforderliche Länge erreichen können, um für die Herstellung von Polysilizium im Reduktionsofen verwendet zu werden und den hohen Produktionsanforderungen gerecht zu werden, wobei die Menge an Abfallmaterial bildenden Siliziumkernen erheblich reduziert wird und somit die Ausbeute beim Schneiden erhöht werden kann.
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Technische Lösung
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Verbindungsaufbau, der die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Zur Erreichung des obigen Ziels stellt die vorliegende Erfindung einen Verbindungsaufbau für gebrochene Siliziumkerne aus Polysilizium bereit, der einen ersten gebrochenen Siliziumkern und einen zweiten gebrochenen Siliziumkern umfasst, wobei der Verbindungsaufbau ferner einen verbindenden Siliziumkern umfasst, wobei eine Endfläche des ersten gebrochenen Siliziumkerns mit einem ersten kegelförmigen Loch versehen ist, wobei eine Endfläche des zweiten gebrochenen Siliziumkerns mit einem zweiten kegelförmigen Loch versehen ist, wobei der verbindende Siliziumkern einen Verbindungskörper und sich von den zwei Enden des Verbindungskörpers erstreckende Verbindungsabschnitte umfasst, wobei die Verbindungsabschnitte eine kegelförmige Struktur aufweisen, die mit der Form des ersten kegelförmigen Lochs und der Form des zweiten kegelförmigen Lochs korrespondiert. Die beiden Verbindungsabschnitte werden jeweils in das erste und zweite kegelförmige Loch eingesetzt, wodurch der erste gebrochene Siliziumkern und der zweite gebrochene Siliziumkern durch den verbindenden Siliziumkerns miteinander verbunden werden.
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Vorzugsweise liegen die Verjüngungsgrade des ersten kegelförmigen Lochs, des zweiten kegelförmigen Lochs und des Verbindungsabschnitts in einem Bereich zwischen 1:8 und 1:12.
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Vorzugsweise betragen die Verjüngungsgrade des ersten kegelförmigen Lochs, des zweiten kegelförmigen Lochs und des Verbindungsabschnitts jeweils 1:10.
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Vorzugsweise beträgt die Länge des Verbindungsabschnitts 30 mm ± 5 mm.
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Vorzugsweise haben der Verbindungsabschnitt, der erste gebrochene Siliziumkern und der zweite gebrochene Siliziumkern die gleiche Außenumfangsform.
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Vorzugsweise weisen der erste gebrochene Siliziumkern, der zweite gebrochene Siliziumkern und der Verbindungsabschnitt jeweils eine Querschnittsbreite von 8 mm ± 1mm und eine Höhe von 8 mm ± 1 mm auf.
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Im Vergleich zum Stand der Technik ermöglicht der erfindungsgemäße Verbindungsaufbau für gebrochene Siliziumkerne aus Polysilizium, dass die gebrochenen Siliziumkerne nach dem Verbinden die für den Reduktionsofen erforderliche Länge erreichen können und somit zur Erzeugung von Polysilizium im Reduktionsofen eingesetzt werden können, um den hohen Produktionsanforderungen gerecht zu werden und gleichzeitig die Menge an Siliziumkernen, die nichtbrauchbares Material bilden, erheblich zu reduzieren, wodurch die Ausbeute beim Schneiden erhöht wird.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt eine schematische Darstellung des Verbindungsaufbaus gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei der erfindungsgemäße Verbindungsaufbau für gebrochene Siliziumkerne aus Polysilizium im getrennten Zustand gezeigt ist,
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2 zeigt eine weitere schematische Darstellung des Verbindungsaufbaus gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei der erfindungsgemäße Verbindungsaufbau für gebrochene Siliziumkerne aus Polysilizium im verbundenen Zustand gezeigt ist.
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen ausführlich beschrieben. Selbstverständlich sind die beschriebenen Ausführungsbeispiele lediglich bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Alle gleichwertigen Änderungen und Modifikationen, die gemäß der Beschreibung und den Zeichnungen der Erfindung von einem Fachmann auf diesem Gebiet vorgenommen werden können, fallen in den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung.
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Es wird auf die 1 und 2 verwiesen. Die vorliegende Erfindung stellt einen Verbindungsaufbau für gebrochene Siliziumkerne aus Polysilizium bereit, der einen ersten gebrochenen Siliziumkern 1, einen zweiten gebrochenen Siliziumkern 2 und einen verbindenden Siliziumkern 3 umfasst. Hierbei sind der erste gebrochene Siliziumkern 1 und der zweite gebrochene Siliziumkern 2 als ein Siliziumkern definiert, der im Schneidprozess der Siliziumkerne aus unbehandelten Polysiliziumstäben aufgrund von Einflussfaktoren (wie z. B. der Beanspruchung, dem Messer, der Klemmeinrichtung) gebrochen ist und dessen Länge somit nicht die erforderliche Länge für das Beladen des Reduktionsofens erreicht und daher im herkömmlichen Prozess nicht verwendet werden kann. Der verbindende Siliziumkern 3 dient zur Verbindung von gebrochenen Siliziumkernen, sodass diese zu einem Siliziumkernelement kombiniert werden, das die für das Beladen des Reduktionsofens erforderliche Länge aufweist.
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Es wird auf die 1 und 2 verwiesen. Bei dem erfindungsgemäßen Verbindungsaufbau ist eine Endfläche des ersten gebrochenen Siliziumkerns 1 mit einem ersten kegelförmigen Loch 11 versehen, wobei eine Endfläche des zweiten gebrochenen Siliziumkerns 2 mit einem zweiten kegelförmigen Loch 21 versehen ist. Der verbindende Siliziumkern 3 umfasst einen Verbindungskörper 31, wobei sich von den zwei Enden des Verbindungskörpers 31 Verbindungsabschnitte 32 erstrecken, wobei die Verbindungsabschnitte 32 jeweils eine kegelförmige Struktur aufweisen, die mit der Form des ersten kegelförmigen Lochs 11 und der Form des zweiten kegelförmigen Lochs 21 korrespondiert. Die beiden Verbindungsabschnitte 32 werden jeweils in das erste kegelförmige Loch 11 und in das zweite kegelförmige Loch 21 eingesetzt, wodurch der erste gebrochene Siliziumkern 1 und der zweite gebrochene Siliziumkern 2 mittels des verbindenden Siliziumkerns 3 miteinander verbunden werden. Hierbei haben der Verbindungsabschnitt 31, der erste gebrochene Siliziumkern 1 und der zweite gebrochene Siliziumkern 2 vorzugsweise die gleiche Außenumfangsform, beispielsweise weisen alle Teile einen rechteckigen Querschnitt auf, wobei die Breite des Querschnitts jeweils 8 mm ± 1 mm und dessen Höhe jeweils 8 mm ± 1 mm beträgt.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel können die Verjüngungsgrade des ersten kegelförmigen Lochs 11, des zweiten kegelförmigen Lochs 21 und des Verbindungsabschnitts 32 jeweils in einem Bereich von 1:8 bis 1:12 liegen. Vorzugsweise beträgt der Verjüngungsgrad 1:10.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann die Länge der Verbindungsabschnitte 32 jeweils 30 mm ± 5mm betragen. Ferner sollen die Länge des ersten kegelförmigen Lochs 11 und die Länge des zweiten kegelförmigen Lochs 21 aufeinander abgestimmt.
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Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass der erfindungsgemäße Verbindungsaufbau für gebrochene Siliziumkerne aus Polysilizium ermöglichen kann, dass gebrochene Siliziumkerne derart miteinander verbunden werden, dass das Verbundteil nach einem Verbinden die erforderliche Länge für die Beladung des Reduktionsofens erreichen kann und somit für die Erzeugung von Polysilizium im Reduktionsofen eingesetzt werden kann, um den hohen Produktionsanforderungen gerecht zu werden. Ferner wird dadurch die Menge an Abfallmaterial und somit die Verschwendung von Siliziumkernen erheblich reduziert und demzufolge die Ausbeute beim Schneiden erhöht. Darüber hinaus ist der Verbindungsaufbau einfach herstellbar und leicht zusammenzubauen. Die Verbindungsstellen des Verbindungsaufbaus sind zuverlässig, sodass ein sicherer Betrieb des Reduktionsofens gewährleistet ist.
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Zusammenfassend offenbart die vorliegende Erfindung einen Verbindungsaufbau für gebrochene Siliziumkerne aus Polysilizium, der einen ersten gebrochenen Siliziumkern und einen zweiten gebrochenen Siliziumkern umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Erfindungsaufbau ferner einen verbindenden Siliziumkern umfasst, wobei eine Endfläche des ersten gebrochenen Siliziumkerns mit einem ersten kegelförmigen Loch versehen ist, wobei eine Endfläche des zweiten gebrochenen Siliziumkerns mit einem zweiten kegelförmigen Loch versehen ist, wobei der verbindende Siliziumkern einen Verbindungskörper und sich von den zwei Enden des Verbindungskörpers erstreckende Verbindungsabschnitte umfasst, wobei die Verbindungsabschnitte eine kegelförmige Struktur aufweisen, die mit der Form des ersten kegelförmigen Lochs und der Form des zweiten kegelförmigen Lochs korrespondiert. Die beiden Verbindungsabschnitte werden jeweils in das erste und das zweite kegelförmige Loch eingesetzt, sodass der erste gebrochene Siliziumkern und der zweite gebrochene Siliziumkern mittels des verbindenden Siliziumkerns miteinander verbunden sind. Durch den erfindungsgemäßen Verbindungsaufbau wird ermöglicht, dass gebrochene Siliziumkerne so verbunden werden, dass sie die für den Reduktionsofen erforderliche Länge erreichen können und somit für die Erzeugung von Polysilizium im Reduktionsofen verwendet werden können, um den hohen Produktionsanforderungen gerecht zu werden und das Abfallmaterial aus Siliziumkernen erheblich zu reduzieren und somit die Ausbeute beim Schneiden zu erhöhen.
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Es wird darauf hingewiesen, dass in der Beschreibung relationale Begriffe, wie beispielsweise „erste(r, s)“ / „zweite(r, s)“, „oben“ / „unten“ oder Ähnliches, lediglich verwendet werden, um eine Einheit oder eine Handlung von einer gleichförmigen, anderen Einheit oder Handlung zu unterscheiden, ohne notwendigerweise tatsächlich eine solche Beziehung oder Reihenfolge zwischen diesen Einheiten oder Handlungen zu erfordern oder zu implizieren. Die Begriffe „weist auf", „aufweisend" oder eine andere Variation derselben, sollen nicht abdecken, dass ein Prozess, Verfahren, ein Artikel oder eine Vorrichtung, die eine Mehrzahl von Elementen aufweisen, lediglich diese Elemente umfassen, sondern sind derart zu verstehen, dass auch andere Elemente, die nicht ausdrücklich aufgelistet sind, in einem solchen Prozess, Verfahren, einem solchen Artikel oder einer solchen Vorrichtung vorgesehen sein können. Ein Element, dem „weist ... ein(e, en) auf" vorausgeht, schließt ohne weitere Einschränkungen die Existenz von zusätzlichen identischen Elementen in dem Prozess, Verfahren, dem Artikel oder der Vorrichtung, die das Element aufweisen, nicht aus.
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Die vorstehende Beschreibung stellt nur bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung dar und soll den Schutzumfang der Erfindung nicht beschränken. Alle gleichwertigen Änderungen und Modifikationen, die gemäß der Beschreibung und den Zeichnungen der Erfindung von einem Fachmann auf diesem Gebiet vorgenommen werden können, fallen in den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung. Der Schutzumfang der Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche definiert.
