JPH09263489A - シリコン鋳造用鋳型および鋳造法 - Google Patents
シリコン鋳造用鋳型および鋳造法Info
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- JPH09263489A JPH09263489A JP7475496A JP7475496A JPH09263489A JP H09263489 A JPH09263489 A JP H09263489A JP 7475496 A JP7475496 A JP 7475496A JP 7475496 A JP7475496 A JP 7475496A JP H09263489 A JPH09263489 A JP H09263489A
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- casting mold
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 鋳型の変形や失透を防止すると共に、鋳型の
破壊や組立・分解が不要なシリコン鋳造用鋳型を提供す
る。鋳型の側壁部の熱移動が小さい鋳型を用いることに
よって、鋳型の側壁部分の加熱を不要若しくは著しく低
減できるシリコンの鋳造方法を提供する。 【解決手段】 炭素繊維強化炭素材料でシリコン鋳造用
鋳型を形成する。また、炭素繊維強化炭素材料で形成し
た鋳型側壁部の外側を断熱してこの鋳型内にシリコン融
液を注湯し、この鋳型の上方のみから前記シリコン融液
を加熱して凝固させる。
破壊や組立・分解が不要なシリコン鋳造用鋳型を提供す
る。鋳型の側壁部の熱移動が小さい鋳型を用いることに
よって、鋳型の側壁部分の加熱を不要若しくは著しく低
減できるシリコンの鋳造方法を提供する。 【解決手段】 炭素繊維強化炭素材料でシリコン鋳造用
鋳型を形成する。また、炭素繊維強化炭素材料で形成し
た鋳型側壁部の外側を断熱してこの鋳型内にシリコン融
液を注湯し、この鋳型の上方のみから前記シリコン融液
を加熱して凝固させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はシリコン鋳造用鋳型
および鋳造方法に関し、特に多結晶シリコンを鋳造する
際に好適に用いることができるシリコン鋳造用鋳型およ
び鋳造法に関する。
および鋳造方法に関し、特に多結晶シリコンを鋳造する
際に好適に用いることができるシリコン鋳造用鋳型およ
び鋳造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】シリコン鋳造用鋳型には、一体型のもの
と組立型のものがある。一体型の鋳型は図５に示すよう
に、鋳型１の側壁１ａと底１ｂが一体になった箱状の鋳
型である。この一体型の鋳型１は、石英や黒鉛などで形
成される。なお図５（ａ）は平面図、同図（ｂ）は断面
図である。
と組立型のものがある。一体型の鋳型は図５に示すよう
に、鋳型１の側壁１ａと底１ｂが一体になった箱状の鋳
型である。この一体型の鋳型１は、石英や黒鉛などで形
成される。なお図５（ａ）は平面図、同図（ｂ）は断面
図である。
【０００３】また組立型の鋳型は図６に示すように、側
壁１ａと底１ｂを別体に形成し、これら側壁１ａと底１
ｂをボルト１２で固定して組み立てたものである（例え
ば特開昭６２−１０８５１５号公報参照）。この組立型
の鋳型１は黒鉛などで形成される。
壁１ａと底１ｂを別体に形成し、これら側壁１ａと底１
ｂをボルト１２で固定して組み立てたものである（例え
ば特開昭６２−１０８５１５号公報参照）。この組立型
の鋳型１は黒鉛などで形成される。
【０００４】また、鋳型１の内面１ｃには、通常、二酸
化珪素粉末などのシリコン酸化物、窒化珪素粉末などの
シリコン窒化物、炭化珪素粉末などのシリコン炭化物あ
るいはそれらの混合物などから成る離型剤を塗布して使
用する（例えば特開平６−１４４８２４号公報参照）。
化珪素粉末などのシリコン酸化物、窒化珪素粉末などの
シリコン窒化物、炭化珪素粉末などのシリコン炭化物あ
るいはそれらの混合物などから成る離型剤を塗布して使
用する（例えば特開平６−１４４８２４号公報参照）。
【０００５】例えば太陽電池用多結晶シリコンの鋳塊を
製造する場合、シリコン融液は鋳型１の底１ｂ部分から
上向きに一方向性凝固することが好ましい。これを実現
する方法として、シリコン融液や凝固したシリコンの水
平方向の温度分布を一定にし、垂直方向には底１ｂ部分
から上へ向かって温度を高くする方法がある。例えば鋳
型１の底面１ｂを水冷チルプレートで冷却し、鋳型１の
周囲には複数個の発熱体を配置して鋳型１の側壁部１ａ
と上方の温度を高く保つことも提案されている（例えば
特公平４−６８２７６号公報参照）。
製造する場合、シリコン融液は鋳型１の底１ｂ部分から
上向きに一方向性凝固することが好ましい。これを実現
する方法として、シリコン融液や凝固したシリコンの水
平方向の温度分布を一定にし、垂直方向には底１ｂ部分
から上へ向かって温度を高くする方法がある。例えば鋳
型１の底面１ｂを水冷チルプレートで冷却し、鋳型１の
周囲には複数個の発熱体を配置して鋳型１の側壁部１ａ
と上方の温度を高く保つことも提案されている（例えば
特公平４−６８２７６号公報参照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、鋳型１の材
料として石英を用いる場合、鋳型１の変形や石英の失透
のために数回しか使用できないという問題がある。
料として石英を用いる場合、鋳型１の変形や石英の失透
のために数回しか使用できないという問題がある。
【０００７】また、黒鉛製の一体型の鋳型１では、シリ
コン融液を凝固させて鋳塊を取り出す場合、鋳型１を破
壊しなければならない。鋳型１の内面に鋳塊取出用のテ
ーパーを付けると鋳型を破壊することなく鋳塊を取り出
すことができるが、鋳塊の利用可能部分の歩留りが低く
なるという問題を誘発する。
コン融液を凝固させて鋳塊を取り出す場合、鋳型１を破
壊しなければならない。鋳型１の内面に鋳塊取出用のテ
ーパーを付けると鋳型を破壊することなく鋳塊を取り出
すことができるが、鋳塊の利用可能部分の歩留りが低く
なるという問題を誘発する。
【０００８】さらに、黒鉛製の組立型の鋳型１の場合、
一回毎に、組立作業と分解作業が必要である。
一回毎に、組立作業と分解作業が必要である。
【０００９】一方、鋳型１の材料として黒鉛を用いる場
合、鋳型１の肉厚が大きく、且つ、黒鉛自体の熱伝導率
が大きいため、鋳型１の底部を冷却すると鋳型１の側壁
部も冷却されてしまう。そのため、鋳型１の底部を冷却
しながら、鋳型１の側壁部を高温に保ためには、鋳型１
の側壁部に多量の熱を加え続ける必要があり、不経済で
ある。また、鋳型１の側壁部に多量の熱を加えながら、
鋳型１の底部を冷却すると、鋳型１の側壁部から鋳型１
の底部へ流入する熱を多量に奪わなければならず、シリ
コン融液および凝固したシリコンの冷却速度が遅くなる
という問題がある。
合、鋳型１の肉厚が大きく、且つ、黒鉛自体の熱伝導率
が大きいため、鋳型１の底部を冷却すると鋳型１の側壁
部も冷却されてしまう。そのため、鋳型１の底部を冷却
しながら、鋳型１の側壁部を高温に保ためには、鋳型１
の側壁部に多量の熱を加え続ける必要があり、不経済で
ある。また、鋳型１の側壁部に多量の熱を加えながら、
鋳型１の底部を冷却すると、鋳型１の側壁部から鋳型１
の底部へ流入する熱を多量に奪わなければならず、シリ
コン融液および凝固したシリコンの冷却速度が遅くなる
という問題がある。
【００１０】本発明に係るシリコン鋳造用鋳型は、この
ような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、
鋳型の変形や失透を防止すると共に、鋳型の破壊や組立
・分解が不要なシリコン鋳造用鋳型を提供することを目
的とする。
ような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、
鋳型の変形や失透を防止すると共に、鋳型の破壊や組立
・分解が不要なシリコン鋳造用鋳型を提供することを目
的とする。
【００１１】また本発明に係るシリコンの鋳造方法で
は、鋳型の側壁部と底部の熱移動が小さい鋳型を用いる
ことによって、鋳型の側壁部分の加熱を不要若しくは著
しく低減できるシリコンの鋳造方法を提供することを目
的とする。
は、鋳型の側壁部と底部の熱移動が小さい鋳型を用いる
ことによって、鋳型の側壁部分の加熱を不要若しくは著
しく低減できるシリコンの鋳造方法を提供することを目
的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るシリコン鋳造用鋳型は、鋳型を炭素繊
維強化炭素材料で形成する。
に、本発明に係るシリコン鋳造用鋳型は、鋳型を炭素繊
維強化炭素材料で形成する。
【００１３】また、本発明に係るシリコンの鋳造方法で
は、前記鋳型側壁部の外側を断熱してこの鋳型内にシリ
コン融液を注湯し、この鋳型の上方のみから前記シリコ
ン融液を加熱して凝固させる。
は、前記鋳型側壁部の外側を断熱してこの鋳型内にシリ
コン融液を注湯し、この鋳型の上方のみから前記シリコ
ン融液を加熱して凝固させる。
【００１４】
【作用】炭素繊維強化炭素材料の熱膨張係数は、シリコ
ンのそれに比べて１／１０以下もしくは１／１０程度で
ある。そのため、融点温度に近い凝固直後のシリコン鋳
塊の外径は、鋳型内径とほぼ一致しているが、鋳型とシ
リコン鋳塊の温度が下がるにつれて、鋳型とシリコン鋳
塊の間に徐々に隙間ができ、常温になると鋳型を破壊す
ることなく鋳塊を取り出すことができるようになる。そ
のため、鋳型に鋳塊取出用テーパーを付ける必要はな
く、また組立型の鋳型を用いる必要もない。
ンのそれに比べて１／１０以下もしくは１／１０程度で
ある。そのため、融点温度に近い凝固直後のシリコン鋳
塊の外径は、鋳型内径とほぼ一致しているが、鋳型とシ
リコン鋳塊の温度が下がるにつれて、鋳型とシリコン鋳
塊の間に徐々に隙間ができ、常温になると鋳型を破壊す
ることなく鋳塊を取り出すことができるようになる。そ
のため、鋳型に鋳塊取出用テーパーを付ける必要はな
く、また組立型の鋳型を用いる必要もない。
【００１５】また炭素繊維強化炭素材料は割れにくいこ
とから、鋳型の側壁を薄くすることができ、熱伝導率も
小さいことから、鋳型の側壁部を流れる熱が減少し、鋳
型の上方のみからシリコン融液を加熱するだけで、シリ
コン融液を一方向性凝固させることができるようにな
る。
とから、鋳型の側壁を薄くすることができ、熱伝導率も
小さいことから、鋳型の側壁部を流れる熱が減少し、鋳
型の上方のみからシリコン融液を加熱するだけで、シリ
コン融液を一方向性凝固させることができるようにな
る。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明に係るシリ
コン鋳造用鋳型の一実施形態を示す図であり、１ａは側
壁部、１ｂは底、１は全体として鋳型を示す。鋳型１は
炭素繊維強化炭素材料からなる。また、鋳型１の側壁部
１ａの外側には、グラファイト質成形体などから成る断
熱材２が設けられている。なお、図１（ａ）は平面図、
同図（ｂ）は断面図である。
面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明に係るシリ
コン鋳造用鋳型の一実施形態を示す図であり、１ａは側
壁部、１ｂは底、１は全体として鋳型を示す。鋳型１は
炭素繊維強化炭素材料からなる。また、鋳型１の側壁部
１ａの外側には、グラファイト質成形体などから成る断
熱材２が設けられている。なお、図１（ａ）は平面図、
同図（ｂ）は断面図である。
【００１７】図２に黒鉛と炭素繊維強化炭素材料の熱膨
張係数（１０-6／Ｋ）、熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）、引張
強さ（ＭＰａ）の一例を示す。図２から明らかなよう
に、炭素繊維強化炭素材料は、従来鋳型材料に用いられ
ていた黒鉛に比べて衝撃に強く、且つ引張強さも黒鉛の
１０倍以上もしくは１０倍程度大きい。そのため、鋳型
１の側壁部１ａの肉厚は１ｍｍ以上あれば十分である。
なお、強度的には１ｍｍ未満の厚みのものでもよいが、
１ｍｍ未満の炭素繊維強化炭素材料は製作が困難で、耐
用回数も少なく不経済である。鋳型１の側壁部１ａの肉
厚を薄くすることで、鋳型１の側壁部１ａから鋳型１の
底部１ｂに流れる熱量は少なくなる。
張係数（１０-6／Ｋ）、熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）、引張
強さ（ＭＰａ）の一例を示す。図２から明らかなよう
に、炭素繊維強化炭素材料は、従来鋳型材料に用いられ
ていた黒鉛に比べて衝撃に強く、且つ引張強さも黒鉛の
１０倍以上もしくは１０倍程度大きい。そのため、鋳型
１の側壁部１ａの肉厚は１ｍｍ以上あれば十分である。
なお、強度的には１ｍｍ未満の厚みのものでもよいが、
１ｍｍ未満の炭素繊維強化炭素材料は製作が困難で、耐
用回数も少なく不経済である。鋳型１の側壁部１ａの肉
厚を薄くすることで、鋳型１の側壁部１ａから鋳型１の
底部１ｂに流れる熱量は少なくなる。
【００１８】また、黒鉛の熱伝導率が１１６Ｗ／ｍＫで
あるのに対して炭素繊維強化炭素材料の熱伝導率は面方
向が２７Ｗ／ｍＫ、厚み方向が４Ｗ／ｍＫであり、炭素
繊維強化炭素材料の方が遙に小さい。そのため、鋳型１
の側壁部１ａに薄い炭素繊維強化炭素材料を使うこと
で、鋳型１の側壁部１ａから鋳型１の底面１ｂへ流れる
熱量は、厚い黒鉛板を用いた場合に比べて、極端に少な
くなる。これにより、シリコン融液を鋳型１の底部１ｂ
から上向きに一方向性凝固させる場合、鋳型１の側壁部
１ａに加える熱量は少なくなる。また鋳型１の側壁部１
ａの熱の流れが小さいため、鋳型１の側壁部１ａの外側
を５０ｍｍ程度の厚みを有するグラファイトフェルトで
断熱すれば、上方のみからの熱で結晶成長は概ね上向き
になる。この場合は大幅に熱量が節約できる。
あるのに対して炭素繊維強化炭素材料の熱伝導率は面方
向が２７Ｗ／ｍＫ、厚み方向が４Ｗ／ｍＫであり、炭素
繊維強化炭素材料の方が遙に小さい。そのため、鋳型１
の側壁部１ａに薄い炭素繊維強化炭素材料を使うこと
で、鋳型１の側壁部１ａから鋳型１の底面１ｂへ流れる
熱量は、厚い黒鉛板を用いた場合に比べて、極端に少な
くなる。これにより、シリコン融液を鋳型１の底部１ｂ
から上向きに一方向性凝固させる場合、鋳型１の側壁部
１ａに加える熱量は少なくなる。また鋳型１の側壁部１
ａの熱の流れが小さいため、鋳型１の側壁部１ａの外側
を５０ｍｍ程度の厚みを有するグラファイトフェルトで
断熱すれば、上方のみからの熱で結晶成長は概ね上向き
になる。この場合は大幅に熱量が節約できる。
【００１９】またこのことで、鋳型１の側壁部１ａから
鋳型１の底部１ｂへ流入する熱量が小さくなり、鋳型１
の底部１ｂからは主にシリコンそのものを冷却すること
になる。このため、シリコンの冷却速度を大きくして鋳
塊の単位時間当たりの生産重量を大きくすることが容易
になる。
鋳型１の底部１ｂへ流入する熱量が小さくなり、鋳型１
の底部１ｂからは主にシリコンそのものを冷却すること
になる。このため、シリコンの冷却速度を大きくして鋳
塊の単位時間当たりの生産重量を大きくすることが容易
になる。
【００２０】上述したように、鋳型１の側壁部１ａの肉
厚は１ｍｍ以上あれば十分であるが、鋳型１の側壁部１
ａの肉厚が大きくなると上述の効果が小さくなると共
に、鋳型１のコストが上昇するため、肉厚は６ｍｍまで
がよい。したがって、鋳型１の側壁部１ａの肉厚は１〜
６ｍｍの範囲内が望ましい。
厚は１ｍｍ以上あれば十分であるが、鋳型１の側壁部１
ａの肉厚が大きくなると上述の効果が小さくなると共
に、鋳型１のコストが上昇するため、肉厚は６ｍｍまで
がよい。したがって、鋳型１の側壁部１ａの肉厚は１〜
６ｍｍの範囲内が望ましい。
【００２１】炭素繊維強化炭素材料から成る鋳型１の内
面には、二酸化珪素粉末と窒化珪素粉末の混合物を溶剤
として水や有機性溶剤を使用して塗布する。二酸化珪素
粉末と窒化珪素粉末の混合比率は、重量比で２：１から
０．５：１の間にする。二酸化珪素粉末の重量比がこの
比率よりも多くても少なくても鋳塊の離型性が低下す
る。塗布する層の厚みは０．３〜２ｍｍとする。０．３
ｍｍ未満では離型性が低下し、２ｍｍより厚いとコスト
高となり、実用的でない。なお、二酸化珪素粉末や窒化
珪素粉末に限らず、窒化ホウ素粉末、炭化珪素粉末、石
英などシリコンの融点よりも高い融点を有する各種材料
を用いることができる。
面には、二酸化珪素粉末と窒化珪素粉末の混合物を溶剤
として水や有機性溶剤を使用して塗布する。二酸化珪素
粉末と窒化珪素粉末の混合比率は、重量比で２：１から
０．５：１の間にする。二酸化珪素粉末の重量比がこの
比率よりも多くても少なくても鋳塊の離型性が低下す
る。塗布する層の厚みは０．３〜２ｍｍとする。０．３
ｍｍ未満では離型性が低下し、２ｍｍより厚いとコスト
高となり、実用的でない。なお、二酸化珪素粉末や窒化
珪素粉末に限らず、窒化ホウ素粉末、炭化珪素粉末、石
英などシリコンの融点よりも高い融点を有する各種材料
を用いることができる。
【００２２】
−実施例１− 内径φ１２０ｍｍ、高さ１６５ｍｍ、厚み５ｍｍの側壁
部材１ａと、厚み５ｍｍの底部材１ｂを組み合わせて図
１に示す円筒状の鋳型１を形成し、鋳型１の内面に重量
比で１．３：１の二酸化珪素粉末と窒化珪素粉末をポリ
ビニルアルコールの水溶液で溶かしたペーストをはけ塗
りして乾燥焼成した。この鋳型１の側壁部１ａの外側に
グラファイトフェルトを巻いて断熱した円筒状鋳型をシ
リコン鋳造装置に設置して、４Ｋｇのシリコン融液を注
湯し、鋳型１の上方に設置した発熱体で鋳型１とシリコ
ン融液を１４５０℃程度に加熱し、鋳型１の底部１ｂを
冷却して、シリコン融液を凝固させて冷却した。すなわ
ち、底部には断熱材がないので、放射冷却される。鋳型
１とシリコン鋳塊との間には、０．５ｍｍ程度の隙間が
でき、鋳型１を逆さにして底部材１ｂを外して鋳塊を軽
くたたくだけで、シリコン鋳塊を鋳型１ｂから容易に取
り出すことができた。またシリコン鋳塊を切断したとこ
ろ、結晶は鋳型の底部から概ね上向きに成長していた。
上述のシリコン融液の注湯、凝固、鋳塊の取り出しを５
回繰り返したが、鋳型に損傷は認められなかった。
部材１ａと、厚み５ｍｍの底部材１ｂを組み合わせて図
１に示す円筒状の鋳型１を形成し、鋳型１の内面に重量
比で１．３：１の二酸化珪素粉末と窒化珪素粉末をポリ
ビニルアルコールの水溶液で溶かしたペーストをはけ塗
りして乾燥焼成した。この鋳型１の側壁部１ａの外側に
グラファイトフェルトを巻いて断熱した円筒状鋳型をシ
リコン鋳造装置に設置して、４Ｋｇのシリコン融液を注
湯し、鋳型１の上方に設置した発熱体で鋳型１とシリコ
ン融液を１４５０℃程度に加熱し、鋳型１の底部１ｂを
冷却して、シリコン融液を凝固させて冷却した。すなわ
ち、底部には断熱材がないので、放射冷却される。鋳型
１とシリコン鋳塊との間には、０．５ｍｍ程度の隙間が
でき、鋳型１を逆さにして底部材１ｂを外して鋳塊を軽
くたたくだけで、シリコン鋳塊を鋳型１ｂから容易に取
り出すことができた。またシリコン鋳塊を切断したとこ
ろ、結晶は鋳型の底部から概ね上向きに成長していた。
上述のシリコン融液の注湯、凝固、鋳塊の取り出しを５
回繰り返したが、鋳型に損傷は認められなかった。
【００２３】−実施例２− 厚み２ｍｍの側壁部材１ａと厚み８ｍｍの底部材１ｂを
組み合わせて、内寸２３０ｍｍ×２３０ｍｍ、深さ２０
０ｍｍとした図３に示す鋳型１を形成し、鋳型１の内面
に重量比で１．３：１の二酸化珪素粉末と窒化珪素粉末
をポリビニルアルコールの水溶液で溶かしたペーストを
はけ塗りして乾燥焼成した。なお、図３に示す鋳型は、
側壁１ａと底１ｂを別体に形成し、側壁１ａを支持部材
１C にボルト１ｄで固定すると共に、側壁１ａと底１ｂ
を受台１ｅ上で組み立てたものである。このように支持
材１ｃを側壁１ａの外側に設けて、ボルト１ｄで固定す
ると、側壁１ａが極めて薄い場合でも、組立型鋳型を形
成できる。
組み合わせて、内寸２３０ｍｍ×２３０ｍｍ、深さ２０
０ｍｍとした図３に示す鋳型１を形成し、鋳型１の内面
に重量比で１．３：１の二酸化珪素粉末と窒化珪素粉末
をポリビニルアルコールの水溶液で溶かしたペーストを
はけ塗りして乾燥焼成した。なお、図３に示す鋳型は、
側壁１ａと底１ｂを別体に形成し、側壁１ａを支持部材
１C にボルト１ｄで固定すると共に、側壁１ａと底１ｂ
を受台１ｅ上で組み立てたものである。このように支持
材１ｃを側壁１ａの外側に設けて、ボルト１ｄで固定す
ると、側壁１ａが極めて薄い場合でも、組立型鋳型を形
成できる。
【００２４】この鋳型１の側壁部１ａの外側にグラファ
イトフェルトを巻いて断熱した角形鋳型をシリコン鋳造
装置に設置して２１Ｋｇのシリコン融液を注湯し、鋳型
１の上方に設置した発熱体で鋳型１とシリコン融液を加
熱し、鋳型の底部１ｂを冷却してシリコン融液を凝固さ
せて冷却した。この場合も上記実施例と同様の効果が得
られた。
イトフェルトを巻いて断熱した角形鋳型をシリコン鋳造
装置に設置して２１Ｋｇのシリコン融液を注湯し、鋳型
１の上方に設置した発熱体で鋳型１とシリコン融液を加
熱し、鋳型の底部１ｂを冷却してシリコン融液を凝固さ
せて冷却した。この場合も上記実施例と同様の効果が得
られた。
【００２５】−実施例３− 厚み２ｍｍの側壁部材１ａと厚み８ｍｍの底部材１ｂを
組み合わせて、内寸２３０ｍｍ×２３０ｍｍ、深さ２０
０ｍｍとした図４に示す鋳型１を形成し、鋳型１の内面
に重量比で１．３：１の二酸化珪素粉末と窒化珪素粉末
をポリビニルアルコールの水溶液で溶かしたペーストを
はけ塗りして乾燥焼成した。なお、図４に示す鋳型は、
側壁１ａと底１ｂを別体に形成し、底１ｂの溝１ｆ部分
に側壁１ａを立てて、くさび１ｇで固定したものであ
る。
組み合わせて、内寸２３０ｍｍ×２３０ｍｍ、深さ２０
０ｍｍとした図４に示す鋳型１を形成し、鋳型１の内面
に重量比で１．３：１の二酸化珪素粉末と窒化珪素粉末
をポリビニルアルコールの水溶液で溶かしたペーストを
はけ塗りして乾燥焼成した。なお、図４に示す鋳型は、
側壁１ａと底１ｂを別体に形成し、底１ｂの溝１ｆ部分
に側壁１ａを立てて、くさび１ｇで固定したものであ
る。
【００２６】この鋳型１の側壁部１ａの外側にグラファ
イトフェルトを５０ｍｍ程度の厚さで巻き付けて側壁部
１ａを充分に断熱した角形鋳型をシリコン鋳造装置に設
置して２１Ｋｇのシリコン融液を注湯し、鋳型１の上方
に設置した発熱体で鋳型１とシリコン融液を加熱し、鋳
型１の底部１ｂを冷却してシリコン融液を一方向性凝固
させて冷却した。冷却後、容易に離型することができ
た。この鋳型１を２０回繰り返して使用した結果、側壁
部１ａが消耗して少し薄くなったが、離型性には全く問
題なかった。
イトフェルトを５０ｍｍ程度の厚さで巻き付けて側壁部
１ａを充分に断熱した角形鋳型をシリコン鋳造装置に設
置して２１Ｋｇのシリコン融液を注湯し、鋳型１の上方
に設置した発熱体で鋳型１とシリコン融液を加熱し、鋳
型１の底部１ｂを冷却してシリコン融液を一方向性凝固
させて冷却した。冷却後、容易に離型することができ
た。この鋳型１を２０回繰り返して使用した結果、側壁
部１ａが消耗して少し薄くなったが、離型性には全く問
題なかった。
【００２７】
【発明の効果】以上のように、本発明に係るシリコン鋳
造用鋳型によれば、鋳型の材料として炭素繊維強化炭素
材料を使用することから、テーパーの無い一体型の鋳型
が使用できる。また組立型の鋳型としても、毎回の組立
作業や分解作業は必要なく、一度組み立てた後は、分解
することなく鋳塊を取り出すことができる。
造用鋳型によれば、鋳型の材料として炭素繊維強化炭素
材料を使用することから、テーパーの無い一体型の鋳型
が使用できる。また組立型の鋳型としても、毎回の組立
作業や分解作業は必要なく、一度組み立てた後は、分解
することなく鋳塊を取り出すことができる。
【００２８】また、鋳型の側壁部の外側を断熱すれば、
上からの加熱のみで結晶の成長方向が概ね上向きとな
り、従来の方法に比べ大幅に熱量が節約できる。また従
来のように、鋳型の側面を加熱する場合でも鋳型の側面
に加える熱量は従来法に比べて少なくなり、熱量が節約
できる。さらに鋳塊の単位時間当たりの生産重量を容易
に大きくできる。
上からの加熱のみで結晶の成長方向が概ね上向きとな
り、従来の方法に比べ大幅に熱量が節約できる。また従
来のように、鋳型の側面を加熱する場合でも鋳型の側面
に加える熱量は従来法に比べて少なくなり、熱量が節約
できる。さらに鋳塊の単位時間当たりの生産重量を容易
に大きくできる。
【００２９】炭素繊維強化炭素材料から成る鋳型の内面
を、二酸化珪素と窒化珪素を２：１〜０．５：１の割合
で混合したもので被覆すると、鋳塊を鋳型から容易に離
型できる。
を、二酸化珪素と窒化珪素を２：１〜０．５：１の割合
で混合したもので被覆すると、鋳塊を鋳型から容易に離
型できる。
【図１】本発明に係るシリコン鋳造用鋳型の一実施形態
を示す図である。
を示す図である。
【図２】黒鉛と炭素繊維強化炭素材料の物性値の一例を
示す図である。
示す図である。
【図３】本発明に係るシリコン鋳造用鋳型の他の実施形
態を示す図である。
態を示す図である。
【図４】本発明に係るシリコン鋳造用鋳型のその他の実
施形態を示す図である。
施形態を示す図である。
【図５】従来の一体型鋳型を示す図である。
【図６】従来の組立型鋳型を示す図である。
１・・・鋳型、１ａ・・・側壁部、１ｂ・・・底部、２
・・・断熱材
・・・断熱材
Claims (3)
- 【請求項１】 炭素繊維強化炭素材料から成るシリコン
鋳造用鋳型。 - 【請求項２】 前記鋳型側壁部の肉厚が１〜６ｍｍであ
ることを特徴とする請求項１に記載のシリコン鋳造用鋳
型。 - 【請求項３】 前記鋳型側壁部の外側を断熱してこの鋳
型内にシリコン融液を注湯し、この鋳型の上方のみから
前記シリコン融液を加熱して凝固させることを特徴とす
るシリコンの鋳造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07475496A JP3752297B2 (ja) | 1996-03-28 | 1996-03-28 | シリコンの鋳造法 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP07475496A JP3752297B2 (ja) | 1996-03-28 | 1996-03-28 | シリコンの鋳造法 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2005322060A Division JP2006111529A (ja) | 2005-11-07 | 2005-11-07 | シリコン鋳造用鋳型 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09263489A true JPH09263489A (ja) | 1997-10-07 |
| JP3752297B2 JP3752297B2 (ja) | 2006-03-08 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07475496A Expired - Lifetime JP3752297B2 (ja) | 1996-03-28 | 1996-03-28 | シリコンの鋳造法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1996
- 1996-03-28 JP JP07475496A patent/JP3752297B2/ja not_active Expired - Lifetime
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