MXPA98001695A - Sistema de alimentacion de silicio - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un aparato para suministrar partículas de alimentacióna un horno de fundido de silicio en uníndice controlable, el aparato comprende:un dispositivo para contener una cantidad de partículas de alimentación;un tubo de distribución que tiene un primer extremo acoplado a dicho depósito , y un extremo de salida abierto;un par de rodillos de conducción giratorios para proporcionar una trayectoria de alimentación de partícula, dicho extremo abierto de dicho tubo de distribución estácolocado adyacente a dicho par de rodillos conductores;medios para girar dichos rodillos conductores;y un recinto que rodea depósito, dicho tubo de distribución, dicho para de rodillos de conducción giratorios y dicho medio de rotación, dicho recinto es capaz de ser evacuado hacia un nivel al vacío de trabajo y contiene gas inerte, dicho recinto incluye una salida de partícula de alimentación, de donde la operación de dicho medio de rotación provoca que dichas partículas de alimentación, originalmente localizadas en dicho deposito, sean alimentadas por gravedad a través del tubo de distribución, fuera del extremo de salida y a lo largo de las superficies de dichos rodillos hacia dicha salida de partícula de alimentación.

Description

S i s t ema d e A l i me n t c i ó n d e S i l i c o n a ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un aparato para hacer crecer una membrana dendrítica de silicona a partir de una mezcla. Más en particular, esta invención se refiere a un sistema mejorado de alimentación para suministrar una reserva de alimentación de silicona hacia un fundido contenido en un horno, para continuamente abastecer el fundido en tanto la membrana dendritica de silicona de cristal único es retirada.

El crecimiento de una membrana dendritica de silicona de tipo x o y, típicamente es completado en un sistema que incluye un suseptor caliente que tenga un crisol que contenga silicona fundida (el fundido) dentro de un horno de atmósfera inerte. El calentado típicamente se da por medio de un espiral inductor o un calentador de resistencia, por ejemplo, una corriente relativamente alta pasada a través de placas de grafito. La membrana de silicona es formada por la solidificación de una película líquida sostenida por tensión de superficie entre dos filamentos de silicona, conocidos como dendritas. Después de la formación de la membrana, estas dendritas son eliminadas de la membrana en tanto ésta es procesada en celdas individuales . El método de abastecimiento del fundido es muy importante en cuestión a la baja de costos, y mejorar el crecimiento de la membrana y calidad del cristal . En un sistema para el crecimiento de una membrana dendrítica, las partículas o pildoras de silicona pueden ser añadidas en uno o ambos extremos del crisol en tanto los cristales de la membrana crecen para abastecer el fundido. El calor absorbido en las regiones donde toma lugar el fundido del material de abastecimiento crea un significante desequilibrio termal en la región a partir de la cual la membrana se forma, y disturba el crecimiento. Este disturbio puede ser reducido por la entrada continua y uniforme de partículas de silicona en un índice controlado. El largo crecimiento continuo de la cinta de silicona de membrana dendrítica de cristal único requiere que el fundido sea abastecido con silicona en tanto el cristal es extraído. Esto puede darse a partir de una recepción de partículas de silicona a partir de un mecanismo de alimentación localizado por encima del fundido, pero fuera de la cámara del horno. Sin embargo, la inyección de silicona, las pildoras y otras formas y tamaños irregulares que están disponibles comercialmente provocan que el mecanismo de alimentación sea irregular en su operación. Los problemas pueden variar desde la operación sin caída de partículas en el fundido hasta un derrame catastrófico de partículas en el fundido, provocando que la silicona fundida se derrame y destruya partes valiosas del horno de molibdeno.

Además de ser complejo y por ende costoso en términos de la utilización de material y la cantidad de maquinación y ensamble requeridos, el mecanismo de alimentación anterior ocupa un gran volumen. Si se libera una gran cantidad de silicona, de tal modo que se derrame del crisol o se dirija erróneamente y no entre en la abertura apropiada, ésta reacciona con y destruye los costosos componentes del horno de molibdeno. Por otro lado, si el operador del mecanismo de alimentación no se da cuenta de la falta de partículas, el mecanismo de alimentación anterior puede operar vacío durante un periodo extendido de tiempo y hacer que baje el nivel de fundido en el crisol, y provocar el adelgazamiento de la membrana y su extracción fuera del horno. Las partículas también pueden atorarse en orificios pequeños o tubos, y no caer. Esto conduce a una amplia imprecisión en el índice de entrega de silicona al fundido. En algunos sistemas, tales como dispositivos de alimentación vibratorios, puede ocurrir la segregación de partículas debido a la cantidad de material requerido en el recipiente vibratorio para iniciar la alimentación. Las partículas se separan durante un periodo de tiempo, en donde partículas más grandes se mueven hacia el centro y partículas más pequeñas hacia el exterior, donde está localizada una trayectoria de metal inclinada. Esto hace que el calibre de este tipo de mecanismo sea difícil, ya que hay imprecisión en cuanto a qué tamaño de partícula será descargado para algún nivel de excitación dado.

Por lo tanto, se desea tener un aparato de alimentación de silicona que pueda distribuir silicona de grado semiconductor dentro de un horno de atmósfera controlada por medio de un sistema sin componentes metálicos que puedan contaminar la silicona, y que sea capaz de mantener un vacío de alrededor de 20 militorr de manera que el mecanismo de alimentación y el horno puedan ser evacuados y llenados de nuevo con una atmósfera inerte y libre de humedad.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN Las desventajas anteriores de los sistemas de alimentación antiguos se solucionan por medio de un sistema mejorado de alimentación mucho más simple y confiable. El aparato de esta invención tiene un depósito de pildoras localizado sobre el mecanismo de alimentación. El depósito de pildoras está conectado al mecanismo de alimentación por medio de un tubo superior de suministro, que permite que las pildoras fluyan por la gravedad. La configuración en el extremo del tubo conforma un grado amplio con el contorno de un par de rodillos de alimentación que están localizados a lo lago del eje longitudinal del mecanismo de alimentación. Los rodillos, en proximidad cercana uno con el otro, están sostenidos por un bastidor y pueden girar en un juego de cojinetes. Los rodillos además están unidos juntos a través de un juego de engranaje cilindrico. En la operación, girar el rodillo de conducción en la dirección del flujo de la pildora permite que las pildoras giren libremente, ejerciendo por ende una pequeña resistencia al motor de manejo. Angulando los rodillos, la gravedad mueve las pildoras lejos del tubo de alimentación y produce una hilera en serie de pildoras que se mueven hacia el extremo del rodillo. Controlando la velocidad de rotación, uno puede controlar el índice de descarga de las pildoras, fuera del rodillo. Las pildoras luego son guiadas hacia la cámara de alimentación en el horno . Para un entendimiento más completo de la naturaleza y ventajas de la invención, debe hacerse referencia a la descripción detallada consiguiente, tomada en conjunto con los dibujos acompañantes.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una vista seccional que muestra el recinto de la cámara, y el mecanismo alimentador de rodillo ahí contenido; La Figura 2 es una vista seccional en detalle de la relación de tolva al par de rodillos de conducción; La Figura 3 es una vista seccional frontal en detalle del tubo de alimentación, que muestra la configuración del extremo del tubo; La Figura 4 es una vista seccional lateral en detalle del tubo de alimentación; y La Figura 5 es una gráfica que muestra la relación entre la rotación del rodillo conductor y el índice de alimentación en un ángulo de los rodillos de conducción de diez grados horizontalmente .

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA MODALIDAD PREFERIDA Refiriéndonos ahora a los dibujos, la Figura 1 es un sistema que incorpora la presente invención para alimentar partículas de silicona de diversas formas y tamaños a un fundido de silicona en un crisol dentro de un horno. Un recinto (8) , capaz de sellarse herméticamente, es lo suficientemente grande para contener la presente invención. Un depósito (3) contiene partículas (4) de silicona de diversas formas y amaños. Estas partículas por lo general son tamizadas para permanecer en un índice de aproximadamente .6 micrones a aproximadamente 2 micrones en tamaño. Un tubo (2) conecta el depósito (3) de suministro a los rodillos (1) de alimentación. La configuración de extremo del tubo (2) determina la cantidad de partículas que son liberadas mientras giran los rodillos (1) . Como mejor se muestra en las Figuras 3 y 4, una saliente (12) que se extiende hacia abajo, formada en el extremo inferior del tubo (2) de alimentación, dirige la mayoría del flujo de material en la superficie de los rodillos (1) . La parte de saliente (12) tiene un par de secciones (13) de pared arqueadas de flanqueo, las cuales están contorneadas para conformar con las partes de superficie próximas de los rodillos (1) . El tubo (2) de preferencia está formado de acero inoxidable, tal como el acero inoxidable de tipo 303 y 304.

Los rodillos (1) están acoplados juntos a través de un juego de engranajes cilindricos (10) que tienen el mismo diámetro de inclinación que los rodillos conductores. En referencia a la Figura 2, los rodillos (1) son substancialmente de diámetro igual, y de preferencia están hechos de hule de uretano (56 Durometer Shore A, por ejemplo) para permitir que cualquier pildora que sea atrapada entre el extremo inferior del tubo (2) de alimentación y en cualquiera de los rodillos conductores (1) deforme el rodillo conductor (1) y continúe su paso saliendo en el otro lado del tubo de alimentación, sin provocar que el motor (7) se atore o atasque. El motor (7) está unido a uno de los rodillos conductores (1) a través de un acoplamiento convencional (6) . Los rodillos (1) están montados para que giren en cojinetes cubiertos (5) , los cuales están sostenidos en posición por medio de un bastidor (9) . El motor (7) puede ser operado a velocidades diferentes para variar el índice de alimentación en una cantidad deseada. Las pildoras dejan el extremo inferior del tubo (2) de alimentación en un índice que depende del ángulo de inclinación de los rodillos (1) , así como de la velocidad de rotación. Las pildoras proceden hacia el extremo del rodillo (1) y ruedan en serie siguiendo la trayectoria (8) de partículas dentro del horno (no mostrada) . Con los rodillos (1) de uretano, cuando la rotación pare las pildoras también pararán debido a la fricción de la superficie del rodillo.

El recinto de bastidor (9) está provisto con un puerto (14) de salida al vacío, así como por un puerto (16) de entrada de gas. El puerto (14) de salida al vacío está acoplado a una fuente al vacío, de manera que el interior del recinto de bastidor (9) puede ser evacuado hacia un nivel de trabajo (de preferencia aproximadamente 20 militorrs) después de que el material de alimentación ha sido instalado en el depósito (3) . El puerto (16) de entrada de gas está acoplado a una fuente de gas inerte con el propósito de proporcionar una atmósfera inerte dentro del interior del recinto de bastidor (9) . La fuente de vacío y la fuente de gas inerte pueden ser las mismas que las utilizadas para evacuar y proporcionar una atmósfera inerte al horno de fundido de silicona asociado. Pruebas experimentales fueron conducidas para determinar la habilidad del aparato antes descrito, para mantener un índice de alimentación constante. La Tabla 1 a continuación muestra el índice de alimentación como una función de velocidad de rodillo en revoluciones por minuto (rpm) en una inclinación de rodillo de quince grados horizontalmente. El índice de alimentación no es ligero porque el material de alimentación suministrado es de grandes cantidades a discreción; sin embargo, el mecanismo mantiene un índice de alimentación en un envolvente alrededor de la línea de índice de alimentación deseado.

TABLA 1 RPM G . /MIN 0.18 0.038 0.281 0.0553 0.382 0.072 0.485 0.0925 0.582 0.1208 0.6 0.13 1 0.24 1.4 0.32 2 0.39 2.3 0.46 La Figura 5 muestra un gráfico del índice de alimentación contra revolución por minuto de los rodillos, para una inclinación de diez grados horizontalmente. Como será ahora aparente, los sistemas de alimentación de silicona fabricados de acuerdo con las enseñanzas de la invención son capaces de proporcionar material de alimentación de silicona en un índice de alimentación confiable. En particular, ajustando el tamaño de partícula del material de alimentación y con control adicional de retroalimentación, puede obtenerse mucho más exactitud al mantener un índice de alimentación constante. Además, la invención proporciona un aparato de alimentación de silicona capaz de entregar material de alimentación de silicona en un horno de atmósfera controlada, sin la necesidad de componentes metálicos que puedan contaminar la silicona.

Además, la invención es capaz de mantener un vacío requerido para el crecimiento de la membrana de silicona, de manera que tanto el mecanismo de alimentación como el horno asociado pueden ser evacuados y llenados de nuevo con una atmósfera inerte libre de humedad. Aunque lo anterior proporciona una revelación completa de las modalidades preferidas de la invención, varias modificaciones, construcciones alternativas y equivalentes pueden ocurrírsele a un experto en la materia. Por lo tanto, lo anterior no deberá limitar la invención, la cual está definida por las siguientes reivindicaciones .

Claims (8)

Reivindicaciones

1. Un aparato para suministrar partículas de alimentación a un horno de fundido de silicona en un índice controlable, el aparato comprende: un depósito para contener una cantidad de partículas de alimentación; un tubo de distribución que tiene un primer extremo acoplado a dicho depósito, y un extremo de salida abierto; un par de rodillos de conducción giratorios para proporcionar una trayectoria de alimentación de partícula, dicho extremo abierto de dicho tubo de distribución está colocado adyacente a dicho par de rodillos conductores; medios para girar dichos rodillos conductores; y un recinto que rodea dicho depósito, dicho tubo de distribución, dicho par de rodillos de conducción giratorios y dicho medio de rotación, dicho recinto es capaz de ser evacuado hacia un nivel al vacío de trabajo y contiene gas inerte, dicho recinto incluye una salida de partícula de alimentación, de donde la operación de dicho medio de rotación provoca que dichas partículas de alimentación, originalmente localizadas en dicho depósito, sean alimentadas por gravedad a través del tubo de distribución, fuera del extremo de sa"lida y a lo largo de las superficies de dichos rodillos hacia dicha salida de partícula de alimentación.

2. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dicho recinto además incluye un puerto de salida al vacío y un puerto de entrada de gas para facilitar la evacuación del interior de dicho recinto hacia dicho nivel al vacío de trabajo, y el llenado del interior de dicho anexo con un gas inerte.

3. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dichos rodillos de conducción están montados en un ángulo con respecto a una referencia horizontal, para facilitar el flujo de las partículas de alimentación a lo largo de la superficie de los mismos .

4. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dichos rodillos de conducción son fabricados a partir de una material elástico.

5. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dichos medios de rotación incluyen un motor de manejo y un par de engranes, mutuamente engranados, montados en dicho par de rodillos conductores.

6. El aparato de acuerdo con la reivindicación 5, que además incluye un acoplamiento de conducción entre dicho motor y uno de dichos pares de rodillos conductores.

7. El aparato de acuerdo con la reivindicación 6, en donde dichos engranajes están montados en los extremos de dicho par de rodillos de conducción lejanos a dicho motor.

8. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dicho extremo de salida del tubo de alimentación tiene una parte de saliente que se extiende entre las superficies de dicho para de rodillos.