WO2015099558A1 - Способ и устройство для соединения и фиксации монокристаллов - Google Patents

Способ и устройство для соединения и фиксации монокристаллов Download PDF

Info

Publication number
WO2015099558A1
WO2015099558A1 PCT/RU2013/001158 RU2013001158W WO2015099558A1 WO 2015099558 A1 WO2015099558 A1 WO 2015099558A1 RU 2013001158 W RU2013001158 W RU 2013001158W WO 2015099558 A1 WO2015099558 A1 WO 2015099558A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
ingot
ingots
base
stack
single crystals
Prior art date
Application number
PCT/RU2013/001158
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Грачья Ашотович ВАРТАНОВ
Олег Викторович КАЧАЛОВ
Маргарита Васильевна НИКОЛЕНКО
Нина Николаевна ФЕДУЛОВА
Original Assignee
Закрытое Акционерное Общество "Монокристалл"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое Акционерное Общество "Монокристалл" filed Critical Закрытое Акционерное Общество "Монокристалл"
Priority to RU2014141900/05A priority Critical patent/RU2580127C1/ru
Priority to PCT/RU2013/001158 priority patent/WO2015099558A1/ru
Publication of WO2015099558A1 publication Critical patent/WO2015099558A1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/16—Oxides
    • C30B29/20—Aluminium oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • C30B33/06—Joining of crystals

Definitions

  • the invention relates to mechanical methods for processing single-crystal ingots, and also to a device intended for implementing this method, and can be used in the manufacture of stacks of single crystals, in particular sapphire single crystals.
  • a known method of connecting parts from refractory oxides including aluminum oxide (RF patent for the invention J 22477342, class IPC SOVZZ / 06, C30B29 / 16, C30B29 / 22, C30B29 / 28, C30B29 / 18, publ. 10.03. 2013), including polishing the joined surfaces, their combination and heating. At least one of the polished surfaces to be bonded is coated with a layer of solid solution forming material with at least one of the materials of the parts to be joined. The melting temperature of the solid solution is lower than the melting temperature of each of the materials of the parts to be joined. After that, the combined parts are annealed at a temperature above the temperature of formation of a solid solution.
  • the known method thus, solves the problem of “blurring” the optical boundary between firmly connected (practically in a monolithic) components of refractory oxides (crystals or ceramics).
  • a known method and device for measuring, orienting and fixing at least one single crystal (RF patent for the invention J "2365905, class IPC G01N23 / 20, publ. 08/27/2009).
  • several single crystals are positioned separately one above the other to form a stack, measured, oriented and fixed in a certain way, and then single crystals stacked in stacks are simultaneously rigidly connected to the carrier oriented in the main direction.
  • single crystals located one above the other in a stack can be bonded to each other with an adhesive.
  • a device for measuring, orienting and fixing at least one single crystal contains a rotary table with a receiving device for at least one crystal mount, which has an alignment and fixing unit for orienting the crystal lattice of the single crystal and for oriented fixing of the single crystal, a height-movable x-ray source and detector, with the help of which the determination of the normal angles of the planes of the crystal lattice of a single crystal.
  • the fastening of the crystal in the device consists of an external frame with an internal frame for a single crystal reinforced with a gimbal and second mounting means for adjusting and fixing the single crystal clamped in the internal frame.
  • the device may also be provided with horizontal guides and a linear guide.
  • the basis of the invention is the task of developing a simple and reliable method of connection and fixation of single crystals, allowing the use in the manufacture of ingots of single crystals of various lengths.
  • the technical result of the invention is to simplify the process of connecting and fixing single crystals, reducing time costs, improving the accuracy of combining the crystallographic axes of single crystal ingots.
  • the method of connecting and fixing single crystals includes positioning several single crystals, orienting them in a certain way and fixing the single crystals with each other with an adhesive, moreover according to the invention, preliminarily carry out the selection of the required number of single crystal ingots; then, the ends of the selected ingots are oriented with the necessary tolerance and the preliminary base cut is removed with a length of 18-20 mm; then the single crystal ingots are glued together using the device for connecting and fixing the single crystals as follows: apply adhesive material to the previously defatted end face of the single crystal ingot; the ingot is set with a preliminary base cut on the plane of the base wall of the device, while pressing the ingot with its clean end against the fixed stop and forming the ingot against the surface of the side wall; set the next ingot with a preliminary base cut on the plane of the base wall of the device, close to the end face of the previous ingot and, rotating the handle of the clamping screw, the ingots are pressed against each other using
  • the method of connecting and fixing single crystals includes positioning several single crystals, orienting them in a certain way and fixing the single crystals with each other with an adhesive, and according to the invention, the required number of single crystal ingots is preliminarily selected; then the ends of the selected ingots with the necessary orientation tolerance; after that, a common auxiliary line is applied to the selected ingots using a device that is a rectangular parallelepiped having a “V” -shaped cut, as follows: using a goniometric device, a base cut line is applied to one of the ends of each selected ingot; then, one by one, the ingots of the single crystal are placed on the “U” -shaped cut of the device and each ingot is turned so that the applied line of the base cut is parallel to the surface of the table; then, using a ruler, a common auxiliary line is applied to the forming of all installed ingots; then the single crystal ingots are glued together using the device for connecting and fixing
  • thermoplastic polymer As the material of the device, metal and / or synthetic thermoplastic polymer can be used.
  • a stack made using the claimed method and device contains several single crystals oriented in a certain way and fixed to each other by an adhesive.
  • FIG. 1 shows a structural diagram of a device for connecting and fixing two single crystals.
  • FIG. 2 shows a structural diagram of a device for connecting and fixing more than two single crystals.
  • FIG. 3 shows a device for applying a common auxiliary line to single crystal ingots.
  • FIG. 4 shows a photo of a stack of sapphire single crystals obtained by the claimed method.
  • a device for connecting and fixing single crystals includes: a base 1, and located at a right angle to it: a side fence 2 and end walls 3. On the inner surface of one of the end walls 3 (usually left), a fixed stop 4 is located at its center, on opposite the end wall 3 - movable stop 5, which is moved using the clamping screw 6 with the handle 7.
  • the movable stop 5 also has the possibility of free rotation on the axis of the clamping screw 6. Therefore, in the last stage of the ingot clamp, the movable stop 5 does not rotate together stn with clamping screw 6, which eliminates the rotation of the ingot together with the clamping screw 6 until it is fixed in the stack.
  • Side railing 2 provides the necessary structural rigidity and emphasis for ingots.
  • the fence 2 can be made perforated or in the form of a strip connecting the end walls 3 at the height of the stops.
  • Both stops have a spherical surface with a diameter of 20 to 30 mm, this size was determined empirically, based on the necessary accuracy of the geometric parameters of the stack being manufactured.
  • the choice of the shape of the stops is due to the fact that the spherical shape of the stops makes it possible to expose the joined ingots so that their end surfaces are aligned, which ensures the necessary accuracy of combining single crystals with a fairly simple device design, which also does not require precision manufacturing precision.
  • the structural elements of the device can be made of metal and / or a polymeric material, for example, fluoroplastic.
  • a polymeric material for example, fluoroplastic.
  • the prototype device for connecting and fixing single crystals was made of metal, and to protect the single crystal ingots, stops 4 and 5 were covered with caps made of a synthetic thermoplastic polymer - fluoroplastic.
  • the method of connecting and fixing single crystals includes the following steps.
  • the number of ingots is determined based on the length of the available single crystal ingots and the required length of the stack to be made.
  • the stack can be removed from the device after H6 hours, after the expiration of the "survivability", depending on the brand of adhesive material, and stand upright until completely hardened adhesive material and only after that proceed with further processing of the stack.
  • a two-component colorless epoxy rubber adhesive is used, which has high adhesion, strength of the adhesive joint, resistance to vibration and shock loads, resistance to water, dilute acids and alkalis, as well as solvents.
  • Epoxy rubber glue does not give subsequent shrinkage during curing in the layer of almost any thickness, retains its properties at temperatures from -50 to +120 degrees Celsius. The lack of color in the adhesive material allows visual inspection of defects of both individual ingots in the stack and the manufactured stack.
  • the method of connecting and fixing single crystals can be carried out without removing the preliminary base slice using a device for applying a common auxiliary line (see Fig. 3).
  • the specified device 8 is a rectangular parallelepiped having a "U" -shaped notch.
  • a variant of the method of connection and fixation of single crystals includes the following steps.
  • Drawing a common auxiliary line using the device 8 is as follows: using a goniometric device, a base cut line is applied to one of the ends of each selected ingot;
  • a common auxiliary line is applied to the generatrix of all installed ingots.
  • the single crystal ingots were glued using a device for connecting and fixing single crystals in accordance with the claimed method.
  • the main base cut was removed.
  • the orientation of the base slice and the perpendicularity of the ends to the generatrix were monitored, the magnitude of the non-perpendicularity is also shown in the table.
  • each stack was cut into plates on a wire cutting machine, cutting was carried out in standard modes for plates with a diameter of 51 mm, the misorientation of the resulting plates is shown in the table.
  • the proposed technical solution allows a simple and reliable way to connect and fix the ingots of single crystals.
  • Using the claimed method and device allows to obtain the necessary accuracy of geometric parameters, reduce time costs while maintaining high accuracy of combining the crystallographic axes of single crystal ingots in the stack.
  • connection and fixation of single crystals which uses a device for implementing the method, is really it is a simple and reliable way to make stacks with the necessary accuracy of geometric parameters, it allows using single crystals in production.
  • a simplification of the process of connection and fixation of single crystals, reduction of time costs, as well as increased reliability of the connection is provided.
  • the claimed invention can be used in the manufacture of stacks of various single crystals, in particular sapphire single crystals.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)

Abstract

Способ механической обработки монокристаллических слитков включает отбор слитков монокристаллов, ориентацию их торцов с необходимым допуском и снятие предварительного базового среза. После чего склеивают слитки монокристаллов с помощью устройства для соединения и фиксации монокристаллов следующим образом: наносят клеящий материал на предварительно обезжиренный торец слитка монокристалла, устанавливают слиток предварительным базовым срезом на плоскость основания устройства, одновременно прижимая слиток чистым торцом к неподвижному упору и образующей слитка к поверхности бокового ограждения, устанавливают следующий слиток предварительным базовым срезом на плоскость основания устройства вплотную к торцу предыдущего слитка и, вращая ручку прижимного винта, слитки прижимают друг к другу с помощью подвижного упора. Повторяют указанные операции до получения стека необходимой длины, выдерживают стек в устройстве до полного отвердения клеящего материала, причем в качестве клеящего материала используют двухкомпонентный бесцветный эпокси-каучуковый клей. Затем проводят калибрование стека до необходимого диаметра и снятие основного базового среза, после чего проводят контроль ориентации базового среза и перпендикулярности торцов к образующей. Упрощается процесс соединения и фиксации монокристаллов.

Description

СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ
И ФИКСАЦИИ МОНОКРИСТАЛЛОВ
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к механическим способам обработки монокристаллических слитков, а также к предназначенному для осуществления этого способа устройству, и может быть использовано при изготовлении стеков монокристаллов, в частности монокристаллов сапфира.
Уровень техники
Известен способ соединения деталей из тугоплавких оксидов, в том числе, из оксида алюминия (патент РФ на изобретение J 22477342, кл. МПК СЗОВЗЗ/06, С30В29/16, С30В29/22, С30В29/28, С30В29/18, опубл. 10.03.2013), включающий полировку соединяемых поверхностей, их совмещение и нагрев. По крайней мере, на одну из полированных соединяемых поверхностей наносят слой материала, образующего твердый раствор, по крайней мере, с одним из материалов соединяемых деталей. Температура плавления твердого раствора ниже температуры плавления каждого из материалов соединяемых деталей. После этого совмещенные детали отжигают при температуре выше температуры образования твердого раствора. Известный способ, таким образом, решает задачу «размытия» оптической границы между прочно соединенными (практически в монолит) компонентами из тугоплавких оксидов (кристаллов или керамики).
Недостатком известного способа является высокая энергозатратность, обусловленная наличием отжига соединяемых деталей, также данный способ не обеспечивает возможность совмещения оптических осей деталей с высокой точностью (например, до 0, 1 градуса).
Известен способ и устройство для промеров, ориентирования и фиксации минимум одного монокристалла (патент РФ на изобретение J «2365905, кл. МПК G01N23/20, опубл. 27.08.2009). В способе несколько монокристаллов позиционируют отдельно один над другим для формирования стопки, промеряют, определенным образом ориентируют и фиксируют, а затем сложенные в стопки монокристаллы одновременно жестко связывают с ориентированным по основному направлению носителем. Причем расположенные друг над другом в стопку монокристаллы могут связывать друг с другом клеящим веществом.
Устройство для промеров, ориентирования и фиксации, по меньшей мере, одного монокристалла содержит вращающийся стол с приемным устройством для минимум одного крепления кристалла, которое имеет узел юстировки и фиксации для ориентирования кристаллической решетки монокристалла и для ориентированной фиксации монокристалла передвижную по высоте установку источника рентгеновского излучения и детектора, с помощью которой происходит определение углов нормалей плоскостей кристаллической решетки монокристалла. Крепление кристалла в устройстве состоит из внешней рамки с укрепленным с карданным подвесом внутренним каркасом для монокристалла и вторыми установочными средствами для юстировки и фиксации зажатого во внутреннем каркасе монокристалла. В устройстве также могут быть предусмотрены горизонтальные направляющие и линейная направляющая.
Недостатком известного способа и устройства являются: - высокая сложность в разработке и изготовлении устройства, большое количество мелких и прецизионных деталей;
- необходимость периодической юстировки устройства, соответственно необходимость наличия эталонных образцов и создание условий для их хранения;
- значительное время для замера и фиксации монокристалла в соответствии с заявленным способом, вследствие необходимости использования дифрактометра для замера отклонения и корректировки отклонения от требуемой ориентации перед фиксацией каждого монокристалла;
- необходимость применения защитных средств и соблюдения специальных условий работы, поскольку в процессе ориентирования и фиксации монокристаллов используются гониометрические (рентгеновские) устройства.
Раскрытие изобретения
В основу изобретения поставлена задача разработки простого и надежного способа соединения и фиксации монокристаллов, позволяющего использовать в производстве слитки монокристаллов различной длины.
Техническим результатом изобретения является упрощение процесса соединения и фиксации монокристаллов, уменьшение временных затрат, повышение точности совмещения кристаллографических осей слитков монокристалла.
Указанный технический результат достигается тем, что способ соединения и фиксации монокристаллов включает позиционирование нескольких монокристаллов, ориентирование их определенным образом и фиксацию монокристаллов друг с другом клеящим веществом, причем согласно изобретению, предварительно проводят отбор необходимого количества слитков монокристалла; затем проводят ориентацию торцов отобранных слитков с необходимым допуском и снятие предварительного базового среза длиной 18-20 мм; после чего склеивают слитки монокристаллов с помощью устройства для соединения и фиксации монокристаллов следующим образом: наносят клеящий материал на предварительно обезжиренный торец слитка монокристалла; устанавливают слиток предварительным базовым срезом на плоскость базовой стенки устройства, одновременно прижимая слиток чистым торцом к неподвижному упору и образующей слитка к поверхности боковой стенки; устанавливают следующий слиток предварительным базовым срезом на плоскость базовой стенки устройства, вплотную к торцу предыдущего слитка и, вращая ручку прижимного винта, слитки прижимают друг к другу с помощью подвижного упора; повторяют указанные операции до получения стека необходимой длины; выдерживают стек в устройстве до полного отвердения клеящего материала, причем в качестве клеящего материала используют двухкомпонентный бесцветный эпокси-каучуковый клей; затем проводят калибрование стека до необходимого диаметра и снятие основного базового среза; после чего проводят контроль ориентации базового среза и перпендикулярности торцов к образующей.
Указанный технический результат также достигается тем, что способ соединения и фиксации монокристаллов включает позиционирование нескольких монокристаллов, ориентирование их определенным образом и фиксацию монокристаллов друг с другом клеящим веществом, причем согласно изобретению, предварительно проводят отбор необходимого количества слитков монокристалла; затем проводят изготовление торцов отобранных слитков с необходимым допуском по ориентации; после чего на отобранные слитки наносят общую вспомогательную линию с помощью приспособления, которое представляет собой прямоугольный параллелепипед, имеющий «V»- образный вырез, следующим образом: с помощью гониометрического устройства на один из торцов каждого отобранного слитка наносят линию базового среза; затем поочередно устанавливают слитки монокристалла на «У»-образный вырез приспособления и проворачивают каждый слиток так, чтобы нанесенная линия базового среза была параллельна поверхности стола; после чего с помощью линейки наносят на образующую всех установленных слитков общую вспомогательную линию; после чего склеивают слитки монокристаллов с помощью устройства для соединения и фиксации монокристаллов следующим образом: наносят клеящий материал на предварительно обезжиренный торец слитка монокристалла; устанавливают слиток на плоскость основания устройства, одновременно прижимая слиток чистым торцом к неподвижному упору и образующей слитка к поверхности бокового ограждения; устанавливают следующий слиток на плоскость основания устройства, вплотную к торцу предыдущего слитка, совмещая при этом вспомогательные линии слитков монокристалла до получения общей вспомогательной линии, и, вращая ручку прижимного винта, слитки прижимают друг к другу с помощью подвижного упора; повторяют указанные операции до получения стека необходимой длины; выдерживают стек в устройстве до полного отвердения клеящего материала, причем в качестве клеящего материала используют двухкомпонентный бесцветный эпокси-каучуковый клей; затем проводят калибрование стека до необходимого диаметра и снятие основного базового среза; после чего проводят контроль ориентации базового среза и перпендикулярности торцов к образующей. Ориентацию торцов отобранных слитков, возможно проводить с ужесточением в 2 раза от установленных требований.
Возможно выдерживание стека в устройстве до истечения срока «живучести» клеящего материала, затем выдерживают вертикально до полного отвердения клеящего материала.
Достижение технического результата также обеспечивается использованием устройства для соединения и фиксации монокристаллов, содержащего базовую стенку, и расположенные к ней под прямым углом: боковую стенку и торцевые стенки, на внутренней поверхности одной из торцевых стенок по ее центру расположен неподвижный упор, на противоположной торцевой стенке - подвижный упор, перемещаемый с помощью прижимного винта с ручкой; причем оба упора имеют сферическую поверхность диаметром 20-30 мм.
В качестве материала устройства может быть использован металл и/или синтетический термопластичный полимер.
Стек изготовленный с помощью заявленного способа и устройства содержит несколько монокристаллов, ориентированных определенным образом и зафиксированных друг с другом клеящим веществом.
Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле изобретения, неизвестна. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявленного технического решения условию патентоспособности «новизна».
Сравнительный анализ показал, что в уровне техники не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками заявленного изобретения, а также не подтверждена известность влияния этих признаков на технический результат. Таким образом, заявленное техническое решение удовлетворяет условию патентоспособности «изобретательский уровень».
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 изображена конструктивная схема устройства для соединения и фиксации двух монокристаллов.
На фиг. 2 изображена конструктивная схема устройства для соединения и фиксации более двух монокристаллов.
На фиг. 3 изображено приспособление для нанесения общей вспомогательной линии на слитки монокристалла.
На фиг. 4 приведено фото стека монокристаллов сапфира, полученного заявленным способом.
Осуществление изобретения
Устройство для соединения и фиксации монокристаллов включает: основание 1 , и расположенные к нему под прямым углом: боковое ограждение 2 и торцевые стенки 3. На внутренней поверхности одной из торцевых стенок 3 (как правило, левой) по ее центру расположен неподвижный упор 4, на противоположной торцевой стенке 3 - подвижный упор 5, перемещаемый с помощью прижимного винта 6 с ручкой 7. Подвижный упор 5 также имеет возможность свободного вращения на оси прижимного винта 6. Поэтому, в последней стадии прижима слитка, подвижный упор 5 не вращается совместно с прижимным винтом 6, что позволяет исключить проворот слитка вместе с прижимным винтом 6 до его фиксации в стеке.
Боковое ограждение 2 обеспечивает необходимую жесткость конструкции и упор для слитков. Для облегчения конструкции ограждение 2 может быть выполнено перфорированным или в виде полосы, соединяющей торцевые стенки 3 на высоте упоров.
Оба упора имеют сферическую поверхность диаметром от 20 до 30 мм, такой размер определен опытным путем, исходя из необходимой точности геометрических параметров изготавливаемого стека. Выбор формы упоров обусловлен тем, что сферические формы упоров дают возможность выставления соединяемых слитков так, чтобы совместились их торцевые поверхности, что обеспечивает достижение необходимой точности совмещения монокристаллов при достаточно простой конструкции устройства, не требующей также прецизионной точности изготовления.
Конструктивные элементы устройства могут быть выполнены из металла и/или полимерного материала, например, фторопласта. В частности, опытный образец устройства для соединения и фиксации монокристаллов был изготовлен из металла, а для защиты слитков монокристалла упоры 4 и 5 были закрыты колпаками из синтетического термопластичного полимера - фторопласта.
Способ соединения и фиксации монокристаллов включает следующие этапы.
1. Отбор необходимого количества слитков монокристалла.
Количество слитков определяют исходя из длины имеющихся слитков монокристаллов и требуемой длины изготавливаемого стека.
2. Изготовление торцов отобранных слитков с необходимым допуском по ориентации, например, возможно ужесточение в 2 раза от установленных требований для получения гарантированного результата. Например: при заданном требовании по ориентации ±6 мин от номинала - допуск разориентации для торцов слитка монокристалла должен быть не более ±3 мин от номинала. 3. Снятие предварительного базового среза. Длина базового среза зависит от диаметра слитка монокристалла, например, для диаметра 51 мм длина среза должна быть в пределах 18-20 мм. Данное значение длины определено опытным путем, исходя из необходимой точности геометрических параметров стека. Увеличение длины предварительного базового среза нецелёсообразно, вследствие неоправданных потерь монокристалла.
4. Склеивание слитков монокристаллов с помощью устройства для соединения и фиксации монокристаллов осуществляют следующим образом:
- наносят клеящий материал на предварительно обезжиренный торец слитка монокристалла;
- устанавливают слиток предварительным базовым срезом на плоскость основания 1 устройства, одновременно прижимая слиток чистым торцом к неподвижному упору 4 и боковой поверхностью (образующей) слитка к поверхности бокового ограждения 2;
- устанавливают следующий слиток предварительным базовым срезом на плоскость основания 1 устройства, вплотную к торцу предыдущего слитка и, вращая ручку 7 прижимного винта 6 слитки прижимают друг к другу с помощью подвижного упора 5;
- повторяют указанные операции до получения стека необходимой длины;
- выдерживают стек в устройстве до полного отвердения клеящего материала (от 9 до 24 часов в зависимости от марки клеящего материала). При необходимости стек можно снять из устройства через Н6 часов, по истечении срока «живучести», в зависимости от марки клеящего материала, и выдержать вертикально до полного отвердения клеящего материала и только после этого приступить к дальнейшей обработке стека.
В качестве клеящего материала используют двухкомпонентный бесцветный эпокси-каучуковый клей, обладающий высокой адгезией, прочностью клеевого шва, устойчивостью к вибрации и ударным нагрузкам, устойчивостью к воздействию воды, разбавленных кислот и щелочей, а также растворителей. Эпокси-каучуковый клей не дает последующей усадки при отверждении в слое практически любой толщины, сохраняет свои свойства при температурах от -50 до +120 градусов Цельсия. Отсутствие цвета у клеящего материала обеспечивает возможность проведения визуального контроля дефектов как отдельных слитков в стеке, так и изготовленного стека.
5. Калибрование стека до необходимого диаметра.
6. Снятие основного базового среза. Контроль ориентации базового среза и перпендикулярности торцов к образующей.
Как вариант, способ соединения и фиксации монокристаллов может быть осуществлен без снятия предварительного базового среза с использованием приспособления для нанесения общей вспомогательной линии (см. фиг. 3). Указанное приспособление 8 представляет собой прямоугольный параллелепипед, имеющий «У»-образный вырез. Вариант способа соединения и фиксации монокристаллов включает следующие этапы.
1. Отбор необходимого количества слитков монокристалла.
2. Изготовление торцов отобранных слитков с необходимым допуском по ориентации.
3. Нанесение общей вспомогательной линии с помощью приспособления 8 осуществляют следующим образом: с помощью гониометрического устройства на один из торцов каждого отобранного слитка наносят линию базового среза;
- поочередно устанавливают слитки монокристалла на «V»- образный вырез приспособления 8 и проворачивают каждый слиток так, чтобы нанесенная линия базового среза была параллельна поверхности стола 9 (возможно воспользоваться линейкой 10);
- с помощью линейки наносят на образующую всех установленных слитков общую вспомогательную линию.
4. Склеивание слитков монокристаллов с помощью устройства для соединения и фиксации монокристаллов осуществляют аналогично первому варианту способа, только при поочередной установке слитков совмещают вспомогательные линии каждого слитка монокристалла до получения общей вспомогательной линии.
5. Калибрование стека до необходимого диаметра.
6. Снятие основного базового среза. Контроль ориентации базового среза и перпендикулярности торцов к образующей.
Возможно использование слитков монокристалла прямоугольного сечения, при этом приспособление 8 не используется, но для того, чтобы слитки были в стеке расположены единообразно, необходимо обозначить ориентацию сторон слитка. Затем при склеивании слитки устанавливают таким образом (используя обозначение ориентации сторон), чтобы с каждой стороны полученного стека были расположены стороны слитков одной ориентации. Примеры реализации
Ниже приведены конкретные примеры реализации заявленного способа. Были отобраны 5 пар слитков монокристаллического синтетического сапфира, имеющих длину до 50 мм каждый. Изготовлены торцы отобранных слитков с различными величинами допуска по ориентации. Была измерена разориентация каждого слитка, затем проведена операция снятия предварительного базового среза, длина которого составила от 18 до 20 мм. После чего был произведен замер разориентации предварительного базового среза каждого слитка (см. таблицу).
Затем было произведено склеивание слитков монокристаллов с помощью устройства для соединения и фиксации монокристаллов в соответствии с заявленным способом. После выдерживания стека в устройстве до полного отвердения клеящего материала и калибрования стека до необходимого диаметра, было произведено снятие основного базового среза. Затем проведен контроль ориентации базового среза и перпендикулярности торцов к образующей, величина неперпендикулярности также приведена в таблице.
Затем каждый стек был порезан на пластины на станке проволочной резки, резка проводилась на стандартных режимах для пластин диаметром 51 мм, величина разориентации полученных пластин приведена в таблице.
В каждом случае из приведенных Примеров (см. таблицу), можно заметить, что даже при неперпендикулярности торца слитков к их образующей до 9 мин (первая пара слитков), но при разориентации торцов до 3 мин, тем не менее, получены пластины с разориентацией не более 6 мин. Таблица
Figure imgf000015_0001
Использование варианта способа, без снятия предварительного базового среза, с применением приспособления для нанесения общей вспомогательной линии показало аналогичные результаты.
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет простым и надежным способом соединить и зафиксировать слитки монокристаллов. Использование заявленного способа и устройства позволяет получить необходимую точность геометрических параметров, уменьшить временные затраты при сохранении высокой точности совмещения кристаллографических осей слитков монокристалла в стеке.
Промышленная применимость
Способ соединения и фиксации монокристаллов, в котором используется устройство для осуществления способа, действительно является простым и надежным способом изготовления стеков с необходимой точностью геометрических параметров, позволяет использовать в производстве слитки монокристаллов. В результате реализации заявленного способа обеспечивается упрощение процесса соединения и фиксации монокристаллов, уменьшение временных затрат, а также повышение надежности соединения.
Заявленное изобретение может быть использовано при изготовлении стеков различных монокристаллов, в частности монокристаллов сапфира.

Claims

Формула изобретения
1. Способ соединения и фиксации монокристаллов, включающий позиционирование нескольких монокристаллов, ориентирование их определенным образом и фиксацию монокристаллов друг с другом клеящим веществом отличающийся тем, что предварительно проводят отбор необходимого количества слитков монокристалла; затем проводят изготовление торцов отобранных слитков с необходимым допуском по ориентации и снятие предварительного базового среза; после чего склеивают слитки монокристаллов с помощью устройства для соединения и фиксации монокристаллов следующим образом: наносят клеящий материал на предварительно обезжиренный торец слитка монокристалла; устанавливают слиток предварительным базовым срезом на плоскость основания устройства, одновременно прижимая слиток чистым торцом к неподвижному упору и образующей слитка к поверхности бокового ограждения; устанавливают следующий слиток предварительным базовым срезом на плоскость основания устройства, вплотную к торцу предыдущего слитка и, вращая ручку прижимного винта, слитки прижимают друг к другу с помощью подвижного упора; повторяют указанные операции до получения стека необходимой длины; выдерживают стек в устройстве до полного отвердения клеящего материала, причем в качестве клеящего материала используют двухкомпонентный бесцветный эпокси-каучуковый клей; затем проводят калибрование стека до необходимого диаметра и снятие основного базового среза; после чего проводят контроль ориентации базового среза и перпендикулярности торцов к образующей.
2. Способ соединения и фиксации монокристаллов, включающий позиционирование нескольких монокристаллов, ориентирование их определенным образом и фиксацию монокристаллов друг с другом клеящим веществом отличающийся тем, что предварительно проводят отбор необходимого количества слитков монокристалла; затем проводят изготовление торцов отобранных слитков с необходимым допуском по ориентации; после чего на отобранные слитки наносят общую вспомогательную линию с помощью приспособления, которое представляет собой прямоугольный параллелепипед, имеющий «V»- образный вырез, следующим образом: с помощью гониометрического устройства на один из торцов каждого отобранного слитка наносят линию базового среза; затем поочередно устанавливают слитки монокристалла на «У»-образный вырез приспособления и проворачивают каждый слиток так, чтобы нанесенная линия базового среза была параллельна поверхности стола; после чего с помощью линейки наносят на образующую всех установленных слитков общую вспомогательную линию; после чего склеивают слитки монокристаллов с помощью устройства для соединения и фиксации монокристаллов следующим образом: наносят клеящий материал на предварительно обезжиренный торец слитка монокристалла; устанавливают слиток на плоскость основания устройства, одновременно прижимая слиток чистым торцом к неподвижному упору и образующей слитка к поверхности бокового ограждения; устанавливают следующий слиток на плоскость основания устройства, вплотную к торцу предыдущего слитка, совмещая при этом вспомогательные линии слитков монокристалла до получения общей вспомогательной линии, и, вращая ручку прижимного винта, слитки прижимают друг к другу с помощью подвижного упора; повторяют указанные операции до получения стека необходимой длины; выдерживают стек в устройстве до полного отвердения клеящего материала, причем в качестве клеящего материала используют двухкомпонентный бесцветный эпокси-каучуковый клей; затем проводят калибрование стека до необходимого диаметра и снятие основного базового среза; после чего проводят контроль ориентации базового среза и перпендикулярности торцов к образующей.
3. Способ по п. п. 1, 2 отличающийся тем, что изготовление торцов отобранных слитков проводят с ужесточением в 2 раза от установленных требований по ориентации.
4. Способ по п.п. 1 , 2 отличающийся тем, что стек выдерживают в устройстве до истечения срока «живучести» клеящего материала, затем выдерживают вертикально до полного отвердения клеящего материала.
5. Устройство для соединения и фиксации монокристаллов, содержащее основание, и расположенные к нему под прямым углом: боковое ограждение и торцевые стенки, на внутренней поверхности одной из торцевых стенок по ее центру расположен неподвижный упор, на противоположной торцевой стенке - подвижный упор, перемещаемый с помощью прижимного винта с ручкой, причем подвижный упор также имеет функцию свободного вращения на оси прижимного винта; причем оба упора имеют сферическую поверхность диаметром 20-30 мм.
6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что боковое ограждение выполнено перфорированным или в виде полосы, соединяющей торцевые стенки на высоте упоров.
7. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что в качестве материала устройства используется металл и/или синтетический термопластичный полимер.
8. Стек, содержащий несколько монокристаллов, ориентированных определенным образом и зафиксированных друг с другом клеящим веществом отличающийся тем, что для изготовления стека используется способ по п.п. 1-4, а также устройство по п.п. 5-7.
PCT/RU2013/001158 2013-12-24 2013-12-24 Способ и устройство для соединения и фиксации монокристаллов WO2015099558A1 (ru)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014141900/05A RU2580127C1 (ru) 2013-12-24 2013-12-24 Способ соединения и фиксации монокристаллов (варианты), устройство для осуществления способа и стек, полученный с их использованием
PCT/RU2013/001158 WO2015099558A1 (ru) 2013-12-24 2013-12-24 Способ и устройство для соединения и фиксации монокристаллов

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2013/001158 WO2015099558A1 (ru) 2013-12-24 2013-12-24 Способ и устройство для соединения и фиксации монокристаллов

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015099558A1 true WO2015099558A1 (ru) 2015-07-02

Family

ID=53479286

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2013/001158 WO2015099558A1 (ru) 2013-12-24 2013-12-24 Способ и устройство для соединения и фиксации монокристаллов

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2580127C1 (ru)
WO (1) WO2015099558A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109808087A (zh) * 2019-01-30 2019-05-28 无锡中环应用材料有限公司 一种硅棒的粘棒方法
CN110480853A (zh) * 2019-08-07 2019-11-22 江苏高照新能源发展有限公司 一种单晶拼棒对晶线工装装置及单晶开方方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5013380A (en) * 1988-07-04 1991-05-07 Hiroaki Aoshima Process for producing integrated structures of synthetic corundum single-crystals
RU2198345C2 (ru) * 2000-05-06 2003-02-10 Московченко Александр Пантелеевич Осветительный прибор (варианты)
US7907647B2 (en) * 2002-06-26 2011-03-15 Sony Corporation Optical element, light emitting device and method for producing optical element

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7285168B2 (en) * 2004-08-10 2007-10-23 Efg Elektrotechnische Fabrikations-Und Grosshandelsgesellschaft Mnb Method and apparatus for the measurement, orientation and fixation of at least one single crystal

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5013380A (en) * 1988-07-04 1991-05-07 Hiroaki Aoshima Process for producing integrated structures of synthetic corundum single-crystals
RU2198345C2 (ru) * 2000-05-06 2003-02-10 Московченко Александр Пантелеевич Осветительный прибор (варианты)
US7907647B2 (en) * 2002-06-26 2011-03-15 Sony Corporation Optical element, light emitting device and method for producing optical element

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109808087A (zh) * 2019-01-30 2019-05-28 无锡中环应用材料有限公司 一种硅棒的粘棒方法
CN110480853A (zh) * 2019-08-07 2019-11-22 江苏高照新能源发展有限公司 一种单晶拼棒对晶线工装装置及单晶开方方法

Also Published As

Publication number Publication date
RU2580127C1 (ru) 2016-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4500744B2 (ja) 少なくとも１つの単結晶の測定、方位づけ及び固定のための方法及び装置
US8282761B2 (en) Method for simultaneously cutting a compound rod of semiconductor material into a multiplicity of wafers
EP2520401A1 (en) Method for fixing a single-crystal workpiece to be treated on a processing device
RU2580127C1 (ru) Способ соединения и фиксации монокристаллов (варианты), устройство для осуществления способа и стек, полученный с их использованием
FR2533851A1 (fr) Support de piece et procede de montage d'une piece sur un tel support
US8258046B2 (en) Laser processing method for workpiece
EP0738572A1 (fr) Procédé pour l'orientation de monocristaux pour le découpage dans une machine de découpage et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé
JPH02124800A (ja) 一体同化した合成コランダムの単結晶構造体の製造方法
KR20180036702A (ko) 워크홀더 및 워크의 절단방법
CN113696358B (zh) 一种实现晶向偏离的单晶晶体的多线切割方法
US4755340A (en) Method for producing packs of blades used for cutting crystal bars into wafers
CN111037765A (zh) 具有目标晶面表面的钛单晶及其制备方法
JP5445286B2 (ja) 炭化珪素単結晶基板の製造方法
JP3635870B2 (ja) 半導体単結晶インゴットの接着方法及びスライス方法
US20100276063A1 (en) Methods of manufacturing quadrupole mass filters
CN110161627B (zh) 保偏光纤定轴斜切方法及设备
US5028106A (en) Environmentally stable integrated optic chip mount
RU2411606C1 (ru) Способ доводки ориентации пластин полупроводниковых и оптических материалов
US20130192435A1 (en) Wafer cutting method and device
US20180299687A1 (en) Miniature, Durable Polarization Devices
CN110900690B (zh) 旋转变换夹持装置、旋转变换切割系统及应用
CN114589627B (zh) 一种钻石平行面的研磨方法
US10809201B2 (en) Crystal orientation detecting apparatus and crystal orientation detecting method
JP5486703B1 (ja) 部材貼り合わせ装置
TWI616565B (zh) 自動對位裝置及其自動對位方法

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2014141900

Country of ref document: RU

Kind code of ref document: A

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13900214

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13900214

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1