一种单晶硅籽晶一体化加工设备的制作方法

xiaoxiao2026-07-25  27


本发明涉及晶体材料加工设备,尤其涉及一种单晶硅籽晶一体化加工设备。


背景技术:

1、籽晶是具有和所需晶体相同晶向,并由机械方法加工而成的小尺寸晶体,是生长单晶的种子,用不同晶向的籽晶做晶种,会获得不同晶向的单晶。随着太阳能产业和半导体产业的快速发展,太阳能电池用直拉法单晶硅棒生产和及半导体硅晶圆用直拉法单晶硅棒生产市场规模也在不断扩充。单晶硅棒在制备过程中需要用到锥形籽晶作为母体,以引导并承载单晶硅棒长晶生长,是影响单晶硅棒质量的重要载体。现有技术中,采用如下方法加工籽晶;将单晶硅硅块固定在晶托上,且将粘好的单晶硅硅块放置于晶向测量仪上进行晶向的定向;将定向好的单晶硅硅块安装于钻床上进行机加工,加工成柱状的籽晶大径头、圆锥状的连接部以及籽晶小径体,且籽晶大径头、连接部以及小径体之间一体成型,得到籽晶的初制品;从钻床上取下初制品后将其安装于倒角设备上进行倒角;将倒角后的籽晶制品置于磨床、抛光设备上进行机械加工得到籽晶成品;将籽晶成品置于清洗机中进行一次清洗,洗去表面的油污后再进行二次清洗,洗去表面的氧化物后再进行三次清洗,洗去其表面的污水后将其表面的水擦拭干,完成籽晶的加工。

2、专利号为cn111958860a的专利文献公开了一种新型的籽晶加工的设备及籽晶加工方法,包括支撑平台;进给装置,进给装置设置在支撑平台上,包括第一驱动机构,与第一驱动机构连接的空心的钻管,第一驱动机构驱动钻管旋转以加工籽晶母料;第二驱动机构驱动进给组件移向籽晶母料靠近或远离籽晶母料;侧移装置,侧移装置设置在设备支撑平台上,包括第三驱动机构,用于调节所述钻管的端部位于籽晶母料的端部的位置;旋转装置,旋转装置与侧移装置的第三驱动机构固定连接,并与进给装置相对设置。

3、但是,在实际使用过程中,籽晶的掏取加工需要经过较多步骤,因此需要进行多次装夹,容易出现籽晶晶向的倾斜。


技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术的不足之处,通过设置准备机构与加工机构对籽晶进行一体化加工,实现籽晶的高效率提取成型并且减少籽晶的装夹次数,从而解决了籽晶在提取加工过程中所导致的晶向出现倾斜的技术问题。

2、针对以上技术问题,采用技术方案如下:

3、一种单晶硅籽晶一体化加工设备,包括:

4、加工台架,所述加工台架上设置有多组用于辅助加工的移动件;

5、准备机构,所述准备机构设置在加工台架上且与用于对单晶硅进行加工前的固定与处理;

6、加工机构,所述加工机构设置在移动件上且用于对籽晶进行套取,加工机构包括用于对籽晶进行套取的套取件、对籽晶表面进行处理的精制件以及配合套取件与精制件工作的固定件。

7、作为优选,所述加工台架上设置有三组分别沿x轴、y轴、z轴移动的直线电机,x轴直线电机驱动准备机构在水平面上移动、z轴直线电机驱动加工机构在竖直方向上移动,其中设置有加工台在水平面上移动,加工台上设置有凹槽。

8、作为优选,所述准备机构包括用于对单晶硅进行固定的紧固件与调整单晶硅晶向的调整件,还包括设置在紧固件一侧且用于对单晶硅上下端面进行打磨的双面研磨机、设置在双面研磨机周围的晶体定向仪。

9、作为优选,所述紧固件包括设置在加工台上方的固定板、设置在固定板圆周上的多组电动伸缩杆、设置在伸缩杆端部的夹块。

10、作为优选,所述调整件包括有四组均匀分布在固定板周侧下方且固定安装在加工台上的第一伸缩气缸,第一伸缩气缸端部通过万向节头铰接固定板、沿直径方向滑动连接在固定板上且用于固定第一伸缩气缸的滑块、设置在滑块与固定板之间的弹簧。

11、作为优选,所述套取件包括设置在加工台凹槽内通过伸缩气缸控制的下顶杆与设置在下顶杆上方通过伸缩气缸控制的上顶杆。

12、作为优选,所述套取件还包括两组用于在单晶硅上挖出籽晶的挖刀、用于固定挖刀的转环、用于安装转环进行转动连接且通过电缸控制在竖直方向上上下移动的升降架、设置在升降架上且用于驱动转环的高速电机、固定安装在转环上用于打磨的磨刀。

13、作为优选,所述固定件包括多组滑动连接在转环上的固定块、固定连接在固定块上方的第一楔块,设置在第一楔块上方的第二楔块、转动连接第二楔块的升降环、竖直转动连接在转环上且下端螺纹连接升降环的多组螺纹杆、与螺纹杆上端螺纹连接的接合板。

14、作为优选,所述精制件包括设置在上顶杆两侧的固定架、通过电缸滑动连接在固定架两侧的移动块、设置在移动块上的第二伸缩气缸、设置在第二伸缩气缸伸缩杆上的切刀。

15、本发明的有益效果:

16、(1)本发明中通过设置准备机构与加工机构,将籽晶的提取、打磨、加工成型等步骤全部进行整合,实现籽晶的一体化生产流程,一方面提高籽晶的生产效率,另一方面减少籽晶在各个工位流转时装夹所造成的误差;

17、(2)本发明中通过设置准备机构,能够实现对待加工单晶硅的固定,同时与晶体定向仪相配合,实现对单晶硅倾斜角度的调整,并在定向完成后进行双面的研磨,使籽晶的上下端面保持水平,便于后续的加工定位;

18、(3)本发明中通过加工机构,实现对籽晶的挖取,表面的打磨与二次成型,将籽晶的多个加工处理步骤进行集成,提高籽晶的加工处理效率,通过对籽晶的固定,使籽晶的各个处理环节保持统一。



技术特征:

1.一种单晶硅籽晶一体化加工设备,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的一种单晶硅籽晶一体化加工设备,其特征在于,所述加工台架(1)上设置有三组分别沿x轴、y轴、z轴移动的直线电机,x轴直线电机与y轴直线电机驱动籽晶在水平面上移动、z轴直线电机驱动加工机构(3)在竖直方向上移动,其中设置有加工台(111)在水平面上移动,加工台(111)上设置有凹槽。

3.根据权利要求1所述的一种单晶硅籽晶一体化加工设备,其特征在于,所述准备机构(2)包括用于对单晶硅进行固定的紧固件(21)与调整单晶硅晶向的调整件(22),还包括设置在紧固件(21)一侧且用于对单晶硅上下端面进行打磨的双面研磨机(23)、设置在双面研磨机(23)周围的晶体定向仪(24)。

4.根据权利要求3所述的一种单晶硅籽晶一体化加工设备,其特征在于,所述紧固件(21)包括设置在加工台(111)上方的固定板(211)、设置在固定板(211)圆周上的多组电动伸缩杆(212)、设置在伸缩杆端部的夹块(213)。

5.根据权利要求3所述的一种单晶硅籽晶一体化加工设备,其特征在于,所述调整件(22)包括有四组均匀分布在固定板(211)周侧下方且固定安装在加工台(111)上的第一伸缩气缸(221),第一伸缩气缸(221)端部通过万向节头铰接固定板(211)、沿直径方向滑动连接在固定板(211)上且用于固定第一伸缩气缸(221)的滑块(222)、设置在滑块(222)与固定板(211)之间的弹簧。

6.根据权利要求1所述的一种单晶硅籽晶一体化加工设备,其特征在于,所述套取件(31)包括设置在加工台(111)凹槽内通过伸缩气缸控制的下顶杆(316)与设置在下顶杆(316)上方通过伸缩气缸控制的上顶杆(317)。

7.根据权利要求6所述的一种单晶硅籽晶一体化加工设备,其特征在于,所述套取件(31)还包括两组用于在单晶硅上挖出籽晶的挖刀(311)、用于固定挖刀(311)的转环(312)、用于安装转环(312)进行转动连接且通过电缸控制在竖直方向上上下移动的升降架(313)、设置在升降架(313)上且用于驱动转环(312)的高速电机(314)、固定安装在转环(312)上用于打磨的磨刀(315)。

8.根据权利要求1所述的一种单晶硅籽晶一体化加工设备,其特征在于,所述固定件(33)包括多组滑动连接在转环(312)上的固定块(331)、固定连接在固定块(331)上方的第一楔块(332),设置在第一楔块(332)上方的第二楔块(333)、转动连接第二楔块(333)的升降环(334)、竖直转动连接在转环(312)上且下端螺纹连接升降环(334)的多组螺纹杆(335)、与螺纹杆(335)上端螺纹连接的接合板(336)。

9.根据权利要求1所述的一种单晶硅籽晶一体化加工设备,其特征在于,所述精制件(32)包括设置在上顶杆(317)两侧的固定架(321)、通过电缸滑动连接在固定架(321)两侧的移动块(322)、设置在移动块(322)上的第二伸缩气缸(323)、设置在第二伸缩气缸(323)伸缩杆上的切刀(324)。


技术总结
本发明涉及晶体材料加工设备技术领域,尤其涉及一种单晶硅籽晶一体化加工设备,包括:加工台架,所述加工台架上设置有多组用于辅助加工的移动件准备机构,所述准备机构设置在加工台架上且与用于对单晶硅进行加工前的固定与处理;加工机构,所述加工机构设置在移动件上且用于对籽晶进行套取,加工机构包括用于对籽晶进行套取的套取件、对籽晶表面进行处理的精制件以及配合套取件与精制件工作的固定件。实现籽晶的高效率提取成型并且减少籽晶的装夹次数,从而解决了籽晶在提取加工过程中所导致的晶向出现倾斜的技术问题。

技术研发人员:孙新利,万喜增,彭正旺,关建东
受保护的技术使用者:浙江中晶新材料研究有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/9/23
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