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1、(10)申请公布号 CN 103158201 A (43)申请公布日 2013.06.19 CN 103158201 A *CN103158201A* (21)申请号 201110408278.9 (22)申请日 2011.12.09 B28D 5/00(2006.01) (71)申请人 洛阳金诺机械工程有限公司 地址 471009 河南省洛阳市国家高新技术开 发区金鑫路 2 号 (72)发明人 刘朝轩 王晨光 (54) 发明名称 一种空心硅芯与实心硅芯的搭接方法 (57) 摘要 一种空心硅芯与实心硅芯的搭接方法， 属于 硅芯的搭接技术， 包括横硅芯 (1) 和竖硅芯管 (3)， 所述横硅芯 。
2、(1) 的两端分别通过卡接或插接 与两根竖硅芯管 (3) 的上端连接形成 “” 字形 结构 ； 本发明同族专利公开了空心硅芯的加工工 艺， 本发明则公开了对于空心硅芯后续使用的一 种空心硅芯与实心硅芯的搭接方法， 本发明采用 横硅芯为实心和竖硅芯管为空心硅芯， 利用了空 心硅芯与实心硅芯结合形成 “” 形导电回路， 实 现了倒伏现象尽可能少的发生的目的 ； 由于本发 明所述竖硅芯管与实心硅芯具有重量基本相等， 但直径远远大于实心硅芯的有益特点。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 。
3、说明书4页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103158201 A CN 103158201 A *CN103158201A* 1/1 页 2 1. 一种空心硅芯与实心硅芯的搭接方法， 包括横硅芯 (1) 和竖硅芯管 (3)， 其特征是 ： 所述横硅芯 (1) 的两端分别通过卡接或插接与两根竖硅芯管 (3) 的上端连接形成 “” 字 形结构。 2.根据权利要求1所述的空心硅芯与实心硅芯的搭接方法， 其特征是 ： 所述横硅芯(1) 的两端分别通过插接与两根竖硅芯管 (3) 的上端连接形成 “” 字形结构， 在两竖硅芯管 (3)的上部两侧分别设有相互贯通的插接孔(2)， 所述横硅芯(1)的两边。
4、分别与两竖硅芯管 (3) 上部设置的插接孔 (2) 插接形成 “” 字形结构。 3. 根据权利要求 2 所述的空心硅芯与实心硅芯的搭接方法， 其特征是 ： 在横硅芯 (1) 的两边下部分别设有限位切面 (4)， 横硅芯 (1) 的两个限位切面 (4) 分别与两竖硅芯管 (3) 上部设置的插接孔 (2) 下部卡接。 4.根据权利要求3所述的空心硅芯与实心硅芯的搭接方法， 其特征是 ： 所述横硅芯(1) 限位切面 (4) 宽度大于或等于每一竖硅芯管 (3) 的两插接孔 (2) 外部之间宽度。 5.根据权利要求1所述的空心硅芯与实心硅芯的搭接方法， 其特征是 ： 所述横硅芯(1) 的两端分别通过卡接。
5、与两根竖硅芯管 (3) 的上端连接形成 “” 字形结构， 所述两根竖硅芯 管 (3) 的上端两侧分别设有 “U” 形开口 (6)， 横硅芯 (1) 的两边放置在两根竖硅芯管 (3) 上 端的 “U” 形开口 (6) 上形成 “” 字形结构。 6. 根据权利要求 5 所述的空心硅芯与实心硅芯的搭接方法， 其特征是 ： 在横硅芯 (1) 的两边下部分别设有限位切面 (4)， 两限位切面 (4) 分别与所述两根竖硅芯管 (3) 上端的 “U” 形开口 (6) 的底部卡接形成 “” 字形结构。 7. 根据权利要求 1 所述的空心硅芯与实心硅芯的搭接方法， 其特征是 ： 在横硅芯 (1) 的两边前后面上。
6、分别设有切削限位面(5)， 所述切削限位面(5)卡接在两根竖硅芯管(3)上 端的 “U” 形开口 (6) 壁上形成 “” 字形结构。 8.根据权利要求1所述的空心硅芯与实心硅芯的搭接方法， 其特征是 ： 所述横硅芯(1) 的两端分别通过卡接与两根竖硅芯管 (3) 的上端连接形成 “” 字形结构的另一替换结构， 在横硅芯(1)的两边下部分别设有限位切面(4)， 两根竖硅芯管(3)上端的向对面上分别设 有 “U” 形开口 (6)， 所述横硅芯 (1) 的两限位切面 (4) 分别卡接在两根竖硅芯管 (3) 的 “U” 形开口 (6) 底部形成 “” 字形结构。 9. 根据权利要求 8 所述的空心硅芯。
7、与实心硅芯的搭接方法， 其特征是 ： 在横硅芯 (1) 的两端分别设有圆弧形端头 (7)， 所述圆弧形端头 (7) 与竖硅芯管 (3) 的 “U” 形开口 (6) 相 对内侧面吻配 ； 或所述圆弧形端头 (7) 的另一替换结构， 圆弧形端头 (7) 设置为半球形端 头。 10. 根据权利要求 1 所述的空心硅芯与实心硅芯的搭接方法， 其特征是 ： 两竖硅芯管 (3) 的下端分别设置为平面或外部导圆 (8) 或内部导圆 (9)， 所述两竖硅芯管 (3) 下端的平 面或外部导圆(8)或内部导圆(9)与炉体内的石墨座或钨座或钼座的正负电极连接形成一 个闭合回路。 11. 根据权利要求 1 所述的空心。
8、硅芯与实心硅芯的搭接方法， 其特征是 ： 在两竖硅芯管 (3) 下端分别设置的平面上设有至少一个向下延伸的插接固定片 (10)， 两插接固定片 (10) 与炉体内的石墨座或钨座或钼座的正负电极连接形成一个闭合回路。 权 利 要 求 书 CN 103158201 A 2 1/4 页 3 一种空心硅芯与实心硅芯的搭接方法 【技术领域】 0001 本发明属于硅芯的搭接技术， 尤其是涉及一种空心硅芯与实心硅芯或其它晶体材 料的搭接方法。 【背景技术】 0002 已知的， 在西门子法生产多晶硅的过程中硅芯搭接技术是一项非常重要的技术， 它主要应用于多晶硅生产的一个环节、 即还原反应过程。 所述的还原反应。
9、过程的原理是 ： 还 原反应是在一个密闭的还原炉中进行的， 在装炉前先在还原炉内用硅芯搭接成若干个闭合 回路， 也就是行话中的 “搭桥” ； 每个闭合回路都由两根竖硅芯和一根横硅芯形成 “” 字形 结构 ； 每一个闭合回路的两个竖硅芯分别接在炉底上的两个电极上， 两个电极分别接直流 电源的正负极， 然后对硅芯进行加热， 加热中一组搭接好的硅芯相当于一个大电阻， 然后向 密闭的还原炉内通入氢气和三氯氢硅， 开始进行还原反应 ； 这样， 所需的多晶硅就会在硅芯 表面生成。以上所述就是硅芯及其搭接技术在多晶硅生产中的应用。 0003 在现有的西门子法生产多晶硅的过程中， 由于所使用的硅芯直径通常为 。
10、8mm 左 右的实心硅芯或经过线切割形成的方硅芯， 搭接好的硅芯在正常还原反应过程中， 生成的 硅不断沉积在硅芯表面， 硅芯的表面积也越来越大， 反应气体分子对沉积面(硅芯表面)的 碰撞机会和数量也随之增大， 当单位面积的沉积速率不变时， 表面积愈大则沉积的多晶硅 量也愈多 ； 因此在多晶硅生长时， 还原反应时间越长， 硅芯的直径越大， 多晶硅的生长效率 也越高， 这样不仅可以大大提高生产效率， 同时也降低了生产成本 ； 但是现有的实心硅芯或 方硅芯在还原中， 都无法很好的克服由于搭接 “实心硅芯或方硅芯” 的硅芯强度较低， 由此 导致还原过程中所产生的硅芯倒伏现象， 给生产带来不必要的麻烦和。
11、成本的增加 ； 硅芯所 述的倒伏现象是指硅芯在密闭的容器内进行生长， 由于实心圆硅芯或方硅芯本身工艺所带 来的后果是 ： 0004 1)、 实心硅芯 ； 0005 实心硅芯的直径通常在 8 10MM 左右， 由 8 10MM 生长至 120 150MM 为例， 开 始时生长较为缓慢， 后期随着直径的加大， 生长速度也随之加快 ； 如果直接采用大直径的实 心硅芯， 则会造成硅芯本体的重量增加 ； 并且在大直径实心硅芯的拉制过程中， 由于要得到 较大直径的硅芯， 拉制速度要控制到很慢， 生产效率低下 ； 且生长过程中由于直径较大， 拉 直难度极高， 并且每次仅可以少量的拉制， 也就是拉制根数必将受。
12、到限制， 对于加大直径问 题现有技术中还有很多难点无法克服， 同时大直径硅芯拉制所消耗的电能和保护性气体也 随之增加， 同时大直径硅芯还不便于后续加工和搬运 ； 0006 2)、 方硅芯 ； 0007 目前市场上出现了线切割的方硅芯， 由于是在线切割过程中， 晶体受到金刚石线 切割中的微震， 使得成品方硅芯内出现较多肉眼难以察觉的微小裂痕， 在硅芯生长通电的 瞬间对于裂痕的冲击较大， 使得硅芯生长过程中断裂或倒塌量大幅度增加， 轻者导致该组 硅芯无法生长， 严重时导致停炉 ； 那么采用大直径的硅芯进行搭接来实现多晶棒的快速生 说 明 书 CN 103158201 A 3 2/4 页 4 长及提。
13、高硅芯自身的强度就成了一个本领域技术人员难以克服的技术壁垒 ； 然， 对于如何 加大硅芯直径也是本领域技术人员的长期诉求。 【发明内容】 0008 为了克服背景技术中的不足， 本发明同族专利公开了空心硅芯的加工工艺， 本发 明则公开了对于空心硅芯后续使用的一种空心硅芯与实心硅芯的搭接方法， 本发明采用横 硅芯为实心和竖硅芯管为空心硅芯， 利用了空心硅芯与实心硅芯结合形成 “” 形导电回 路， 实现了倒伏现象尽可能少的发生的目的 ； 由于本发明所述竖硅芯管与实心硅芯具有重 量基本相等， 但直径远远大于实心硅芯的有益特点。 0009 为了实现上述发明的目的， 本发明采用如下技术方案 ： 0010 。
14、一种空心硅芯与实心硅芯的搭接方法， 包括横硅芯和竖硅芯管， 所述横硅芯的两 端分别通过卡接或插接与两根竖硅芯管的上端连接形成 “” 字形结构。 0011 所述的空心硅芯与实心硅芯的搭接方法， 所述横硅芯的两端分别通过插接与两根 竖硅芯管的上端连接形成 “” 字形结构， 在两竖硅芯管的上部两侧分别设有相互贯通的插 接孔， 所述横硅芯的两边分别与两竖硅芯管上部设置的插接孔插接形成 “” 字形结构。 0012 所述的空心硅芯与实心硅芯的搭接方法， 在横硅芯的两边下部分别设有限位切 面， 横硅芯的两个限位切面分别与两竖硅芯管上部设置的插接孔下部卡接。 0013 所述的空心硅芯与实心硅芯的搭接方法， 所。
15、述横硅芯限位切面宽度大于或等于每 一竖硅芯管的两插接孔外部之间宽度。 0014 所述的空心硅芯与实心硅芯的搭接方法， 所述横硅芯的两端分别通过卡接与两根 竖硅芯管的上端连接形成 “” 字形结构， 所述两根竖硅芯管的上端两侧分别设有 “U” 形开 口， 横硅芯的两边放置在两根竖硅芯管上端的 “U” 形开口上形成 “” 字形结构。 0015 所述的空心硅芯与实心硅芯的搭接方法， 在横硅芯的两边下部分别设有限位切 面， 两限位切面分别与所述两根竖硅芯管上端的 “U” 形开口的底部卡接形成 “” 字形结构。 0016 所述的空心硅芯与实心硅芯的搭接方法， 在横硅芯的两边前后面上分别设有切削 限位面， 。
16、所述切削限位面卡接在两根竖硅芯管上端的 “U” 形开口壁上形成 “” 字形结构。 0017 所述的空心硅芯与实心硅芯的搭接方法， 所述横硅芯的两端分别通过卡接与两根 竖硅芯管的上端连接形成 “” 字形结构的另一替换结构， 在横硅芯的两边下部分别设有限 位切面， 两根竖硅芯管上端的向对面上分别设有 “U” 形开口， 所述横硅芯的两限位切面分别 卡接在两根竖硅芯管的 “U” 形开口底部形成 “” 字形结构。 0018 所述的空心硅芯与实心硅芯的搭接方法， 在横硅芯的两端分别设有圆弧形端头， 所述圆弧形端头与竖硅芯管的 “U” 形开口相对内侧面吻配。 0019 所述的空心硅芯与实心硅芯的搭接方法， 。
17、所述圆弧形端头的另一替换结构， 圆弧 形端头设置为半球形端头。 0020 所述的空心硅芯与实心硅芯的搭接方法， 两竖硅芯管的下端分别设置为平面或外 部导圆或内部导圆， 所述两竖硅芯管下端的平面或外部导圆或内部导圆与炉体内的石墨座 或钨座或钼座的正负电极连接形成一个闭合回路。 0021 所述的空心硅芯与实心硅芯的搭接方法， 在两竖硅芯管下端分别设置的平面上设 有至少一个向下延伸的插接固定片， 两插接固定片与炉体内的石墨座或钨座或钼座的正负 说 明 书 CN 103158201 A 4 3/4 页 5 电极连接形成一个闭合回路。 0022 由于采用上述技术方案， 本发明具备如下优点 ： 0023 。
18、由于采用了本发明所述的空心硅芯与实心硅芯的搭接方法， 利用 “” 字形结构导 电回路中上部一根设置为实心硅芯搭接， 上部的实心硅芯就是起到搭桥的作用， 但是下部 的两根竖硅芯管使用空心硅芯， 也就是竖硅芯管， 竖硅芯管的强度要远远大于实心硅芯， 当 强度增加以后， 其抗倒伏要远远好于实心硅芯 ； 本发明不仅使所搭接硅芯在搭接处有比较 大的接触面， 并且无需拉制目前所有工艺中的拉制硅芯圆球体这一步骤， 而且比现有技术 大幅度的降低了使用成本和削减了加工步骤， 确保了成品率的上升， 克服了在生产过程中 硅芯的倒伏现象尽可能少的发生 ； 由于本发明所述竖硅芯管 “空心硅芯” 的强度要远远大于 实心硅。
19、芯的圆柱形结构或方形硅芯， 当所述竖硅芯管 “空心硅芯” 强度增加以后， 其抗倒伏 要远远好于现有实心硅芯， 并且它与实心硅芯相比， 具有重量基本相等， 但直径远远大于实 心硅芯的有益特点， 为独创的基础专利。 【附图说明】 0024 图 1 是本发明的插接立体结构示意图 ； 0025 图 2 是本发明实施例的横硅芯端部限位切面插接结构示意图 ； 0026 图 3 是本发明实施例的竖硅芯管端部 “U” 型开口卡接结构示意图 ； 0027 图 4 是本发明实施例的竖硅芯管端部单侧 “U” 型开口卡接结构示意图 ； 0028 图 5 是本发明的竖硅芯管下端结构示意图 ； 0029 图 6 是本发明。
20、的竖硅芯管下端外部导圆结构示意图 ； 0030 图 7 是本发明的竖硅芯管下端内部导圆结构示意图 ； 0031 图 8 是本发明的竖硅芯管下端设置插接固定片结构示意图 ； 0032 在图中 ： 1、 横硅芯 ； 2、 插接孔 ； 3、 竖硅芯管 ； 4、 限位切面 ； 5、 切削限位面 ； 6、“U” 形 开口 ； 7、 圆弧形端头 ； 8、 外部导圆 ； 9、 内部导圆 ； 10、 插接固定片。 【具体实施方式】 0033 参考下面实施例， 可以更详细解释本发明， 本发明并不限于这些实施例。 0034 结合附图 1 8 所述的空心硅芯与实心硅芯的搭接方法， 包括横硅芯 1 和竖硅芯 管3， 。
21、所述横硅芯1的两端分别通过卡接或插接与两根竖硅芯管3的上端连接形成 “” 字形 结构 ； 将两竖硅芯管 3 的下部与石墨座或钨座或钼座与还原炉的电极连接， 便可形成 “” 形导电回路。 0035 结合附图 1 或 2 给出的结构， 所述横硅芯 1 的两端分别通过插接与两根竖硅芯管 3 的上端连接形成 “” 字形结构， 在两竖硅芯管 3 的上部两侧分别设有相互贯通的插接孔 2， 所述横硅芯 1 的两边分别与两竖硅芯管 3 上部设置的插接孔 2 插接形成 “” 字形结构 ； 将两竖硅芯管 3 的下部与石墨座或钨座或钼座与还原炉的电极连接， 便可形成 “” 形导电 回路 ； 本发明考虑到横硅芯1与两。
22、竖硅芯管3的连接牢固度， 在横硅芯1的两边下部分别设 有限位切面4， 横硅芯1的两个限位切面4分别与两竖硅芯管3上部设置的插接孔2下部卡 接， 所述横硅芯 1 限位切面 4 宽度大于或等于每一竖硅芯管 3 的两插接孔 2 外部之间宽度 均可。 说 明 书 CN 103158201 A 5 4/4 页 6 0036 结合附图3或4给出的结构， 所述横硅芯1的两端分别通过卡接与两根竖硅芯管3 的上端连接形成 “” 字形结构， 所述两根竖硅芯管 3 的上端两侧分别设有 “U” 形开口 6， 横 硅芯 1 的两边放置在两根竖硅芯管 3 上端的 “U” 形开口 6 上形成 “” 字形结构， 将两竖硅 芯。
23、管 3 的下部与石墨座或钨座或钼座与还原炉的电极连接， 便可形成 “” 形导电回路 ； 在 横硅芯1的两边下部分别设有限位切面4， 两限位切面4分别与所述两根竖硅芯管3上端的 “U” 形开口 6 的底部卡接形成 “” 字形结构 ； 或在横硅芯 1 的两边前后面上分别设有切削 限位面 5， 所述切削限位面 5 卡接在两根竖硅芯管 3 上端的 “U” 形开口 6 壁上形成 “” 字 形结构。 0037 所述的空心硅芯与实心硅芯的搭接方法， 所述横硅芯 1 的两端分别通过卡接与两 根竖硅芯管 3 的上端连接形成 “” 字形结构的另一替换结构， 在横硅芯 1 的两边下部分别 设有限位切面 4， 两根竖。
24、硅芯管 3 上端的向对面上分别设有 “U” 形开口 6， 所述横硅芯 1 的 两限位切面 4 分别卡接在两根竖硅芯管 3 的 “U” 形开口 6 底部形成 “” 字形结构， 将两竖 硅芯管 3 的下部与石墨座或钨座或钼座与还原炉的电极连接， 便可形成 “” 形导电回路 ； 在横硅芯 1 的两端分别设有圆弧形端头 7， 所述圆弧形端头 7 与竖硅芯管 3 的 “U” 形开口 6 相对内侧面吻配 ； 或所述圆弧形端头 7 的另一替换结构， 圆弧形端头 7 设置为半球形端头。 0038 结合附图 5 8 给出的结构， 两竖硅芯管 3 的下端分别设置为平面或外部导圆 8 或内部导圆9， 所述两竖硅芯管。
25、3下端的平面或外部导圆8或内部导圆9与炉体内的石墨座 或钨座或钼座的正负电极连接形成一个闭合回路 ； 在两竖硅芯管 3 下端分别设置的平面上 设有至少一个向下延伸的插接固定片 10， 两插接固定片 10 与炉体内的石墨座或钨座或钼 座的正负电极连接形成一个闭合回路。 0039 本发明所述的空心硅芯与实心硅芯的搭接方法， 由一根横硅芯 1 和两根竖硅芯管 3 的搭接方式， 以便实现 “” 形导电回路， 可以实现提高横硅芯 1 与两根竖硅芯管 3 的接触 面积和减小电阻 ； 0040 需要说明的是， 本发明通过改变现有横硅芯与竖硅芯的实心搭接方式， 利用实心 横硅芯 1 与两根竖硅芯管 5 进行搭。
26、接， 使得横硅芯 1 与两根竖硅芯管 5 的闭合回路得到确 保， 也避免了现有工艺容易利用高频线圈拉制出现的伤及高频线圈而导致的停工， 本发明 在后期使用中不仅可确保成品率的上升， 而且由于两根竖硅芯管 5 直径加大， 生长速度也 得到了大幅度的提升 ； 本发明保证使用中的导电率和具备较好的导电性能， 进而能在多晶 硅生产中提高多晶硅的品质。 0041 本发明为详述部分为现有技术或不属于本发明的保护范围， 因此本发明未给予详 述。 0042 为了公开本发明的目的而在本文中选用的实施例， 当前认为是适宜的， 但是， 应了 解的是， 本发明旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。 说 明 书 CN 103158201 A 6 1/3 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103158201 A 7 2/3 页 8 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103158201 A 8 3/3 页 9 图 5 图 6 图 7 图 8 说 明 书 附 图 CN 103158201 A 9 。