一种硅棒U形弯的切割分离装置的制作方法

本实用新型涉及硅棒的切割分离装置及切割分离方法，具体涉及一种硅棒U形弯的切割分离装置。

背景技术：

在西门子法生产区熔硅棒的过程中，需要准确控制生产过程中各项参数的稳定以保证化学气相沉积速率稳定，同时硅料的沉积速率应该控制在相对较低的水平，以避免硅棒中大颗粒晶体的形成；同时，在沉积过程中应该避免微小颗粒的存在，以防在沉积过程中形成结构缺陷和微小孔洞；总之，区熔硅料对生产过程控制、工艺条件的要求极为苛刻，沉积形成的硅棒极为致密，这也导致硅棒内的残余应力相比非区熔硅棒要大，不合适的机械处理可能会引起硅棒产生细微的机械损伤，这些细微的机械损伤都会导致区熔单晶拉制失败。西门子法生产的区熔硅棒形状为U形，两根硅棒首先需要通过合适的方法进行切割才能进行下一步的处理。

技术实现要素：

实用新型目的：本实用新型提供了一种硅棒U形弯的切割分离装置。

技术方案：本实用新型所述硅棒U形弯的切割分离装置包括切割装置、用于旋转切割装置的旋转装置、切割装置移动导轨；所述切割装置连接在所述旋转装置上，所述旋转装置和切割装置移动导轨通过轨道连接；

所述切割装置包括切割传输装置和金刚线圈，所述切割传输装置设有凹槽圈和连接旋转装置的连接孔；所述金刚线圈的一端套在所述凹槽圈上，所述金刚线圈的另一端套在硅棒U形弯处；

所述旋转装置设有和所述连接孔相配合的凸起，还包括用于在所述切割装置移动导轨的轨道上移动的滚轮。

优选地，所述切割分离装置还包括用于牵引切割装置的牵引装置，所述牵引装置包括电机和与电机连接的切割装置移动牵引线，所述切割装置移动牵引线和旋转装置通过所述旋转装置上的切割装置牵引线卡环固定连接。所述牵引装置提供牵引力带动旋转装置在切割装置移动导轨上运动从而带动切割装置在切割装置移动导轨上移动，移动速度为120-160μm/s。调整切割装置的切割角度时需要相应的调整牵引装置的位置，确保金刚线和U形弯在切割初始时紧密贴合。其中，牵引装置和旋转装置的结构可以参考现有技术：牵引装置可以提供牵引力实现切割装置的移动，旋转装置可以实现切割装置的旋转即可，例如牵引装置为飞博YS90L4-1.5kw，旋转装置为LMlava 98TV。

优选地，所述切割分离装置还包括切割角度调整导轨，所述切割角度调整导轨上设有凹槽，所述切割装置移动导轨远离硅棒的一端在所述凹槽内移动从而调整切割装置的切割角度。切割角度确定后使用螺栓将切割装置移动导轨和切割角度调整导轨固定。

优选地，所述金刚线圈为闭合形状；金刚线的直径为100-200μm，金刚线的直径太小会存在因金刚线和切割传输装置出现滑动以及传动部分的损伤，造成驱动力难以有效传输，金刚线的直径过大的话则会造成切割面过大，容易引起硅棒出现微小的机械损伤；金刚线的总长度为1000-1500mm，金刚线的长度过短的话不便于操作，长度过长的话则难以保证切割时金刚线圈面与硅棒切割面处于同一个平面，这样的话容易造成切割线断裂。

优选地，所述切割传输装置为圆柱体，材质为橡胶；直径为80-120mm，切割传输装置的曲面设有用于放置金刚线圈的凹槽。切割时，将切割传输装置安装在旋转装置上，实现切割传输装置的转动。

优选地，所述切割分离装置还包括用于冷却切割装置的冷却装置；在切割过程中需要对正在进行切割的部分进行喷淋以降低金刚线的温度，避免金刚线断裂。

切割分离装置的工作原理：将切割装置固定在旋转装置上并将金刚线圈套在硅棒U形弯处，通过切割装置移动导轨和切割角度调整导轨调整切割的角度。然后启动牵引装置和旋转装置，牵引装置带动旋转装置在切割装置移动导轨上移动，带动切割装置旋转并在切割装置移动导轨上移动，切割装置以一定的角度和速度运动，带动金刚线圈以一定的角度和速度运动切割硅棒U形弯；当切割到硅棒U形弯的中心区域时停止切割，调整切割角度进行下一次切割；经过3-5次切割后有效完成U型区熔硅棒的分离。

有益效果：本实用新型可以有效实现成对区熔硅棒的分离，且分离过程中不会对硅棒造成额外的机械损伤，避免硅棒内部可能出现的细微结构缺陷。

附图说明

图1为区熔硅棒U形弯的切割分离装置的立体结构图；

图2为区熔硅棒U形弯的切割分离装置的主视图；

图3为切割传输装置的结构示意图；

图4为切割传输装置、旋转装置和切割装置移动导轨的位置关系图；

图5为区熔硅棒U形弯的切割分离装置的俯视图；

图6为图5中A部的局部放大图；

图7为区熔硅棒U形弯的切割分离装置的右视图；

图8为图7中B部的局部放大图。

具体实施方式

实施例1

参见图1和图2，一种区熔硅棒U形弯的切割分离装置，包括切割装置、旋转装置1、牵引装置5、切割装置移动导轨2和切割角度调整导轨6；切割装置连接在旋转装置1上，旋转装置1和切割装置移动导轨2通过轨道连接。

切割装置包括切割传输装置3和金刚线圈4。切割传输装置3的材质为橡胶，为直径为80mm的圆柱形，切割传输装置3的曲面设有凹槽圈31和连接旋转装置1的连接孔32(见图3，其中左上为主视图，右上为左视图，下方为俯视图)；金刚线圈4的一端套在所述凹槽圈31上，金刚线圈4的另一端套在硅棒U形弯处；金刚线圈12的直径为100μm，长度为1000mm。

旋转装置1包括和连接孔32相配合的凸起11，旋转装置1和切割传输装置3通过螺栓13固定连接；旋转装置1还包括用于在切割装置移动导轨2的轨道21上移动的滚轮12(见图4，其中左上为主视图，右上为左视图，下方为俯视图)。

牵引装置5带动旋转装置在切割装置移动导轮2上运动；牵引装置5包括电机51和与电机51连接的切割装置移动牵引线52，切割装置移动牵引线52和旋转装置1通过位于旋转装置1上的切割装置牵引线卡环14固定连接；切割装置移动牵引线52带动旋转装置1在切割装置移动导轨2上移动，从而带动切割装置在切割装置移动导轨2上移动。

切割装置移动导轨2通过在切割角度调整导轨6上移动从而调整切割装置的切割角度；切割角度调整导轨6上设有凹槽61，切割装置移动导轨2在凹槽61内移动从而调整切割装置的切割角度；切割角度确定后使用螺栓10将切割装置移动导轨2和切割角度调整导轨6固定。

切割分离装置还包括用于冷却切割装置的冷却装置7和用于固定切割角度调整导轨的固定支架62。

实施例2

利用实施例1的切割分离装置切割硅棒U形弯的方法，包括以下步骤：

(1)将U形区熔硅棒8平放在固定支架9上；

(2)将切割装置固定在旋转装置1上并将金刚线圈4套在硅棒8的U形弯处，启动牵引装置5和旋转装置1，牵引装置5带动旋转装置1在切割装置移动导轨2上移动，金刚线圈4切割硅棒8的U形弯；当切割到硅棒8U形弯的中心区域时停止切割，调整切割角度进行下一次切割；其中，牵引装置5的牵引速度为120μm/s，旋转装置1的转速为1100r/min；

(3)硅棒8的U形弯的切割分3次进行，切割过程中全部的切割角度变化控制在180度，切割角度依次为0度、90度、180度。

实施例3

利用实施例1的切割分离装置切割硅棒U形弯的方法，包括以下步骤：

(1)将U形区熔硅棒8平放在固定支架9上；

(2)将切割装置固定在旋转装置1上并将金刚线圈4套在硅棒8的U形弯处，启动牵引装置5和旋转装置1，牵引装置5带动旋转装置1在切割装置移动导轨2上移动，金刚线圈4切割硅棒8的U形弯；当切割到硅棒8U形弯的中心区域时停止切割，调整切割角度进行下一次切割；其中，牵引装置5的牵引速度为130μm/s，旋转装置1的转速为1200r/min；

(3)硅棒8的U形弯的切割分4次进行，切割过程中全部的切割角度变化控制在180度，切割角度依次为0度、60度、120度和180度。

实施例4

利用实施例1的切割分离装置切割硅棒U形弯的方法，包括以下步骤：

(1)将U形区熔硅棒8平放在固定支架9上；

(2)将切割装置固定在旋转装置1上并将金刚线圈4套在硅棒8的U形弯处，启动牵引装置5和旋转装置1，牵引装置5带动旋转装置1在切割装置移动导轨2上移动，金刚线圈4切割硅棒8的U形弯；当切割到硅棒8U形弯的中心区域时停止切割，调整切割角度进行下一次切割；其中，牵引装置5的牵引速度为160μm/s，旋转装置1的转速为1500r/min；

(3)硅棒8的U形弯的切割分5次进行，切割过程中全部的切割角度变化控制在180度，切割角度依次为0度、45度、90度、135度和180度。