专利名称：可提高接触面积和减小电阻的插接式硅芯搭接结构及方法
可提高接触面积和减小电阻的插接式硅芯搭接结构及方法技术领域：
本发明属于西门子法生产多晶硅过程中的硅芯搭接方法，尤其是涉及一种可提高接触面积和减小电阻的插接式硅芯搭接结构及方法。
背景技术：
目前，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组成；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，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，向密闭的还原炉内通入氢气和三氯氢硅，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。在先申请的中国专利公开了一种可有效提高接触面积和减小电阻的孔式硅芯搭接方法，该专利提出了一种圆球形硅芯的搭接方法，它是通过在横硅芯两端分别设置硅芯圆球体，并在两个硅芯圆球体的下部分别设置插孔，由竖硅芯上端的插柱与插孔吻配连接， 形成提高接触面积和减少电阻的连接方式；但是，在实际应用中发现在横硅芯圆球体上钻孔时往往会造成横硅芯圆球体产生裂纹，甚至发生断裂，成品率相对较低，使得加工成本增加；且在横硅芯两端拉制圆球体也是一个工艺较为复杂且成本较高的工艺过程，这个过程不仅工艺复杂，而且在拉制横硅芯圆球体时一不小心便会出现高频线圈与硅芯接触造成打火现象的发生，甚至造成高频线圈报废，并且影响工艺的进行，必须得停止拉制过程，通过更换高频线圈来进行下一次的拉制过程，这其中停工中的再次开启设备时为防止原料棒在拉制过程中发生氧化，还必须重新更换新的籽晶，同时还要重新对硅芯炉进行抽真空、冲入保护性气体、加热等工艺步骤。参考文献中国专利；专利名称、可有效提高接触面积和减小电阻的孔式硅芯搭接方法，公开号、CN101570890A，
公开日、2009 年 11 月 4 日。
发明内容为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种可提高接触面积和减小电阻的插接式硅芯搭接结构及方法，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，而且确保了成品率的上升。为了实现上述发明的目的，本发明采用如下技术方案一种可提高接触面积和减小电阻的插接式硅芯搭接结构，包括一根横硅芯和两根竖硅芯，在横硅芯两侧分别设有双面开槽形成的搭接面或设置为端部“U”卡口 ；两根竖硅芯的上端分别设有双面开槽形成的搭接面或设置为端部“U”卡口 ；所述横硅芯两侧设置为双面开槽的搭接面时，所述两根竖硅芯的上端便分别设置为端部“U”卡口或所述横硅芯两端设置为端部“U”卡口时，所述两根竖硅芯的上部便分别设置为双面开槽的搭接面；所述横硅芯两侧的双面开槽形成的搭接面或端部“U”卡口与所述两根竖硅芯上端的端部“U”卡口或两根竖硅芯上部的双面开槽形成的搭接面进行吻合搭接形成提高接触面积和减小电阻的插接式硅芯搭接结构；所述横硅芯或两根竖硅芯设置的“U”卡口为端部外开口。所述的可提高接触面积和减小电阻的插接式硅芯搭接结构，在横硅芯或两根竖硅芯分别设置的“U”卡口的口内两侧面为“=，，形结构或外端扩口。所述的可提高接触面积和减小电阻的插接式硅芯搭接结构，在横硅芯或两根竖硅芯分别设置的“U”卡口内侧底部面设有与横硅芯或两根竖硅芯的双面开槽形成的搭接面插入一侧面吻配的弧形面。所述的可提高接触面积和减小电阻的插接式硅芯搭接结构，所述两根竖硅芯的下部连接端分别设置为倒锥形头或与竖硅芯相同直径的圆形。一种可提高接触面积和减小电阻的插接式硅芯搭接方法，包含如下步骤1)、横硅芯、竖硅芯的先期加工A、首先将设计长度的横硅芯两端分别磨削出端部“U”卡口或在横硅芯的两侧分别磨削出双面开槽形成的搭接面待用；B、分别将两根设计高度相同的竖硅芯上部的两侧分别磨削出双面开槽形成的搭接面或在两根竖硅芯的上端分别磨削出端部“U”卡口待用；其中横硅芯两端设置为端部“U”卡口时，所述竖硅芯的上部设置与端部“U”卡口相对应的双面开槽形成的搭接面；进一步，横硅芯两侧设置为双面开槽形成的搭接面时，所述竖硅芯的上端设置与双面开槽形成的搭接面相对应的端部“U”卡口 ；2)、硅芯搭接将上一步骤横硅芯两侧设置的双面开槽形成的搭接面与两根竖硅芯上端分别设置的端部“U”卡口卡接，检查搭接面与端部“U”卡口的口内两侧壁是否紧密连接，请确保无间隙；或横硅芯两端分别设置的端部“U”卡口与两根竖硅芯上部分别设置的双面开槽形成的搭接面插接，检查端部“U”卡口的口内两侧壁与搭接面是否紧密连接，请确保无间隙；3)、将上一步骤所述连接牢固的竖硅芯、横硅芯连接体的两个竖硅芯下端的下部连接端分别接在还原炉炉底上的两个电极上，其中任一竖硅芯下部连接端与直流电源的电极正极联通，另一竖硅芯下部连接端与直流电源的电极负极联通，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，向密闭的还原炉内通入氢气和三氯氢硅，进行还原反应；4)、当所需的多晶硅在硅芯表面生成硅芯，然后取出成品硅芯便完成了一次所述的硅芯加工过程；5)、重复上一步骤，实现多次多晶硅的还原过程。由于采用上述技术方案，本发明具备如下优点由于采用了本发明所述的可提高接触面积和减小电阻的插接式硅芯搭接结构及方法，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；本发明通过在横硅芯或竖硅芯设置端部“U”卡口与横硅芯或竖硅芯设置的双面开槽形成的搭接面紧密连接，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，本发明由端部“U”卡口与双面开槽形成的搭接面紧密连接技术，使得牢固度得到了有效提高，克服了在生产过程中硅芯的倒伏现象尽可能少的发生。
图1是本发明的立体结构示意图；图2是图1的横硅芯搭接面结构示意图；图3是图1的横硅芯搭接面另一实施例结构示意图；图4是图1的竖硅芯卡片、弧形面结构示意图；图5是图1的竖硅芯卡片、弧形面另一实施例结构示意图；图6是本发明的另一实施例结构示意图；图7是图6的竖硅芯搭接面结构示意图；图8是图6的竖硅芯搭接面立体结构示意图；图9是图6的横硅芯卡片、弧形面结构示意图；图10是图6的竖硅芯下部连接端另一实施例结构示意图；图11是图9的横硅芯卡片、弧形面另一实施例结构示意图；图12是图9的横硅芯卡片、弧形面第三实施例结构示意图；图13是图6的横硅芯搭接面结构示意图；图14是图6的横硅芯搭接面另一实施例结构示意图；在图中1、卡片；2、横硅芯；3、竖硅芯；4、下部连接端；5、开槽；6、搭接面；7、端部 “U”卡口；8、弧形面。
具体实施方式
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。结合附图1 14所述的可提高接触面积和减小电阻的插接式硅芯搭接结构，包括一根横硅芯2和两根竖硅芯3，在横硅芯2两侧分别设有双面开槽5形成的搭接面6或设置为端部“U”卡口 7 ；两根竖硅芯3的上端分别设有双面开槽5形成的搭接面6或设置为端部“U”卡口 7 ；所述横硅芯2两侧设置为双面开槽5的搭接面6时，所述两根竖硅芯3的上端便分别设置为端部“U”卡口 7或所述横硅芯2两端设置为端部“U”卡口 7时，所述两根竖硅芯3的上部便分别设置为双面开槽5的搭接面6 ；所述横硅芯2两侧的双面开槽5形成的搭接面6或端部“U”卡口 7与所述两根竖硅芯3上端的端部“U”卡口 7或两根竖硅芯 3上部的双面开槽5形成的搭接面6进行吻合搭接形成提高接触面积和减小电阻的插接式硅芯搭接结构；所述横硅芯2或两根竖硅芯3设置的“U”卡口 7为端部外开口。结合附图4和5给出的结构，在横硅芯2或两根竖硅芯3分别设置为“U”卡口 7 的口内两侧面为附图4的“=”形平行结构或为附图5的外端扩口结构。所述的可提高接触面积和减小电阻的插接式硅芯搭接结构，在横硅芯2或两根竖硅芯3分别设置的“U”卡口 7内侧底部面设有与横硅芯2或两根竖硅芯3的双面开槽5形成的搭接面6插入一侧面吻配的弧形面8。所述的可提高接触面积和减小电阻的插接式硅芯搭接结构，所述两根竖硅芯3的下部连接端4分别设置为倒锥形头或与竖硅芯3相同直径的圆形。一种可提高接触面积和减小电阻的插接式硅芯搭接方法，包含如下步骤1)、横硅芯2、竖硅芯3的先期加工A、首先将设计长度的横硅芯2两端分别磨削出端部“U”卡口 7或在横硅芯2的两侧分别磨削出双面开槽5形成的搭接面6待用；B、分别将两根设计高度相同的竖硅芯3上部的两侧分别磨削出双面开槽5形成的搭接面6或在两根竖硅芯3的上端分别磨削出端部“U”卡口 7待用；其中横硅芯2两端设置为端部“U”卡口 7时，所述竖硅芯3的上部设置与端部“U” 卡口 7相对应的双面开槽5形成的搭接面6 ；进一步，横硅芯2两侧设置为双面开槽5形成的搭接面6时，所述竖硅芯3的上端设置与双面开槽5形成的搭接面6相对应的端部“U”卡口 7 ；2)、硅芯搭接将上一步骤横硅芯2两侧设置的双面开槽5形成的搭接面6与两根竖硅芯3上端分别设置的端部“U”卡口 7卡接，检查搭接面6与端部“U”卡口 7的口内两侧壁是否紧密连接，请确保无间隙；或横硅芯2两端分别设置的端部“U”卡口 7与两根竖硅芯3上部分别设置的双面开槽5形成的搭接面6插接，检查端部“U”卡口 7的口内两侧壁与搭接面6是否紧密连接，请确保无间隙；3)、将上一步骤所述连接牢固的竖硅芯3、横硅芯2连接体的两个竖硅芯3下端的下部连接端4分别接在还原炉炉底上的两个电极上，其中任一竖硅芯3下部连接端4与直流电源的电极正极联通，另一竖硅芯3下部连接端4与直流电源的电极负极联通，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，向密闭的还原炉内通入氢气和三氯氢硅，进行还原反应；4)、当所需的多晶硅在硅芯表面生成硅芯，然后取出成品硅芯便完成了一次所述的硅芯加工过程；5)、重复上一步骤，实现多次多晶硅的还原过程。需要说明的是，本发明通过改变横硅芯2与竖硅芯3的搭接方式，使得横硅芯2与竖硅芯3的闭合回路得到确保，并且本发明省略了拉制硅芯圆球体这一步骤，这相当于节省了拉制中的耗电量和工艺时间成本，也避免了伤及高频线圈而导致的停工，后期使用中也可确保成品率的上升；本发明通过在横硅芯2或竖硅芯3设置端部“U”卡口 7与横硅芯 2或竖硅芯3设置的双面开槽5形成的搭接面6紧密连接，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。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。
权利要求
1.一种可提高接触面积和减小电阻的插接式硅芯搭接结构，包括一根横硅芯(2)和两根竖硅芯(3)，其特征是在横硅芯( 两侧分别设有双面开槽( 形成的搭接面(6)或设置为端部“U”卡口(7)；两根竖硅芯(3)的上端分别设有双面开槽( 形成的搭接面(6)或设置为端部“U”卡口(7)；所述横硅芯( 两侧设置为双面开槽(5)的搭接面(6)时，所述两根竖硅芯(3)的上端便分别设置为端部“U”卡口(7)或所述横硅芯( 两端设置为端部 “U”卡口(7)时，所述两根竖硅芯(3)的上部便分别设置为双面开槽(5)的搭接面(6)；所述横硅芯(2)两侧的双面开槽(5)形成的搭接面(6)或端部“U”卡口(7)与所述两根竖硅芯⑶上端的端部“U”卡口(7)或两根竖硅芯(3)上部的双面开槽(5)形成的搭接面(6) 进行吻合搭接形成提高接触面积和减小电阻的插接式硅芯搭接结构；所述横硅芯(2)或两根竖硅芯(3)设置的“U”卡口(7)为端部外开口。
2.根据权利要求1所述的可提高接触面积和减小电阻的插接式硅芯搭接结构，其特征是在横硅芯(2)或两根竖硅芯(3)分别设置的“U”卡口(7)的口内两侧面为“=”形结构或外端扩口。
3.根据权利要求1所述的可提高接触面积和减小电阻的插接式硅芯搭接结构，其特征是在横硅芯(2)或两根竖硅芯(3)分别设置的“U”卡口(7)内侧底部面设有与横硅芯(2) 或两根竖硅芯(3)的双面开槽( 形成的搭接面(6)插入一侧面吻配的弧形面(8)。
4.根据权利要求1所述的可提高接触面积和减小电阻的插接式硅芯搭接结构，其特征是所述两根竖硅芯(3)的下部连接端(4)分别设置为倒锥形头或与竖硅芯C3)相同直径的圆形。
5.实施权利要求1 4任一权利要求所述的可提高接触面积和减小电阻的插接式硅芯搭接结构的可提高接触面积和减小电阻的插接式硅芯搭接方法，其特征是包含如下步骤1)、横硅芯、竖硅芯的先期加工A、首先将设计长度的横硅芯(2)两端分别磨削出端部“U”卡口(7)或在横硅芯O)的两侧分别磨削出双面开槽(5)形成的搭接面(6)待用；B、分别将两根设计高度相同的竖硅芯(3)上部的两侧分别磨削出双面开槽(5)形成的搭接面(6)或在两根竖硅芯(3)的上端分别磨削出端部“U”卡口(7)待用；其中横硅芯( 两端设置为端部“U”卡口(7)时，所述竖硅芯(3)的上部设置与端部 “U”卡口 (7)相对应的双面开槽(5)形成的搭接面(6)；进一步，横硅芯(2)两侧设置为双面开槽(5)形成的搭接面(6)时，所述竖硅芯(3)的上端设置与双面开槽(5)形成的搭接面(6)相对应的端部“U”卡口(7)；2)、硅芯搭接将上一步骤横硅芯( 两侧设置的双面开槽( 形成的搭接面(6)与两根竖硅芯(3) 上端分别设置的端部“U”卡口(7)卡接，检查搭接面(6)与端部“U”卡口(7)的口内两侧壁是否紧密连接，请确保无间隙；或横硅芯⑵两端分别设置的端部“U”卡口(7)与两根竖硅芯(3)上部分别设置的双面开槽(5)形成的搭接面(6)插接，检查端部“U”卡口(7)的口内两侧壁与搭接面(6)是否紧密连接，请确保无间隙；3)、将上一步骤所述连接牢固的竖硅芯(3)、横硅芯(2)连接体的两个竖硅芯(3)下端的下部连接端(4)分别接在还原炉炉底上的两个电极上，其中任一竖硅芯(3)下部连接端(4)与直流电源的电极正极联通，另一竖硅芯C3)下部连接端(4)与直流电源的电极负极联通，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，向密闭的还原炉内通入氢气和三氯氢硅，进行还原反应；4)、当所需的多晶硅在硅芯表面生成硅芯，然后取出成品硅芯便完成了一次所述的硅芯加工过程；5)、重复上一步骤，实现多次多晶硅的还原过程。
全文摘要
本发明属于西门子法生产多晶硅过程中的硅芯搭接方法，尤其是涉及一种可提高接触面积和减小电阻的插接式硅芯搭接结构及方法，在横硅芯(2)两侧分别设有双面开槽(5)形成的搭接面(6)或设置为端部“U”卡口(7)；两根竖硅芯(3)的上端分别设有双面开槽(5)形成的搭接面(6)或设置为端部“U”卡口(7)；搭接方法包含横硅芯、竖硅芯的先期加工，硅芯搭接后放入还原炉内通入氢气和三氯氢硅，进行还原反应，所需的多晶硅在硅芯表面生成硅芯实现多次多晶硅的还原过程；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，而且确保了成品率的上升。
文档编号C01B33/035GK102344141SQ20111015346
公开日2012年2月8日 申请日期2011年6月2日 优先权日2011年6月2日
发明者刘朝轩, 王晨光 申请人:洛阳金诺机械工程有限公司