一种单晶炉重力分离给料装置的制作方法

1.本实用新型涉及单晶炉加料技术领域，具体为一种单晶炉重力分离给料装置。


背景技术：

2.半导体产业的快速发展促使单晶炉的生产具有连续性，高效性，且需要节省拉晶生产的成本，在单晶炉第一次投料时，由于硅料呈固态颗粒状，在石英坩埚内成堆积状态，但是在经过高温熔化后，硅料变成液态，体积会比原来的固态的体积大幅缩小，石英坩埚的上部还会有很大的空间，这样会造成拉出的晶棒长度不够长。多次加料可以在硅料融化成液体后，继续增加硅料，使石英坩埚内的硅液尽量盛满，这样可以在充分利用石英坩埚的体积，一次拉出长的硅棒；因为石英坩埚的一次使用寿命是200小时左右，在使用寿命内，可以多次加料，尽可能的拉出多根晶棒。
3.现有技术中，硅料直接通过送料机构进入单晶炉炉室的坩埚内，由于硅料的速度移动太快，容易造成硅液飞溅，造成硅料浪费，影响炉内环境。


技术实现要素：

4.针对上述存在的技术不足，本实用新型的目的是提供一种单晶炉重力分离给料装置，以解决背景技术中提出的问题。
5.为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
6.本实用新型提供一种单晶炉重力分离给料装置，所述单晶炉重力分离给料装置与送料机构连通，所述单晶炉重力分离给料装置包括
7.箱体，所述箱体的底部可拆卸固定在单晶炉主室的炉盖上，所述送料机构的出料管从箱体顶部伸入箱体内；
8.重力分离仓，用于缓冲送料机构传送来的硅料的下料速度，所述重力分离仓的进料口一位于所述出料管的正下方，且进料口一的内径大于出料管外径；
9.振动给料机，用于将重力分离仓内的硅料按照设定速度传送至单晶炉主室内，所述箱体内从上到下设置有所述重力分离仓和所述振动给料机，所述重力分离仓的底部的出料口位于振动给料机的给料仓中，所述给料仓与单晶炉主室炉盖上的进料口连通。
10.所述重力分离仓的底部呈孔径逐渐缩小的漏斗状，所述重力分离仓通过水平设置的料仓支撑板固定在箱体的侧壁上，进一步地，所述料仓支撑板与重力分离仓之间圆周设置多个支撑杆，所述支撑杆垂直于料仓支撑板，重力分离仓套接在料仓支撑板上，料仓支撑板起到支撑作用，同时通过设置多个支撑杆，多点支撑，使得重力分离仓更加稳固。进一步地，所述出料口为斜口出料口，所述斜口出料口的开口朝向给料仓硅料流动方向。
11.所述振动给料机包括振动电机、转换器、连接支架、给料仓、下料仓和传动轴，所述振动电机位于箱体下部外侧，所述振动电机通过传动轴与转换器连接，所述转换器与连接支架连接，所述连接支架的上端固定连接给料仓，工作时，振动电机带动传动轴转动，转换器用于将传动轴的旋转运动转换成连接支架的直线往复运动，连接支架的直线的往复运动
带动给料仓进行直线往复运动，进而实现下料过程。
12.所述转换器内设有曲轴连杆机构，所述曲轴连杆机构包括锥形齿轮一、曲轴、连杆和滑块，所述传动轴的一端伸入转换器内，所述传动轴的端部安装有锥形齿轮二，所述曲轴的端部安装有锥形齿轮一，所述锥形齿轮一和锥形齿轮二相啮合，所述曲轴通过连杆与滑块连接，所述滑块位于直筒内，所述直筒的内部空间形成滑块的直线运动通道，所述直筒远离连杆的一端与连接支架相接触，所述转换器底部靠近连接支架的一侧向左延伸形成底座，所述底座位于连接支架的正下方，所述底座和连接支架之间通过弹簧片连接。
13.可以理解的是，当曲轴转动至靠近直筒一端时，滑块对连接支架产生推力，推动连接支架向前运动，弹簧片被拉伸，曲轴继续转动，推力消失，弹簧片收缩，带动连接支架复位，给料仓由于与连接支架固定连接，给料仓跟着连接支架进行直线往复运动，同时其内的硅料随之向左运动至下料仓下料。
14.所述给料仓的入料口和连接支架位于给料仓同一侧的上、下两端，所述入料口的内径大于重力分离仓的出料口的外径，如此，可以允许给料仓相对出料口运动。
15.优选地，所述给料仓远离入料口的一端垂直向下一体连接下料仓，所述下料仓的下部伸入进料斗中，所述进料斗的内径大于下料仓的外径，如此，进料斗和下料仓之间留有间隙，可以允许下料仓相对出料口运动。
16.优选地，所述料仓支撑板在重力分离仓的两侧对称安装有支撑板，两个所述支撑板的底部垂直焊接在箱体的底部，用于对料仓支撑板进行支撑。两个所述支撑板的下部水平固定支撑架，所述转换器通过底座安装在支撑架上。更进一步地，所述下料仓通过水平设置的安装架固定在支撑板上。
17.优选地，所述箱体的顶部可拆卸连接箱盖，所述箱盖上开设有进料口，所述箱盖在重力分离仓的上方安装有激光料位计，用于检测重力分离仓内的硅料的高度。
18.优选地，所述振动电机采用变频电机，如此，可以根据工艺的进料速度要求进行频率的调整，进而控制硅料的下料速度。
19.优选地，所述出料管的下端套设安装板，所述出料管通过螺栓穿过安装板固定在箱盖上。进一步地，所述入料口在出料口的外侧可拆卸连接防尘罩，所述防尘罩采用橡胶、乳胶或硅胶等软性材质。防尘罩的设置，可以防止在振动过程中，硅料从入料口振出，影响箱体内部环境，另外，由于防尘罩由于采用软性材质，在给料仓振动的过程中不会对出料口产生损伤。
20.本实用新型的有益效果在于：
21.(1)本实用新型的单晶炉重力分离给料装置主要适用于气力传送的送料机构，即惰性气体(例如氩气)带动硅料通过出料管进入箱体内，硅料直接进入重力分离仓，由于进料斗的外侧壁与的炉盖上的进料口之间留有缝隙，而氩气主要从重力分离仓的外侧进入单晶炉主室被主泵抽走，硅料进入重力分离仓，硅料的下料速度得以缓冲，同时实现了气料分离；重力分离仓下面是振动给料机，硅料在振动给料机的作用下，落入主室内的石英坩埚内，振动给料机可以根据工艺的进料速度要求进行频率的调整。本实用新型的设置，可以有效解决硅料下料的速度移动太快，容易造成硅液飞溅的问题，减少硅料浪费，保护炉内环境。本实用新型的单晶炉重力分离给料装置也适用于机械传送硅料的送料机构，通过重力分离仓进行缓冲，振动给料机对进料速度进行控制。
22.(2)本实用新型的振动给料机包括振动电机、转换器、连接支架、给料仓、下料仓和传动轴，振动电机带动传动轴转动，转换器用于将传动轴的旋转运动转换成连接支架的直线往复运动，连接支架的直线的往复运动带动给料仓进行直线往复运动，进而实现振动下料过程。同时，振动电机采用变频电机，如此，可以根据工艺的进料速度要求进行频率的调整，进而控制硅料的下料速度。
23.(3)在本实用新型中，给料仓的入料口在重力分离仓的出料口的外侧可拆卸连接防尘罩，防尘罩采用橡胶、乳胶或硅胶等软性材质。防尘罩的设置，可以防止在振动过程中，硅料从入料口振出，影响箱体内部环境，另外，由于防尘罩由于采用软性材质，在给料仓振动的过程中不会对出料口产生损伤。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本实用新型实施例提供的一种单晶炉重力分离给料装置的剖视图；
26.图2为本实用新型中振动给料机的结构示意图；
27.图3为本实用新型中转换器的结构示意图。
28.附图标记说明：
29.包括箱体1、重力分离仓2、振动给料机3、料仓支撑板5、法兰6、炉盖7；
30.箱盖11、出料管12、激光料位计13、安装板14；
31.进料口一21、出料口22；
32.振动电机31、转换器32、连接支架33、给料仓34、下料仓35、传动轴36、安装架37、支撑架38、锥形齿轮一321、曲轴322、连杆323、滑块324、直筒325、底座326、弹簧片331、入料口341、防尘罩342、锥形齿轮二361；
33.支撑杆51、支撑板52。
具体实施方式
34.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
35.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
36.实施例：
37.如图1-3所示，本实用新型提供了一种单晶炉重力分离给料装置，包括箱体1、重力分离仓2、振动给料机3。
38.所述箱体1的底部通过法兰6固定在单晶炉主室的炉盖7上，所述箱体1的顶部可拆卸连接箱盖11，所述箱盖11上开设有进料口，送料机构的出料管12通过箱盖上11的进料口伸入箱体1内，所述出料管12的下端套设安装板14，所述出料管12通过螺栓穿过安装板14固定在箱盖11上。
39.所述箱体1内从上到下设置有重力分离仓2和振动给料机3，重力分离仓2用于缓冲送料机构传送来的硅料的下料速度，所述重力分离仓2的进料口一21位于出料管12的正下方，且进料口一21的孔径为出料管12外径的2-4倍，如此设置，一是防止硅料撒到进料口一21的外侧，二是方便携带硅料的惰性气体在单晶炉主泵抽气时抽到重力分离仓2外，进而被单晶炉主泵抽走，实现气料分离。所述重力分离仓2的底部呈孔径逐渐缩小的漏斗状，所述重力分离仓2通过水平设置的料仓支撑板5固定在箱体1的侧壁上，进一步地，所述料仓支撑板5与重力分离仓2之间圆周设置多个支撑杆51，所述支撑杆51垂直于料仓支撑板5，重力分离仓2套接在料仓支撑板5上，料仓支撑板5起到支撑作用，同时通过设置多个支撑杆51，多点支撑，使得重力分离仓2更加稳固。所述重力分离仓2的底部设有出料口22，所述出料口22位于振动给料机3的给料仓34中，进一步地，所述出料口22为斜口出料口，所述斜口出料口的开口朝向下料仓35一侧设置。
40.所述振动给料机3包括振动电机31、转换器32、连接支架33、给料仓34、下料仓35和传动轴36，所述振动电机31位于箱体1下部外侧，所述振动电机31通过传动轴36与转换器32连接，所述转换器32与连接支架33连接，所述连接支架33的上端固定连接给料仓34，工作时，振动电机31带动传动轴36转动，转换器32用于将传动轴36的旋转运动转换成连接支架33的直线往复运动，连接支架33的直线往复运动带动给料仓34进行直线往复运动，进而实现下料过程。
41.在本实用新型的一些实施例中，参照图2和图3所示，所述转换器32内设有曲轴连杆机构(图中未标出)，所述曲轴连杆机构包括锥形齿轮一321、曲轴322、连杆323和滑块324，所述传动轴36的一端伸入转换器32内，所述传动轴36的端部安装有锥形齿轮二361，所述曲轴322的端部安装有锥形齿轮一321，所述锥形齿轮一321和锥形齿轮二361相啮合，所述曲轴322通过连杆323与滑块324连接，所述滑块324位于直筒325内，所述直筒325的内部空间形成滑块324的直线运动通道，所述直筒325远离连杆323的一端与连接支架33相接触，所述转换器32底部靠近连接支架33的一侧向左延伸形成底座326，所述底座326位于连接支架33的正下方，所述底座326和连接支架33之间通过弹簧片331连接。
42.可以理解的是，当曲轴322转动至靠近直筒325一端时，滑块324对连接支架33产生推力，推动连接支架33向前运动，弹簧片331被拉伸，曲轴322继续转动，推力消失，弹簧片331收缩，带动连接支架33复位，给料仓34由于与连接支架33固定连接，给料仓34跟着连接支架33进行直线往复运动，同时其内的硅料随之向左运动至下料仓35下料。
43.在本实用新型的一些实施例中，所述振动电机31采用变频电机，如此，可以根据工艺的进料速度要求进行频率的调整，进而控制硅料的下料速度。
44.在本实用新型的一些实施例中，参照图1和图2所示，所述给料仓34的入料口341和连接支架33位于给料仓34同一侧的上、下两端，所述入料口341的孔径大于重力分离仓2的出料口22的外径，如此，在振动时，入料口341和出料口22之间的间隙可以允许给料仓34相对出料口22运动。进一步地，所述入料口341在出料口22的外侧可拆卸连接防尘罩342，所述
防尘罩342采用橡胶、乳胶或硅胶等软性材质。防尘罩342的设置，可以防止在振动过程中，硅料从入料口341振出，影响箱体1内部环境，另外，由于防尘罩342由于采用软性材质，在给料仓34振动的过程中不会对出料口22产生损伤。
45.进一步地，所述给料仓34远离入料口341的一端垂直向下一体连接下料仓35，所述下料仓35的下部伸入进料斗4中，进料斗4通过法兰6与单晶炉主室的炉盖7上的进料口连通，所述进料斗4的内径大于下料仓35的外径，如此，进料斗4和下料仓35之间留有间隙，可以允许下料仓35相对出料口22运动。
46.在本实用新型的一些实施例中，参照图1所示，所述料仓支撑板5在重力分离仓2的两侧对称安装有支撑板52，两个所述支撑板52的底部垂直焊接在箱体1的底部，用于对料仓支撑板5进行支撑。两个所述支撑板52的下部水平固定支撑架38，所述转换器32通过底座326安装在支撑架38上。更进一步地，所述下料仓35通过水平设置的安装架37固定在支撑板52上。
47.在本实用新型的一些实施例中，参照图1所示，所述箱盖11在重力分离仓2的上方安装有激光料位计13，用于检测重力分离仓2内的硅料的高度。
48.工作原理：
49.本实用新型的单晶炉重力分离给料装置主要适用于气力传送的送料机构，即通过惰性气体(例如氩气)在负压条件下，将硅料送至单晶炉主室，若是通过气力传送硅料，惰性气体(例如氩气)带动硅料通过出料管12进入箱体1内，硅料直接进入重力分离仓2，由于进料斗4的外侧壁与的炉盖7上的进料口之间留有缝隙，而氩气主要从重力分离仓2的外侧进入单晶炉主室7被主泵抽走，硅料进入重力分离仓2，硅料的下料速度得以缓冲，同时实现了气料分离；
50.重力分离仓2下面是振动给料机3，硅料在振动给料机3的作用下，落入主室7内的石英坩埚内，振动给料机3可以根据工艺的进料速度要求进行频率的调整。
51.当然，本实用新型的单晶炉重力分离给料装置也适用于需要调节进料速度的其他送料装置，例如机械传送硅料的送料机构，通过重力分离仓2进行缓冲，振动给料机3对进料速度进行控制。
52.显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。