[实用新型]数控多晶硅硅芯多线切割机床

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种硅材料加工领域的金刚石数控切割机床，具体的说是一种采用多晶硅硅芯进行多线切割的数控机床，用于生产改良西门子法或其他类似方法生产大直径多晶硅还原炉中使用的细长硅芯，可以切割成方形或菱形的断面形状。

背景技术

目前，目前国内生产多晶硅的工艺大部分都是常规三氯氢硅氢还原法，即改良西门子法，改良西门子法或其他类似方法生产大直径多晶硅的主要设备是多晶硅还原炉，多晶硅还原炉在细长的硅芯上通上电源，使硅芯加热发红，直至表面温度达到1100摄氏度，通入高纯的三氯氢硅和氢气，使其在高温下发生氢还原反应，使三氯氢硅中的硅分子堆积在硅芯上，使其的直径不断地增大，通常，硅芯的直径在7-10毫米，可以是圆形也可以是方型，或是其他形状，最终通过氢还原反应使直径不断地增大到120-200毫米，生产出高纯太阳能级6N或电子级11N的多晶硅。

现硅芯的制备方法有二种，传统的方法是用CZ法(区熔提拉法)，即把直径在20-50毫米的硅棒在充满惰性气体的真空炉膛内用高频感应加热，使其顶部局部熔化，从上部放入1根直径在5-10毫米的籽晶，然后慢慢向上提拉，使其成为直径在7-10毫米，长度在1900-3000毫米之间的细长硅芯，其缺点是提拉速度慢，一般为8-12毫米/分钟，拉制1根2米的硅芯需要4小时，生产效率低，电力消耗大，设备投资大。

另一种是用金刚石工具切割法，美国Diamond Wire Technology公司研制出采用金刚石线的数控多晶硅细长硅芯多线切割机床，用于硅芯的制备，见图1。通过利用电镀上金刚石微粒的细钢丝线在被加工工件上高速地往复运动或单向移动，将硅棒压在该机床用金刚石线交叉组成的方形线网上，从而将该硅棒切割成细长的硅芯。其优点十分明显，10-12小时可以切割出200根左右2米长的7X7或8X8毫米的方形硅芯，电力消耗小，加工效率高；其最大缺点主要在于操作不方便，如图1所示，除需要在地面A操作外，还需要在距地面3米高的操作平台B和距地面5米高的操作平台C上下进行绕线，操作难度大，操作人员需上下跑动，安全性差，一旦切割过程中发生断线，重新修复布线时处理困难，处理时间长，此机床使用2根金刚石线组成2组线网，需要2套收放线卷绕驱动机构，维护复杂，成本高，机床总高度在6700毫米以上，对安装地点的房屋要求高，并且其线网结构固定，只能切出方形或长方形的硅芯，无法切出表面积更大的菱形硅芯，以缩短多晶硅还原炉的反应时间，提高单位时间的多晶硅产量。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种数控多晶硅硅芯多线切割机床，解决现有技术同类设备维护复杂、成本高的问题。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现：

数控多晶硅硅芯多线切割机床，由机床立柱、底座、口字型切割导轮组件、工作台升降机构、工件装载夹持装置和收放线绕线张力控制机构等部分组成，所述口字型切割导轮组件包括钢制圆滚筒和多层导向轮，其中多层导向轮采用倾斜一定角度。

所述钢制圆滚筒的表面涂覆有聚氨酯材料，常规按照规定线距开槽；所述口字型切割导轮组件和圆滚筒形成上下层布置的多层导向轮。

附图说明

所述线距一般为5-20毫米。

进一步还包括超声波换能器，安装在被加工工件上方，交变电信号通过超声波换能器转变为机械振动，使被加工工件产生微颤。

所述钢制圆滚筒直径大于200毫米。

更进一步所述收放线轮的驱动，采用伺服电机主轴通过软性联轴器直接同轴连接。

所述被加工工件被固定在机床上部。