[发明专利]一种用碳纤维包覆金属杆制备承载器制品及其制备方法

说明书

本发明公开了一种应用碳纤维包覆金属杆制备硅片承载器制品及其制备方法，碳纤维包覆金属杆制品是将金属杆外粘合碳纤维，在金属杆外形成耐腐蚀碳纤维保护层，然后在碳纤维外可以采用注射塑料或用空心塑料杆组装的方法，制备硅片承载器。以碳纤维包覆金属杆为拉杆增强材料，有效增加了拉杆的强度，同时由于碳纤维内包入了金属，增加了复合材料的平均密度，有效防止了硅片承载器在酸、碱溶液中清洗时易翻车的问题，同时在金属杆外增加了碳纤维防腐蚀层，与外层塑料形成了多层保护，且外层塑料与碳纤维杆结合牢固，提高了硅片承载器的使用寿命。

技术领域

本发明涉及硅片承载器技术领域，特别涉及制作硅片承载器的一种耐腐蚀金属杆制品及其制备方法。

背景技术

硅片承载器是硅片生产中，承装硅片在一定温度下的酸、碱清洗液中进行刻蚀和清洗的容器。装载硅片的承载器（以下按行业惯例简称“花篮”）要求长期耐受高温及酸、碱溶液的腐蚀，还要具有较强的刚性和强度、精确的外形尺寸、且长期使用不变形、不污染硅片，以满足硅片自动化生产线和清洗设备的要求。它是硅片生产中的一种工装耗材，市场需求量较大。

一般地，花篮由2个端板和中间若干根（6根或5根）拉杆组成，端板和拉杆可以采用一次成型或焊接组装的方法。花篮拉杆一般为高强度耐腐蚀塑料（比如聚偏氟乙烯，PVDF），在拉杆较短的情况下，可以直接使用塑料整体注射出拉杆，而随着生产效率的提高，光伏企业需要大容量硅片花篮，一次承载40片以上的硅片，普通耐酸碱塑料的强度不能满足使用要求，这就需要增强拉杆，比如利用碳纤维杆或金属杆作为增强材料。其中，在拉杆中使用金属杆作为加强，外面包覆注射耐腐蚀塑料后，由于金属与塑料的热膨胀系数差异较大，而且喜欢粘接不牢固，塑料易开裂或损坏。当塑料损坏后，洗液进入到拉杆和金属杆等缝隙中，难于烘干，残留的酸液、碱液与下一道工序的碱液或酸液混合，酸碱中和，浪费了洗液，更为关键的是，清洗硅片用的酸液或碱液会与金属接触，腐蚀金属，金属离子进入到酸、碱洗液中，容易污染硅片，而半导体行业对硅片的清洁度要求很高，所以大家一般不会采用金属杆外注射塑料的做法，较多的做法是采用碳纤维杆外包覆注射塑料，但是碳纤维杆价格较高，更为重要的是碳纤维的密度较小，碳纤维杆的密度一般为1.5~2 g/cm³，而浓酸、浓碱洗液的密度较大。在清洗时，硅片承载器装入硅片后浸没在洗液中，超声振荡或鼓泡容易造成花篮在洗液中翻车，损毁硅片，切难于清理。于是市场需要花篮需要有一定重量，相对平均密度要大，而在塑料中加入金属的做法，在增加强度的同时，增加了自身重量，提高了花篮的稳定性。

本发明的目的是提供一种应用碳纤维包覆金属杆制备硅片承载器制品及其制备方法。采用本产品及其制备方法，可以解决上述问题，且可以增加花篮使用寿命，生产成本较采用碳纤维杆制品少。

采用碳纤维包覆金属杆制品及其加工工艺具有以下几个优点：

1.相对于碳纤维杆拉杆增强花篮，成本较小；

2.较大程度的增加了复合材料的平均密度，在酸、碱液清洗硅片时，花篮稳定性好，不易翻车；

3.相对于金属杆拉杆增强花篮，本制品的碳纤维管作为中间层，起到了很好的防腐蚀作用，为金属杆增加了一道保险，同时各个界面的结合牢固，碳纤维管也起到了缓冲的作用，外层包覆的耐腐蚀塑料不易破损、碎裂，增强了花篮的使用寿命。

碳纤维包覆金属杆制品既可以作为芯杆，直接注射到拉杆中或花篮中，也可以做成拉杆，焊接到花篮中，还可以放入耐腐蚀塑料空心拉杆中，再进行焊接。

发明内容

本发明提供一种应用碳纤维包覆金属杆制备硅片承载器制品及其制备方法，碳纤维包覆金属杆后，增加了复合材料的平均密度，有效防止了花篮在酸、碱溶液中清洗时易翻车的问题，同时在金属杆外增加了碳纤维防腐蚀层，与外层塑料形成了多层保护，且外层塑料与碳纤维杆结合牢固，提高了制品的使用寿命。