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专利号: 2017113882598
申请人: 江苏拜尔特光电设备有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-26
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种单晶炉的自动加料装置,包括储料箱(2)和第一阀门(4);其特征在于:还包括称重机构(1)、加料机构(3)、物料缓冲机构(5)、液面跟踪机构(6)、坩埚(104)和主控制器(8);

所述的加料机构设有保护性气体接入口和抽真空接口,且加料机构(3)包括料箱(30)、电机(31)、转轴(32)、挡板(33)、导料板(34)和连接板(35);所述的料箱(30)具有箱体(30‑2)、位于上方的进料管(30‑4)和位于下方的出料管(30‑5),且进料管(30‑4)和出料管(30‑5)均与箱体(30‑2)的内腔相连通;进料管(30‑4)密闭设置在箱体(30‑2)上或通过其它密封件密闭设置在箱体(30‑2)上;出料管(30‑5)密闭设置在箱体(30‑2)上或通过其它密封件密闭设置在箱体(30‑2)上;所述电机(31)由其机座直接固定连接在料箱(30)上或固定连接在其他固定结构件上;所述转轴(32)转动连接在料箱(30)上,且转轴(32)的主体位于料箱(30)的箱体(30‑2)中,并且位于进料管(30‑4)与出料管(30‑5)之间;转轴(32)的左端与电机(31)的输出轴相连;转轴(32)的轴向中部的周缘上具有开口(32‑4),且开口(32‑4)沿径向向内延伸从而形成舱口(32‑5),并且舱口(32‑5)用于在转轴(32)转动时落入和落下固体硅料(7);

所述的挡板(33)、导料板(34)和连接板(35)均位于料箱(30)的箱体(30‑2)中;所述的连接板(35)由其左右端部固定连接在料箱(30)的箱体(30‑2)上;所述的挡板(33)由其顶部固定连接在连接板(35)上,其左右两端靠近箱体(30‑2),并且靠紧在转轴(32)的轴向中部的周缘上;所述的导料板(34)按照前高后低的方式设置,且其前侧边沿固定连接在连接板(35)上或者是固定连接在箱体(30‑2)上,并且其板体位于进料管(30‑4)的下方;箱体(30‑2)、转轴(32)、挡板(33)、导料板(34)和连接板(35)的设置,使得相互间的空隙小于固体硅料(7)的粒径;所述的加料机构的保护性气体接入口设置在储料箱(2)的箱体的上部;储料箱(2)位于料箱(30)的上方,密闭固定连接在料箱(30)上,且其出料口与进料管(30‑4)连通;第一阀门(4)设置在储料箱(2)的位于下方的出料口处;所述称重机构(1)的称量信号输出端、电机(31)和第一阀门(4)各自的控制端均与主控制器(8)电连接或者是无线信号连接;所述的加料机构的抽真空接口设置在储料箱(2)的箱体的底部或者是料箱(30)的箱体(30‑2)的底部;所述液面跟踪机构(6)将测到的液体硅料的液面高度反馈给主控制器(8);当液面跟踪机构(6)测出的液体硅料的液面高度低于主控制器(8)设定的液面高度时,由主控制器(8)发出信号使电机(31)按高于设定速度的转速转动,使加料速度加快;当液面跟踪机构(6)测出的液体硅料的液面高度高于主控制器(8)设定的液面高度时,由主控制器(8)发出信号使电机(31)按低于设定速度的转速转动,使加料速度放慢;所述坩埚(104)内的液体硅料的液面高度与主控制器(8)设定的液面高之差在正负1mm之内;所述物料缓冲机构(5)使坩埚内的液体硅料在连续加料过程中保持液面平稳,晶体稳定生长;由主控制器(8)根据单位时间内晶棒实时重量的差额计算所需的加料量,并根据所需加料量计算出电机(31)的设定速度,再由主控制器(8)发出信号使电机(31)按主控制器(8)计算出的设定速度转动,电机(31)则带动转轴(32)同步旋转;在转动中,处于转轴(32)上的固体硅料跟随转轴(32)一起转动。

2.根据权利要求1所述的单晶炉的自动加料装置,其特征在于:还包括保温盖(102)、引导管(105)和单晶炉的炉盖(100);所述的炉盖(100)设有进料口(101);所述物料缓冲机构(5)包括筒体(51)、左挡板(52)和右挡板(53);所述的筒体(51)的上端设有进料口,下端设有出料口;所述左挡板(52)和右挡板(53)的数量相等,或者两者相差一块,并且两者相间设置;各块左挡板(52)按照左高右低的方式固定连接在筒体(51)的内壁上;各块右挡板(53)按照左低右高的方式固定连接在筒体(51)的内壁上,且位于左挡板(52)的对面;相邻的左挡板(52)与右挡板(53)之间具有一定的距离,该距离大于使用中所投入的固体硅料颗粒的粒径,并且上侧挡板的下边沿位于相邻的下侧挡板的板体的上方;

使用时,物料缓冲机构(5)设置在保温盖(102)上,其底部位于坩埚(104)内,且该底部从上方接近预定的液体硅料的液面的实际到达的最高高度;引导管(105)由其进料口从内测固定连接在炉盖(100)的进料口(101)处,且其出料口位于筒体(51)的进料口的上方,并接近筒体(51)的进料口;加料机构(3)的出料管(30‑5)通过出料口可拆式密闭连接在炉盖(100)的进料口(101)的相应的连接管路与引导管(105)相连通,并且所述的相应的连接管路的出料口从外侧密闭固定连接在炉盖(100)的进料口(101)处。

3.根据权利要求2所述的单晶炉的自动加料装置,其特征在于:所述的物料缓冲机构

(5)是材质为石英玻璃的一体件。

4.根据权利要求1所述的单晶炉的自动加料装置,其特征在于:所述料箱(30)还具有左箱盖(30‑1)和右箱盖(30‑3);所述左箱盖(30‑1)和右箱盖(30‑3)均固定连接在箱体(30‑2)上;所述转轴(32)包括左轴段(32‑1)、中轴段(32‑2)和右轴段(32‑3);所述左轴段(32‑1)转动连接在左箱盖(30‑1)上;所述右轴段(32‑3)转动连接在右箱盖(30‑3)上;所述舱口(32‑

5)位于箱体(30‑2)的内腔中,且位于转轴(32)的中轴段(32‑2)上。

5.根据权利要求1所述的单晶炉的自动加料装置,其特征在于:所述的加料机构的保护

性气体接入口设置在储料箱(2)的箱体的顶部;所述的加料机构的抽真空接口设置在储料箱(2)的箱体的底部。

6.根据权利要求1所述的单晶炉的自动加料装置,其特征在于:还包括联轴器(37);所述转轴(32)通过联轴器(37)传动连接在电机(31)的输出轴上。

7.根据权利要求1所述的单晶炉的自动加料装置,其特征在于:所述的液面跟踪机构

(6)的测距信号输出端与主控制器(8)电连接或者是无线信号连接。

8.如权利要求1至7之一的单晶炉的自动加料装置的操作方法,包括以下步骤:

①单晶炉进入开始连续拉晶的状态后,由人工向主控制器(8)输入相应的操作指令,运行自动拉晶程序;其中,称重机构(1)处于定时进行称重的状态,对每次称量晶棒得出的实时重量信息传给主控制器(8);

②主控制器(8)将相邻两次晶棒实时重量的差额作为所需的加料量,并根据所需加料

量计算出电机(31)所需要的设定速度;

③在电机(31)启动前,若转轴(32)的开口(32‑4)朝向上方,则下落至转轴(32)上的固体硅料(7)有一部分落入舱口(32‑5)中,其余则堆积在转轴(32)的朝向上方的其余部位以及舱口(32‑5)中的固体硅料(7)的上方;若转轴(32)的开口(32‑4)朝向下方,则下落至转轴(32)上的固体硅料(7)全部堆积在转轴(32)的朝向上方的部位上;

④由于电机(31)的转动由主控制器(8)发出的信号进行控制,电机(31)在主控制器(8)的控制下转动,也即电机(31)按照步骤②计算出的设定速度转动,电机(31)带动转轴(32)同步旋转;对于电机(31)首次启动时的转速按照一个设定的转速进行转动,对于电机(31)再次启动时的转速按照上次停机时的转速进行转动;

⑤在电机(31)启动时,对于转轴(32)的开口(32‑4)朝向下方的情况,随着转轴(32)的转动,由于挡板(33)或导料板(34)的阻挡,固体硅料(7)不能离开待料空间,而当转轴(32)的开口(32‑4)由朝向下方转动到朝向上方时,则堆积在转轴(32)上的固体硅料(7)的一部分落入舱口(32‑5)中;转轴(32)继续转动至其开口(32‑4)朝向下方时,则舱口(32‑5)中的固体硅料(7)下落至前导向板(36‑1)或后导向板(36‑2)上,然后沿相应的导向板(36)依次经过出料管(30‑5)以及相应的管路后,到达单晶炉的进料口(101),再经物料缓冲机构(5)进入坩埚(104)内;这种加料方式循环进行;

⑥在电机(31)启动时,对于转轴(32)的开口(32‑4)朝向上方的情况,电机(31)带动转轴(32)按设定速度旋转至开口(32‑4)的方向朝下时,则舱口(32‑5)中的固体硅料(7)在重力的作用下,下落至前导向板(36‑1)或后导向板(36‑2)上,然后沿相应的导向板(36)依次经过出料管(30‑5)以及相应的管路后,到达单晶炉的进料口(101),再经物料缓冲机构(5)进入坩埚(104)内;这种加料方式循环进行;

⑦主控制器(8)定时接收由液面跟踪机构(6)测出坩埚(104)内的液体硅料的液面高度而发来的液面高度信号,并进行判断,若所设定的一段时间所接收的高度信号所表示的液面高度差小于主控制器(8)设定的液面高度的差值时,则由主控制器(8)发出信号使电机(31)按高于设定速度的转速转动;若所接收的高度信号所表示的液面高度差大于主控制器(8)设定的液面高度的差值时,则由主控制器(8)发出信号使电机(31)按低于设定速度的转速转动;若所接收的高度信号所表示的液面高度的差值不超过所设定的范围时,则保持电机(31)原有的转速不变。

9.根据权利要求8所述的单晶炉的自动加料装置的操作方法,其特征在于:自动加料装

置还包括第二阀门;第二阀门设置在料箱(30)的出料管(30‑5)的出料口处,且第二阀门的控制端与主控制器(8)电连接或者是无线信号连接;步骤①中,运行自动拉晶程序时,还包括开启第二阀门;步骤⑤中,固体硅料(7)依次经过出料管(30‑5)以及相应的管路当中,还经过第二阀门;步骤⑥中,固体硅料(7)依次经过出料管(30‑5)以及相应的管路当中,还经过第二阀门。