CN202007283U - 一种等长晶圆棒或等长方晶锭的拼接装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种等长晶圆棒或等长方晶锭的拼接装置，包括拼接机构及配套的吸拿工具，通过承载对中桶上的定位螺丝固定等径短圆晶棒或等边方锭，并通过同心度确定装置确保上下叠置的四个等径短圆晶棒或等边方锭的同心度，把四个等径短圆晶棒的四个结晶对称棱线由下至上对齐，或把四个等边方锭的四角由下至上对齐，在等径短圆晶棒或等边方锭的外表面上划一直线作为二次对接线，用吸拿工具将上面的第二～第四个等径短圆晶棒或等边方锭依次提出，抹上粘接剂后按二次对接线重新对齐、固定，完成拼接。本实用新型所述的拼接装置，拼接时间短，拼接好的等长晶圆棒或等长方晶锭的同心度好，四个结晶对称棱线或方锭四角容易对齐，易于标准化和规模化生产。

Description

一种等长晶圆棒或等长方晶锭的拼接装置

技术领域

本实用新型涉及等长晶圆棒或等长方晶锭的拼接设备及工艺，具体说是一种等长晶圆棒或等长方晶锭的拼接装置。所述拼接装置用于：将太阳能用硅单晶等径超短圆棒拼接成等长晶圆棒，或将太阳能用正方矩形多晶硅超短铸锭拼接成等长方晶锭。所述硅单晶等径超短圆棒可以是太阳能用直径6寸或8寸的硅单晶等径超短圆棒，所述正方矩形多晶硅超短铸锭可以是经过切割整理出的125*125或156*156正方矩形多晶硅超短铸锭。拼接后的等长晶圆棒或等长方晶锭的长度为320mm或410mm。

背景技术

本实用新型中，太阳能用硅单晶等径超短圆棒亦称为等径短圆棒，太阳能用正方矩形多晶硅超短铸锭亦称为等边方锭。其中，等径短圆棒只能和等径短圆棒拼接，等边方锭只能和等边方锭拼接，前者拼接后成为等长晶圆棒，后者拼接后成为等长方晶锭。

通常对等径短圆棒(或等边方锭)拼接，是人工自然对接的，步骤如下：

1、在第一个等径短圆棒(或等边方锭)的上端抹上粘接剂，将第二个等径短圆棒(或等边方锭)放在已经抹上粘接剂的端面上，将第一、第二两个等径短圆棒外表面的四个结晶对称棱线对齐(拼接等边方锭时，将第一、第二等边方锭四角对齐)，固化8小时；

2、在第二个等径短圆棒(或等边方锭)的上端抹上粘接剂，将第三个等径短圆棒(或等边方锭)放在已经抹上粘接剂的端面上，将第二、第三两个等径短圆棒外表面的四个结晶对称棱线对齐(拼接等边方锭时，将第二、第三等边方锭四角对齐)，固化8小时；

3、在第三个等径短圆棒(或等边方锭)的上端抹上粘接剂，将第四个等径短圆棒(或等边方锭)放在已经抹上粘接剂的端面上，将第三、第四两个等径短圆棒外表面的四个结晶对称棱线对齐(拼接等边方锭时，将第三、第四等边方锭四角对齐)，固化8小时。

经过步骤1～3才算完成多达四个等径短圆棒(或等边方锭)的粘结，耗时24小时以上。

由上述可知，现有技术方案的缺点很明显：

首先就是耗时多，工作效率低，操作失误率高；

第二就是拼接成的等长晶圆棒或等长方晶锭的同心度差，从而引起晶向偏离度大于3～4度，

第三是多达四个等径短圆棒(或等边方锭)拼接，四个结晶对称棱线(方锭四角)不容易都对得很齐；不易标准化和规模化生产。

实用新型内容

针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种等长晶圆棒或等长方晶锭的拼接装置，拼接时间短，拼接好的等长晶圆棒或等长方晶锭的同心度好，四个结晶对称棱线或方锭四角容易对齐，易于标准化和规模化生产。

为达到以上目的，本实用新型采取的技术方案是：

一种等长晶圆棒或等长方晶锭的拼接装置，其特征在于，包括拼接机构及配套的吸拿工具，所述拼接机构包括：

一圆柱形的承载对中桶3，其桶体的外表面十字对称的设有四列纵向定位线，所述纵向定位线由若干从上至下等间隔排列的定位螺丝4组成，

相邻的两个纵向定位线之间的桶体上设有同心度测试开口5，

承载对中桶3开口朝上，桶底6底面居中设有一个转轴7，

转轴7穿装在盒式方台14正中的通孔内，且转轴7与盒式方台14保持绝对垂直，

盒式方台14上表面设有固定转轴7的轴承上密封盖9，

转轴7位于盒式方台14内腔中的轴身上从上至下依次套装有7008C/P4a轴承10、7008C/P4b轴承11、轴承护套12，

轴承护套12的下表面与台下压紧轴承盖13的上表面抵接，

台下压紧轴承盖13和轴承上密封盖9的四角各通过一个锁紧螺丝8固定连接，

承载对中桶3通过转轴7与7008C/P4a轴承10、7008C/P4b轴承11的配合沿转轴7纵轴线360°自由转动，

盒式方台14上表面的一角设有一同心度确定装置。

在上述技术方案的基础上，所述同心度确定装置包括：

一检验棒1，与盒式方台14保持绝对垂直，

检验棒1上设有一能沿检验棒1上下任意滑动的固定套15，所述固定套15上设有固定旋钮，所述固定套15上还设有一数显游标卡尺2。

在上述技术方案的基础上，检验棒1长度为300mm，直径为20mm，检验棒1的纵向轴线与承载对中桶3的纵向轴线的平行距为155mm，承载对中桶3直径为210mm，高度为280mm。

在上述技术方案的基础上，所述吸拿工具包括：

由侧壁和顶壁构成的吸盘座23，其下端开口，顶壁上居中设有一方孔，

顶壁上表面居中设有一小方压力支片20，小方压力支片20上亦居中设有一方孔，

直提把手16通过螺丝28固定在吸盘座23的顶壁上表面，

吸盘座23下端开口处设有聚乙烯吸盘25，

聚乙烯吸盘25内居中埋设有带埋头螺钉27的气垫下夹片26，

气垫上夹片24穿装在埋头螺钉27上，其下表面与聚乙烯吸盘25的上表面触接，

埋头螺钉27的头部旋装在升降杆21的下端，升降杆21的下端端面与气垫上夹片24的上表面触接，

升降杆21为矩形柱体，升降杆21位于吸盘座23内的杆体上设有反馈梯形弹簧22，

升降杆21的上端穿出顶壁上居中设置的方孔后，与一连接轴19垂直连接，

所述连接轴19设置在压气柄17的下端，且连接轴19的两端由轴销18锁住。

在上述技术方案的基础上，压气柄17压点的R1-1支拱为90mm，R2-1支拱为135mm。

本实用新型所述的等长晶圆棒或等长方晶锭的拼接装置，拼接时间短，拼接好的等长晶圆棒或等长方晶锭的同心度好，四个结晶对称棱线或方锭四角容易对齐，易于标准化和规模化生产。

本实用新型所述的等长晶圆棒或等长方晶锭的拼接装置，可对多达四个等径短圆棒(或等边方锭)一次性确定同心度对中位置，可以同时将四个结晶对称棱线(或方锭四角)对齐，再用记号笔从上到下依次做出二次对接操作标识线后，逐个取出最上面的三个等径短圆棒(或等边方锭)，先给未取出的固定在装置中的那个上端抹好粘接剂，再放上第二个；在第二个上端面抹好粘接剂再放第三个；在第三个上端面抹好粘接剂，再放第四个，同时快速逐个按照预先用记号笔做出的二次对接标识线对齐、粘接，8小时就能完成等长晶圆棒或等长方晶锭的拼接，且拼接后的等长晶圆棒或等长方晶锭的拼接符合多线切割机的等长要求。

附图说明

本实用新型有如下附图：

图1、硅晶锭拼接装置外观示意图，

图2、硅晶锭拼接装置结构示意图，

图3、吸拿工具示意图，

图4、吸拿工具结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

本实用新型所述的等长晶圆棒或等长方晶锭的拼接装置，包括：拼接机构及配套的吸拿工具，

如图1、2所示，所述拼接机构包括：

一圆柱形的承载对中桶3(硅晶锭承载对中桶)，其桶体的外表面十字对称的设有四列纵向定位线，所述纵向定位线由若干从上至下等间隔排列的定位螺丝4组成，图1、2所示的实施例中，9～12个定位螺丝4从上至下等间隔排列构成纵向定位线，

相邻的两个纵向定位线之间的桶体上设有同心度测试开口5，图1所示的实施例中，共设有四个同心度测试开口5，每个同心度测试开口5包括两平行的左右侧边，上下为弧形侧边，

承载对中桶3开口朝上，桶底6底面居中设有一个转轴7，例如，可以在桶底6底面的中心部焊接一个转轴7，

转轴7穿装在盒式方台14正中的通孔内，且转轴7与盒式方台14保持绝对垂直，

盒式方台14上表面设有固定转轴7的轴承上密封盖9，

转轴7位于盒式方台14内腔中的轴身上从上至下依次套装有7008C/P4a轴承10、7008C/P4b轴承11、轴承护套12，

轴承护套12的下表面与台下压紧轴承盖13的上表面抵接，

台下压紧轴承盖13和轴承上密封盖9的四角各通过一个锁紧螺丝8固定连接，

承载对中桶3通过转轴7与7008C/P4a轴承10、7008C/P4b轴承11的配合沿转轴7纵轴线360°自由转动，

盒式方台14上表面的一角设有一同心度确定装置。

在上述技术方案的基础上，所述同心度确定装置包括：

一检验棒1，与盒式方台14保持绝对垂直，即：检验棒1与承载对中桶3纵向中心线平行，检验棒1长度为300mm，直径为20mm，

检验棒1上设有一能沿检验棒1上下任意滑动的固定套15，所述固定套15上设有固定旋钮，当松开固定旋钮时，固定套15能沿检验棒1上下任意滑动以便调节位置，调节到位后旋紧固定旋钮，则固定套15无法移动，

所述固定套15上还设有一数显游标卡尺2。

在上述技术方案的基础上，检验棒1的纵向轴线与承载对中桶3的纵向轴线的平行距为155mm，

承载对中桶3直径为210mm，高度为280mm。

在上述技术方案的基础上，如图3、4所示，所述吸拿工具包括：

由侧壁和顶壁构成的吸盘座23，其下端开口，顶壁上居中设有一方孔，

顶壁上表面居中设有一小方压力支片20，小方压力支片20上亦居中设有一方孔，

直提把手16通过螺丝28固定在吸盘座23的顶壁上表面，

吸盘座23下端开口处设有聚乙烯吸盘25，

聚乙烯吸盘25内居中埋设有带埋头螺钉27的气垫下夹片26，

气垫上夹片24穿装在埋头螺钉27上，其下表面与聚乙烯吸盘25的上表面触接，

埋头螺钉27的头部旋装在升降杆21的下端，升降杆21的下端端面与气垫上夹片24的上表面触接，

升降杆21为矩形柱体，升降杆21位于吸盘座23内的杆体上设有反馈梯形弹簧22，

升降杆21的上端穿出顶壁上居中设置的方孔后，与一连接轴19垂直连接，

所述连接轴19设置在压气柄17的下端，且连接轴19的两端由轴销18锁住。

吸拿工具可以很方便牢固地吸住等径短圆棒(或等边方锭)，在提拿过程中不会脱掉，又能轻易松开，吸拿工具使用方法如下：将吸拿工具放在等径短圆棒(或等边方锭)中心，只要一只手指按压下压气柄17，则聚乙烯吸盘25便牢固地吸住等径短圆棒(或等边方锭)，在提拿过程中不会脱掉，提到需要放置等径短圆棒(或等边方锭)处，再用手指扳起压气柄17，即可轻易使吸拿工具与等径短圆棒(或等边方锭)松开。吸拿工具可以使用市场上公开销售的成品产品。

在上述技术方案的基础上，如图3所示，所述压气柄17压点的R1-1支拱为90mm，R2-1支拱为135mm。R1-1支拱和R2-1支拱的功能是起变心增加距离的作用。

用上述拼接装置进行拼接的方法如下：

步骤1，用吸拿工具将第一个等径短圆晶棒或第一个等边方锭提起，从承载对中桶3的上口放入桶底中心，用定位螺丝4固定牢固，

步骤2，将检验棒1上的数显游标卡尺2的测试针指到等径短圆晶棒或等边方锭中心，读出显示数值A，

步骤3，以步骤2得到的显示数值A为基准，依次用吸拿工具将第二～至第四个等径短圆晶棒或第二～至第四个等边方锭提起，从承载对中桶3的上口放入，使四个等径短圆晶棒上下叠置，或使四个等边方锭上下叠置，

步骤4，把四个等径短圆晶棒的四个结晶对称棱线由下至上对齐，或把四个等边方锭的四角由下至上对齐，

步骤5，旋紧所有的定位螺丝4，使定位螺丝4夹紧各个等径短圆晶棒或等边方锭，

步骤6，用记号笔从最上端的一个到最下端的一个等径短圆晶棒或等边方锭的外表面上划一直线，称为二次对接线；

步骤7，松开靠近操作者的两列定位螺丝4，使用吸拿工具将第二～至第四个等径短圆晶棒或等边方锭取出，置于工作台上，

步骤8，在第一个等径短圆晶棒或等边方锭的上端抹上粘接剂，使用吸拿工具将第二个等径短圆晶棒或等边方锭放在已经抹上粘接剂的端面上，将二者的二次对接线对齐，

步骤9，在第二个等径短圆晶棒或等边方锭的上端抹上粘接剂，使用吸拿工具将第三个等径短圆晶棒或等边方锭放在已经抹上粘接剂的端面上，将二者的二次对接线对齐，

步骤10，在第三个等径短圆晶棒或等边方锭的上端抹上粘接剂，使用吸拿工具将第四个等径短圆晶棒或等边方锭放在已经抹上粘接剂的端面上，将二者的二次对接线对齐，

步骤11，再次将步骤7时松开的定位螺丝4旋紧，使定位螺丝4夹紧各个等径短圆晶棒或等边方锭，固化8小时后，使用吸拿工具将等长晶圆棒或等长方晶锭取出。

按照本实用新型给出的拼接方法，能够在10分钟内完成四个等径短圆晶棒(或等边方锭)的一次拼接。在确保硅晶锭切断或切方端面误差＜2mm情况下，使四节等径短圆晶棒(或等边方锭)外结晶棱线(或四角)完全对齐，晶向偏差小于2°。

本实用新型中所述的粘接剂可以为本领域惯常使用的任意购入市售粘接剂。

本实用新型所述的等长晶圆棒或等长方晶锭的拼接装置，制造成本极低，是太阳能晶硅片制造过程的理性装置，并且可以产业化复制应用。

以下为一具体实施例：

1、用平板直尺检测等径短圆晶棒(或等边方锭)拼接的两个端面高度，确认偏差≤2mm(又称马蹄切口)为合格。并且按多线切割机的等长度要求，配选相应高度的等径短圆晶棒(或等边方锭)待用。

2、把吸拿工具的聚乙烯气垫25放在拟粘接面上，用力下压压气柄17，使吸拿工具与等径短圆晶棒(或等边方锭)吸紧，确认后，提起从桶口放入桶底中心位置，将同心度检验棒1上的数显游标尺2滑下，将指针从承载对称桶的对称同心度测试空口5进入，读出并且记住此读数，拧动相应的定位螺丝4靠住晶锭，退出数显游标尺2的指针；随后放入第二个，对准等径短圆晶棒(或等边方锭)外四条晶体生长棱线(或四角)，用数显游标尺测出的第一节晶锭的同心度读数值，确定第二个的中心，拧动相应的定位螺丝4靠住晶锭，依次将后面各个等径短圆晶棒(或等边方锭)放入，逐节用数显游标尺2用第一个等径短圆晶棒(或等边方锭)的同心度读数确定第三、四个等径短圆晶棒(或等边方锭)的中心，旋靠相应的定位螺丝4，直至规定长度，用记号笔由上至下划出一条二次对接线记号。之后，除桶底的那节不动外，从上至下又依次将等径短圆晶棒(或等边方锭)取出排放好，按倒序，先桶底的硅晶锭上端面均匀抹好粘接剂，挤出粘接剂中气泡达到均匀平整，再放入第二个，按二次对接线记号对准，再在其上端面平整均匀抹好粘接剂，再放入第三个，对好二次对接线记号，又在上端面平整均匀抹好粘接剂，继续叠放第四个等径短圆晶棒(或等边方锭)，对好二次对接线记号，把所有固定螺丝旋紧，完成全部操作约10分钟，在自然条件下放置8小时，松掉全部定位螺丝，用吸拿工具整体提出，就算多个等径短圆晶棒(或等边方锭)的等长晶锭拼接工作已经全部完成。转为下道工序，进行正常加工。特点是，设备投入低，操作方便，易掌握。尤其是硅晶锭棱线(或角)对准偏度，晶向偏离度均＜2°，将普通四节晶锭拼接成工艺规定的320mm(或410mm)等长晶锭的时间由24小时缩短到8小时，大大提高了功效。

Claims (5)

1.一种等长晶圆棒或等长方晶锭的拼接装置，其特征在于，包括拼接机构及配套的吸拿工具，所述拼接机构包括：

一圆柱形的承载对中桶(3)，其桶体的外表面十字对称的设有四列纵向定位线，所述纵向定位线由若干从上至下等间隔排列的定位螺丝(4)组成，

相邻的两个纵向定位线之间的桶体上设有同心度测试开口(5)，

承载对中桶(3)开口朝上，桶底(6)底面居中设有一个转轴(7)，

转轴(7)穿装在盒式方台(14)正中的通孔内，且转轴(7)与盒式方台(14)保持绝对垂直，

盒式方台(14)上表面设有固定转轴(7)的轴承上密封盖(9)，

转轴(7)位于盒式方台(14)内腔中的轴身上从上至下依次套装有7008C/P4a轴承(10)、7008C/P4b轴承(11)、轴承护套(12)，

轴承护套(12)的下表面与台下压紧轴承盖(13)的上表面抵接，

台下压紧轴承盖(13)和轴承上密封盖(9)的四角各通过一个锁紧螺丝(8)固定连接，

承载对中桶(3)通过转轴(7)与7008C/P4a轴承(10)、7008C/P4b轴承(11)的配合沿转轴(7)纵轴线360°自由转动，

盒式方台(14)上表面的一角设有一同心度确定装置。

2.如权利要求1所述的等长晶圆棒或等长方晶锭的拼接装置，其特征在于，所述同心度确定装置包括：

一检验棒(1)，与盒式方台(14)保持绝对垂直，

检验棒(1)上设有一能沿检验棒(1)上下任意滑动的固定套(15)，所述固定套(15)上设有固定旋钮，所述固定套(15)上还设有一数显游标卡尺(2)。

3.如权利要求2所述的等长晶圆棒或等长方晶锭的拼接装置，其特征在于：检验棒(1)长度为300mm，直径为20mm，检验棒(1)的纵向轴线与承载对中桶(3)的纵向轴线的平行距为155mm，承载对中桶(3)直径为210mm，高度为280mm。

4.如权利要求1所述的等长晶圆棒或等长方晶锭的拼接装置，其特征在于，所述吸拿工具包括：

由侧壁和顶壁构成的吸盘座(23)，其下端开口，顶壁上居中设有一方孔，

顶壁上表面居中设有一小方压力支片(20)，小方压力支片(20)上亦居中设有一方孔，

直提把手(16)通过螺丝(28)固定在吸盘座(23)的顶壁上表面，

吸盘座(23)下端开口处设有聚乙烯吸盘(25)，

聚乙烯吸盘(25)内居中埋设有带埋头螺钉(27)的气垫下夹片(26)，

气垫上夹片(24)穿装在埋头螺钉(27)上，其下表面与聚乙烯吸盘(25)的上表面触接，

埋头螺钉(27)的头部旋装在升降杆(21)的下端，升降杆(21)的下端端面与气垫上夹片(24)的上表面触接，

升降杆(21)为矩形柱体，升降杆(21)位于吸盘座(23)内的杆体上设有反馈梯形弹簧(22)，

升降杆(21)的上端穿出顶壁上居中设置的方孔后，与一连接轴(19)垂直连接，

所述连接轴(19)设置在压气柄(17)的下端，且连接轴(19)的两端由轴销(18)锁住。

5.如权利要求4所述的等长晶圆棒或等长方晶锭的拼接装置，其特征在于：压气柄(17)压点的R1-1支拱为90mm，R2-1支拱为135mm。

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