專利名稱：硅芯棒組件和多晶硅還原爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及多晶硅生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于多晶硅還原爐的硅芯棒組件及具有該硅芯棒組件的多晶硅還原爐。
背景技術(shù)：
制造多晶硅方法包括公知的西門子法，這種方法中，通常采用的還原爐由爐底和爐體組成反應(yīng)室，爐底由冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行冷卻；鐘罩型的爐體具有冷卻水夾套，爐體坐落在爐底上。在爐底上還設(shè)置有多對(duì)電極和安裝在電極上的用于沉積多晶硅的硅芯棒。硅芯棒是由兩根長度約2 3米的立棒和連接兩根立棒長度約為25 30cm的一根橫
棒為一組，可統(tǒng)稱為一組“硅芯棒組件”，兩根立棒分別安裝在爐底的石墨電極上，一對(duì)石墨電極上安裝一組娃芯棒組件。在工藝過程中，通電利用電阻加熱將硅棒的溫度加熱到約110(Tll50°C，并將氯硅燒氣體和氫氣構(gòu)成的混合氣體作為原料氣體導(dǎo)入還原爐內(nèi)，使原料氣體與加熱后的娃芯棒接觸而在硅芯棒上析出多晶硅。析出多晶硅的硅芯棒可以稱為“硅棒”。然而，現(xiàn)有技術(shù)中，是把硅芯棒組件的橫梁用鑰絲綁在硅芯棒組件的立棒上，因此，在工藝過程初期，由于還原爐內(nèi)氣體流動(dòng)，橫棒與立棒之間有易松脫的問題；而在硅棒長粗后，鑰絲被埋在硅棒里，在取下硅棒后并進(jìn)行切割后，需要把含有鑰絲部分的硅塊另行回收處理，這樣嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)率。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的為提供一種硅芯棒組件，以解決現(xiàn)有技術(shù)的硅芯棒組件的橫棒與立棒之間易松脫，并影響多晶硅產(chǎn)品質(zhì)量及產(chǎn)率的技術(shù)問題。本實(shí)用新型的另一目的為提供一種具有本實(shí)用新型硅芯棒組件的多晶硅還原爐。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種硅芯棒組件，用以設(shè)置在多晶硅還原爐中沉積多晶硅，該硅芯棒組件包括豎立安裝的兩根立棒和連接所述兩根立棒的一根橫棒，所述橫棒的兩端分別榫接在所述兩根立棒的頂端。本實(shí)用新型的硅芯棒組件，優(yōu)選的，在所述橫棒的兩端形成有榫頭，在所述立棒上開設(shè)與所述榫頭配合的榫槽，所述立棒與所述橫棒的直徑相同，所述榫頭的長度等于所述立棒的直徑。本實(shí)用新型的硅芯棒組件，優(yōu)選的，所述榫頭的外側(cè)具有堵頭本實(shí)用新型的硅芯棒組件，優(yōu)選的，所述榫頭和所述榫槽的橫截面均為矩形。本實(shí)用新型的硅芯棒組件，優(yōu)選的，所述榫槽的寬度為所述立棒直徑的三分之一，所述榫頭的寬度為所述橫棒的直徑的三分之一。本實(shí)用新型的硅芯棒組件，優(yōu)選的，所述榫槽的深度為所述立棒直徑的三分之二至四分之三。[0015]本實(shí)用新型的硅芯棒組件，優(yōu)選的，所述立棒的直徑為7毫米，所述榫槽的深度為5毫米。本實(shí)用新型的硅芯棒組件，優(yōu)選的，所述榫槽和所述榫頭的截面均為直角梯形。本實(shí)用新型的硅芯棒組件，優(yōu)選的，所述榫槽和所述榫頭的截面均為等腰梯形，所述梯形的側(cè)邊與底邊所成的角度大于90且小于等于95度，所述榫槽的深度為所述立棒直徑的三分之二至四分之三。一種多晶硅還原爐，所述多晶硅還原爐的每一對(duì)電極上安裝一組本實(shí)用新型的硅芯棒組件。本實(shí)用新型的有益效果在于，本實(shí)用新型的硅芯棒組件，具有連接牢固可靠，接觸好，而且安裝快捷的優(yōu)點(diǎn)?？朔爽F(xiàn)有技術(shù)中存在的橫棒與立棒之間易松脫的問題；而且本 實(shí)用新型的硅芯棒組件，不再依靠鑰絲進(jìn)行連接，因此在硅棒長粗后，不會(huì)有影響多晶硅質(zhì)量與產(chǎn)率的成分埋在硅棒里，在取下硅棒后，不需要再對(duì)部分硅塊另行回收處理，因而提高了產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)率，簡化了工藝過程。

圖I為本實(shí)用新型的硅芯棒組件的示意圖。圖2是本實(shí)用新型第一實(shí)施例的硅芯棒組件中立棒的榫槽的軸測圖。圖3是本實(shí)用新型第一實(shí)施例的硅芯棒組件中橫棒的主視圖。圖4是圖3的A-A剖視圖。圖5是本實(shí)用新型第二實(shí)施例的硅芯棒組件中立棒的榫槽的軸測圖。圖6是本實(shí)用新型第二實(shí)施例的硅芯棒組件中橫棒的主視圖。圖7是圖6的B-B剖視圖。
具體實(shí)施方式
體現(xiàn)本實(shí)用新型特征與優(yōu)點(diǎn)的典型實(shí)施例將在以下的說明中詳細(xì)敘述。應(yīng)理解的是本實(shí)用新型能夠在不同的實(shí)施例上具有各種的變化，其皆不脫離本實(shí)用新型的范圍，且其中的說明及附圖在本質(zhì)上是當(dāng)作說明之用，而非用以限制本實(shí)用新型。本實(shí)用新型實(shí)施例的多晶硅還原爐，具有本實(shí)用新型實(shí)施例的硅芯棒組件，即在多晶硅還原爐的每一對(duì)電極上安裝一組本實(shí)用新型實(shí)施例的硅芯棒組件，以在硅芯棒組件上沉積多晶硅。其中的電極，優(yōu)選的為石墨電極。下面具體介紹本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的硅芯棒組件。如圖I所示，本實(shí)用新型實(shí)施例的硅芯棒組件，包括兩根立棒I和一根橫棒2，立棒I豎立安裝在多晶硅還原爐的電極上，橫棒2榫接在兩根立棒I的頂端，至于橫棒2和立棒I之間的榫接的具體形式，既可以是在立棒I上形成榫頭，并在橫棒2上開設(shè)榫槽或者榫目艮，也可以是在立棒I上形成榫頭，在橫棒2上開設(shè)榫槽或者榫眼，將榫頭插入榫槽或者榫眼進(jìn)行榫接。優(yōu)選的，橫棒2的直徑等于立棒I的直徑，并且是在立棒I上開設(shè)榫槽13，在橫棒2上形成榫頭23的方式進(jìn)行榫接，以下介紹此種形式的兩個(gè)具體實(shí)施例。第一實(shí)施例[0033]本實(shí)施例中，榫槽13和榫頭23的橫截面均為矩形。如圖I-圖4所示，本實(shí)用新型第一實(shí)施例的硅芯棒組件，其中在立棒I的上端中間開設(shè)有榫槽13，榫槽13是一個(gè)通槽，在立棒I的徑向上的一端延伸至徑向上的另一端，榫槽13包括和立棒I的軸線垂直的底平面131和兩個(gè)與底平面131相垂直的側(cè)平面132、133。如圖3所示，橫棒2的兩端均形成有榫頭23和堵頭21，其中榫頭23有和榫槽13相配合的底平面231和兩個(gè)與底平面231相垂直的側(cè)平面232、233，側(cè)平面232、233和榫槽13的側(cè)平面132、133相配合。如圖2所示，榫槽13的底平面是由對(duì)稱的兩平行弦和它們所夾的圓弧組成的，兩平行弦間的距離，也即兩側(cè)平面132、133之間的距離，或者稱榫槽13的寬度約為立棒I直 徑的三分之一；側(cè)平面131、132的高度，也即榫槽13的深度(或者稱高度)約為硅芯棒直徑的2/3 3/4，榫槽13的深度等于榫頭23的側(cè)平面232、233的高度(圖3中的上下方向)；另夕卜，榫頭23的長度(圖3中的左右方向)等于或約等于立棒I的直徑長度。以直徑均為7mm的立棒I與橫棒2為例，簡述一下本實(shí)用新型的硅芯棒組件的加工步驟，首先加工立棒I的榫槽13，將作為立棒I的硅芯棒的一端切出一個(gè)與其軸線垂直的端平面，對(duì)加工方法沒有限制，可采用銑床銑、線鋸切割或激光切割；如圖2所示，加工時(shí)，先在上述切出的端平面畫出任意一條直徑，在該直徑兩旁
I.Imm處分別作與上述直徑平行的兩條弦，這兩條弦也就是完成后的榫槽13的榫緣12與側(cè)平面132、133的交線，從這兩條弦沿著與立棒I軸線平行的方向切割，切割的深度為5mm，得到側(cè)平面132、133和底面131，這樣得到的榫槽13的寬度為2. 2mm，深度為5mm。接下來加工橫棒2的榫頭23，可由多晶硅還原爐的一對(duì)電極間的距離確定橫棒2的長度，例如，一對(duì)電極間距離(兩電極的軸線間的距離)為30cm，堵頭的長度為3mm，榫頭23的長度等于立棒I的直徑，如圖3、圖4所示，那么橫棒長度可以為30cm+0. 7cm+0. 3X2=31. 3cm，加工榫頭23同樣可以采用銑床銑、線鋸切割或激光切割；先后加工出兩個(gè)平行的側(cè)平面232、233和底面231，側(cè)平面232、233的高度為5mm，側(cè)平面232,233的長度為7mm，底面231到榫頭23頂部為5. 29mm。在安裝多晶硅還原爐時(shí)，安裝每一對(duì)電極時(shí)，先把兩立棒I安裝好，再把橫棒2的兩端榫頭23分別對(duì)準(zhǔn)兩立棒I上端的榫槽13，將榫頭23壓進(jìn)榫槽13，完成一組硅芯棒組件的安裝。全部安裝好后既可以開爐生產(chǎn)多晶硅。第二實(shí)施例如圖5-圖7所不,本實(shí)施例中，與第一實(shí)施例不同的是,榫槽13和榫頭23的橫截面均為梯形。所述梯形既可為等腰梯形，也可為直角梯形。如圖4所示，本實(shí)施例中，榫槽13也是一個(gè)通槽。如圖4所示，立棒I上端的榫槽13的底平面131仍是由對(duì)稱的兩平行弦和它們所夾的圓弧組成的，榫槽13的底平面131的這兩平行弦間的距離約為立棒I直徑的三分之一，也即榫槽131的底部寬度為立棒I直徑的三分之一；兩個(gè)側(cè)平面132、133與底平面131相交的角度大于90度且小于等于95度；榫槽13的深度，也就是底平面131與榫緣12之間的距離，為立棒I的直徑的2/3 3/4 ；如圖6所示，榫頭23的側(cè)平面232、233與底平面231相交的角度和榫槽13的側(cè)平面132、133與底平面131相交的角度相等，榫頭23的底面231的寬度與榫槽13的底面131的寬度相同。加工時(shí)，如第一實(shí)施例的加工方法不同的是，在端平面畫出任意一條直徑后，在該直徑兩旁I. 2mm處分別作與上述直徑平行的兩條弦，從這兩條弦分別向內(nèi)沿著與立棒I的軸線成5°夾角的方向切割，切割的深度為5mm，得到側(cè)面榫槽13的側(cè)平面132、133和底面131。加工橫棒2的榫頭23時(shí)，確定橫棒2長度的方法與第一實(shí)施例相同，加工榫頭23同樣可以采用銑床銑、線鋸切割或激光切割；榫頭的長度為7mm，加工出兩個(gè)夾角均為5°的側(cè)平面232、232，側(cè)面的高度為5mm，側(cè)面的長度為7mm，底平面231到榫頭23頂部為5. 29mm。本實(shí)施例的硅芯棒組件的安裝方法與第一實(shí)施例相同，不再贅述。本實(shí)用新型上述兩實(shí)施例的硅芯棒組件，具有連接牢固可靠，接觸好，而且安裝快捷的優(yōu)點(diǎn)?？朔爽F(xiàn)有技術(shù)硅芯棒組件存在的橫棒2與立棒I之間易松脫的問題；而且本實(shí)用新型的硅芯棒組件，不再依靠鑰絲對(duì)立棒I與橫棒2進(jìn)行連接，因此在硅棒長粗后，不會(huì)有影響多晶硅質(zhì)量與產(chǎn)率的成分埋在硅棒里，在取下硅棒后，不需要再對(duì)部分硅塊另行 回收處理，因而提高了產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)率，簡化了工藝過程。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識(shí)到在不脫離本實(shí)用新型所附的權(quán)利要求所揭示的本實(shí)用新型的范圍和精神的情況下所作的更動(dòng)與潤飾，均屬本實(shí)用新型的權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種硅芯棒組件，用以設(shè)置在多晶硅還原爐中沉積多晶硅，其特征在于，該硅芯棒組件包括豎立安裝的兩根立棒和連接所述兩根立棒的一根橫棒，所述橫棒的兩端分別榫接在所述兩根立棒的頂端。
2.如權(quán)利要求I所述的硅芯棒組件，其特征在于，在所述橫棒的兩端形成有榫頭，在所述立棒上開設(shè)與所述榫頭配合的榫槽，所述立棒與所述橫棒的直徑相同，所述榫頭的長度等于所述立棒的直徑。
3.如權(quán)利要求2所述的硅芯棒組件，其特征在于，所述榫頭的外側(cè)具有堵頭。
4.如權(quán)利要求3所述的硅芯棒組件，其特征在于，所述榫頭和所述榫槽的橫截面均為矩形。
5.如權(quán)利要求4所述的硅芯棒組件，其特征在于，所述榫槽的寬度為所述立棒直徑的三分之一，所述榫頭的寬度為所述橫棒的直徑的三分之一。
6.如權(quán)利要求5所述的硅芯棒組件，其特征在于，所述榫槽的深度為所述立棒直徑的三分之二至四分之三。
7.如權(quán)利要求6所述的硅芯棒組件，其特征在于，所述立棒的直徑為7毫米，所述榫槽的深度為5毫米。
8.如權(quán)利要求3所述的硅芯棒組件，其特征在于，所述榫槽和所述榫頭的截面均為直角 梯形。
9.如權(quán)利要求3所述的硅芯棒組件，其特征在于，所述榫槽和所述榫頭的截面均為等腰梯形，所述梯形的側(cè)邊與底邊所成的角度大于90且小于等于95度，所述榫槽的深度為所述立棒直徑的三分之二至四分之三。
10.一種多晶硅還原爐，其特征在于，所述多晶硅還原爐的每一對(duì)電極上安裝一組權(quán)利要求1-9任一所述的娃芯棒組件。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種硅芯棒組件及一種多晶硅還原爐，該硅芯棒組件用以設(shè)置在多晶硅還原爐中沉積多晶硅，該硅芯棒組件包括豎立安裝的兩根立棒和連接所述兩根立棒的一根橫棒，所述橫棒的兩端分別榫接在所述兩根立棒的頂端。本實(shí)用新型的硅芯棒組件，連接牢固可靠，接觸好，而且安裝快捷。
文檔編號(hào)C01B33/035GK202766303SQ20122042756
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月27日
發(fā)明者倪海江, 潘宏啟, 李海軍, 陳文明, 陳其順 申請人:包頭市山晟新能源有限責(zé)任公司