本實用新型涉及石英玻璃坩堝的生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于生產(chǎn)石英玻璃坩堝的設(shè)備。

背景技術(shù)：

石英玻璃坩堝是太陽能晶硅生產(chǎn)過程中不可替代的關(guān)鍵消耗品，而硅單晶棒是制造太陽能電池的母材，半導(dǎo)體級單晶棒是制造芯片的基材，因此，石英玻璃坩堝產(chǎn)業(yè)是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的龍頭產(chǎn)業(yè)。隨著我國電子行業(yè)的飛速發(fā)展，電子、冶金、航天等工業(yè)部門都在大量引進單晶硅拉制設(shè)備和集成電路生產(chǎn)線，由此石英玻璃坩堝的需求量與日俱增。

傳統(tǒng)的石英玻璃坩堝的生產(chǎn)工藝為：將高純石英粉分批緩慢裝入到可任意傾動角度的旋轉(zhuǎn)著的模具內(nèi)，利用離心力和成型棒使其成坩堝狀；之后將已成形的粉態(tài)坩堝隨著模具的旋轉(zhuǎn)裝置移動到熔制室內(nèi)，把電極插入到模具內(nèi)通電起弧熔融成石英玻璃；之后將制成的石英玻璃坩堝和模具移動到熔制室外冷卻；最后把冷卻后的石英玻璃坩堝從模具中取出，清理模具，然后加料、成形進行下一個坩堝的制作。

從實際生產(chǎn)的情況來看，利用傳統(tǒng)的生產(chǎn)石英玻璃坩堝的設(shè)備來生產(chǎn)石英玻璃坩堝時，坩堝熔制環(huán)節(jié)停歇的時間較長，導(dǎo)致生產(chǎn)效率較低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對利用傳統(tǒng)的生產(chǎn)石英玻璃坩堝的設(shè)備來生產(chǎn)石英玻璃坩堝時的生產(chǎn)效率較低的問題，提供一種能夠提高生產(chǎn)效率的用于生產(chǎn)石英玻璃坩堝的設(shè)備。

一種用于生產(chǎn)石英玻璃坩堝的設(shè)備，包括：

模具單元和用以操控所述模具單元的操控單元；

所述操控單元設(shè)置有：

成形區(qū)，在所述成形區(qū)對所述模具單元中的石英粉末進行成形，以形成粉態(tài)坩堝；所述成形區(qū)包括第一子成形區(qū)和第二子成形區(qū)；

以及熔制區(qū)，在所述熔制區(qū)對所述粉態(tài)坩堝進行熔制；

所述模具單元包括：

第一模具，可在所述第一子成形區(qū)和所述熔制區(qū)之間移動；

以及第二模具，可在所述第二子成形區(qū)和所述熔制區(qū)之間移動。

上述用于生產(chǎn)石英玻璃坩堝的設(shè)備中，當?shù)谝荒＞咴诘谝蛔映尚螀^(qū)對石英粉末進行成形時，可在熔制區(qū)對第二模具內(nèi)的粉態(tài)坩堝進行熔制，之后將第二模具移出熔制區(qū)進行冷卻、取坩堝的作業(yè)，以及加料、成形下一個粉態(tài)坩堝的準備工作，而將第一模具移動至熔制區(qū)內(nèi)，以對第一模具內(nèi)的粉態(tài)坩堝進行熔制。如此循環(huán)往復(fù)作業(yè)，實現(xiàn)連續(xù)式生產(chǎn)坩堝，從而能夠提高生產(chǎn)效率。

在其中一個實施例中，所述第一子成形區(qū)和所述第二子成形區(qū)對稱分布于所述熔制區(qū)的兩側(cè)。

在其中一個實施例中，所述第一模具和所述第二模具可同步移動。

在其中一個實施例中，所述操控單元包括位于所述熔制區(qū)的熔制室和位于所述熔制室內(nèi)的熔融裝置。

在其中一個實施例中，所述熔融裝置包括電極結(jié)構(gòu)，所述電極結(jié)構(gòu)包括若干個用以產(chǎn)生電弧的電極。

在其中一個實施例中，所述操控單元還包括可驅(qū)動所述第一模具或者所述第二模具旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)裝置、以及使所述第一模具或者所述第二模具的角度傾斜的角度傾動裝置，所述角度傾動裝置與所述旋轉(zhuǎn)裝置固定連接。

在其中一個實施例中，所述操控單元還包括位于所述熔制區(qū)與所述成形區(qū)之間的導(dǎo)向機構(gòu)，所述第一模具或者所述第二模具可沿所述導(dǎo)向機構(gòu)移動。

在其中一個實施例中，所述操控單元還包括用于驅(qū)動所述第一模具或者所述第二模具沿所述導(dǎo)向機構(gòu)移動的移動機構(gòu)。

在其中一個實施例中，所述成形區(qū)還包括第三子成形區(qū)，所述模具單元還包括第三模具，所述第三模具可在所述第三子成形區(qū)和所述熔制區(qū)之間移動。

在其中一個實施例中，所述第一子成形區(qū)、所述第二子成形區(qū)以及所述第三成形區(qū)均勻分布在所述熔制區(qū)對所述粉態(tài)坩堝進行熔制的一側(cè)周圍。

附圖說明

圖1為一實施方式的用于生產(chǎn)石英玻璃坩堝的設(shè)備的第一狀態(tài)的正視圖；

圖2為一實施方式的用于生產(chǎn)石英玻璃坩堝的設(shè)備的第一狀態(tài)的俯視圖；

圖3為一實施方式的用于生產(chǎn)石英玻璃坩堝的設(shè)備的第二狀態(tài)的正視圖；

圖4為一實施方式的用于生產(chǎn)石英玻璃坩堝的設(shè)備的第二狀態(tài)的俯視圖。

具體實施方式

為使本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本實用新型。但是本實用新型能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本實用新型內(nèi)涵的情況下做類似改進，因此本實用新型不受下面公開的具體實施例的限制。

請參見圖1～圖4，一實施方式的用于生產(chǎn)石英玻璃坩堝的設(shè)備100包括模具單元110和用以操控模具單元110的操控單元。

操控單元設(shè)置有成形區(qū)120和熔制區(qū)130。在成形區(qū)120對模具單元110中的石英粉末進行成形，以形成粉態(tài)坩堝。此外，還可以在成形區(qū)120進行加料作業(yè)，以及對熔制后的坩堝進行冷卻、取坩堝作業(yè)。在熔制區(qū)130對粉態(tài)坩堝進行熔制。成形區(qū)120包括第一子成形區(qū)121和第二子成形區(qū)122。

在前述實施方式的基礎(chǔ)上，第一子成形區(qū)121與第二子成形區(qū)122分布在如圖2中熔制區(qū)130的左右兩側(cè)，因此，第一子成形區(qū)121、熔制區(qū)130以及第二子成形區(qū)122分布于同一直線上。

在前述實施方式的基礎(chǔ)上，模具單元110用以成形石英玻璃坩堝。更具體地，模具單元110包括第一模具111和第二模具112。其中，第一模具111可在第一子成形區(qū)121和熔制區(qū)130之間移動。第二模具112可在第二子成形區(qū)122 和熔制區(qū)130之間移動。

在前述實施方式的基礎(chǔ)上，操控單元包括位于熔制區(qū)130的熔制室131和位于熔制室131內(nèi)的熔融裝置132。

在前述實施方式的基礎(chǔ)上，熔融裝置132包括電極結(jié)構(gòu)133。具體地，電極結(jié)構(gòu)133可包括3個用以產(chǎn)生電弧的電極。3相交流電流過3個電極，在電極之間形成等離子電弧。移動至熔制區(qū)130的粉態(tài)坩堝通過電弧放電加熱和熔化，生產(chǎn)出石英玻璃坩堝。當然，電極的個數(shù)不限于此，可以為3個以上，具體可以根據(jù)實際使用需求進行設(shè)置。

在前述實施方式的用于生產(chǎn)石英玻璃坩堝的設(shè)備100中，第一模具111和第二模具112可同步移動。如前所述，第一子成形區(qū)121、熔制區(qū)130以及第二子成形區(qū)122分布于同一直線上，因此，將第一模具111和第二模具112固定連接，二者之間的距離保持不變，可同時往左或者往右移動。因此，在該實施方式的用于生產(chǎn)石英玻璃坩堝的設(shè)備100中，只使用一套動力工具即可同時控制第一模具111和第二模具112移動。

當?shù)谝荒＞?11或者第二模具112移動至熔制區(qū)130時，電極結(jié)構(gòu)133與第一模具111或者第二模具112的位置相對，如圖1和圖3所示。

在前述實施方式的基礎(chǔ)上，操控單元還包括可驅(qū)動第一模具111或者第二模具112旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)裝置140、以及使第一模具111或者第二模具112的角度傾斜的角度傾動裝置150。角度傾動裝置150與旋轉(zhuǎn)裝置140固定連接。旋轉(zhuǎn)裝置 140、角度傾動裝置150與第一模具111或者第二模具112同步移動。

在前述實施方式的基礎(chǔ)上，操控單元還包括位于熔制區(qū)130與成形區(qū)120 之間的導(dǎo)向機構(gòu)160。第一模具111或者第二模具112可沿導(dǎo)向機構(gòu)160移動。本實施方式的導(dǎo)向機構(gòu)160為導(dǎo)軌。當然，導(dǎo)向機構(gòu)160不以此為限，還可以為滾輪等其他元件。

此外，在前述實施方式的基礎(chǔ)上，操控單元還包括用于驅(qū)動第一模具111 或者第二模具112沿導(dǎo)向機構(gòu)160移動的移動機構(gòu)(未圖示)。

下面以生產(chǎn)小尺寸的石英玻璃坩堝為例，結(jié)合石英玻璃坩堝的生產(chǎn)工藝來對本實施方式的用于生產(chǎn)石英玻璃坩堝的設(shè)備100進行進一步的說明。其中，冷卻、取坩堝和加料、成形的時間之和與熔制時間基本相等。

如圖1和圖2所示，此時用于生產(chǎn)石英玻璃坩堝的設(shè)備100處于第一狀態(tài)，即，第一模具111位于熔制區(qū)130，第二模具112位于第二子成形區(qū)122。此時，在熔制區(qū)130對第一模具111內(nèi)的粉態(tài)坩堝進行熔制，同時，第二模具112在第二子成形區(qū)122對石英粉末進行加料、成形作業(yè)。

位于熔制區(qū)130的第一模具111內(nèi)的粉態(tài)坩堝完成熔制之后，位于第二子成形區(qū)122的第二模具112也恰好完成了加料、成形作業(yè)。之后利用移動機構(gòu)將第一模具111和第二模具112沿導(dǎo)向機構(gòu)160同時向左移動，直至將第一模具 111和第二模具112分別移動至第一子成形區(qū)121和熔制區(qū)130，如圖3和圖4 所示。

此時，在第一子成形區(qū)121對第一模具111內(nèi)的坩堝進行冷卻，之后進行取坩堝作業(yè)，以及加料、成形下一個粉態(tài)坩堝的準備工作。與此同時，在熔制區(qū)130對第二模具112內(nèi)的粉態(tài)坩堝進行熔制。

當位于熔制區(qū)130的第二模具112內(nèi)的粉態(tài)坩堝完成熔制之后，位于第一子成形區(qū)121的第一模具111也恰好完成了加料、成形作業(yè)。之后再利用移動機構(gòu)將第一模具111和第二模具112沿導(dǎo)向機構(gòu)160同時向右移動，直至將第一模具111和第二模具112分別移動至熔制區(qū)130和第二子成形區(qū)122，如圖1和圖2所示。

之后重復(fù)上述作業(yè)步驟，用于生產(chǎn)石英玻璃坩堝的設(shè)備100經(jīng)過調(diào)試后，這個作業(yè)步驟的自動化的，如此循環(huán)往復(fù)作業(yè)，使熔制區(qū)的熔融裝置一直保持工作狀態(tài)，實現(xiàn)連續(xù)式生產(chǎn)坩堝，操作人員也不會處于等待狀態(tài)，從而能夠提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。

此外，本實用新型的用于生產(chǎn)石英玻璃坩堝的設(shè)備不限于上述實施方式，當生產(chǎn)大尺寸的石英玻璃坩堝時，冷卻、取坩堝和加料、成形的時間之和就大于熔制的時間，因此還可以根據(jù)上述時間再增加一套或者一套以上的模具以及相應(yīng)的子成形區(qū)。

在前述實施方式的基礎(chǔ)上，成形區(qū)還包括第三子成形區(qū)，模具單元還包括第三模具。第三模具可在第三子成形區(qū)和熔制區(qū)之間移動。第一子成形區(qū)、第二子成形區(qū)以及第三子成形區(qū)均勻分布在熔制區(qū)對粉態(tài)坩堝進行熔制的一側(cè)周圍。例如，第一子成形區(qū)、第二子成形區(qū)以及第三子成形區(qū)均勻分布在熔制區(qū)設(shè)置有熔融裝置的左側(cè)、前方和右側(cè)。

在前述實施方式的基礎(chǔ)上，第一模具、第二模具和第三模具依次輪流移動至熔制區(qū)對粉態(tài)坩堝進行熔制，循環(huán)往復(fù)作業(yè)，使熔制區(qū)的熔融裝置一直保持工作狀態(tài)，實現(xiàn)連續(xù)式生產(chǎn)坩堝，從而能夠提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。

以上所述實施例的各技術(shù)特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術(shù)特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當認為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對實用新型專利范圍的限制。應(yīng)當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準。