[发明专利]铸棒形成用铸模、铸造装置和铸棒的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于制造铸棒的铸模和铸造装置以及铸棒的制造方法。

背景技术

近年来，在各种器件的制造中，广泛采纳了薄膜形成技术。例如，在太阳能电池和锂离子电池中，尝试使用硅薄膜。这样的薄膜的使用不仅从器件的高性能化和小型化的角度来考虑是重要的，而且从资源保护、降低电力消耗这样的保持地球环境的角度来考虑也是重要的。因此，要求薄膜形成的生产率和稳定性提高和低成本化。

薄膜的生产率的提高需要长时间连续成膜技术，就真空蒸镀而言，要求向蒸发源连续供给薄膜形成材料。但是，薄膜形成材料的连续供给有可能招致蒸镀源的温度和蒸发速度的变动而使薄膜形成的稳定性降低。

另一方面，为了抑制与薄膜形成材料的连续供给相伴的蒸镀源的温度变动，已知有如下方法：预先使薄膜形成材料熔融，以液滴的状态供给到蒸镀源。在这样的供给方法中，为了容易熔融材料，使用截面积小且长度相对于直径或宽度的比值大的材料是有利的。具体来说，薄膜形成材料，优选是其宽度(或直径)为30～100mm左右且长度H相对于宽度(或直径)D的比值(H/D)为10～30左右的棒状件。

作为将硅等的薄膜形成材料制造成为棒状件的方法，铸造法是有效的。

但是，例如，硅由于在室温下的固相的密度比在凝固点附近的液相的密度小，因此因凝固而膨胀。因此，具有：铸造出的硅变得不能从铸模拔出这样的不良情况、和由于凝固时的应力而使铸模破损这样的不良情况。另外，铸件为棒状件(铸棒)，与其纵向正交的方向(径向)的强度不大，因此即使避免了铸模的破损，也会有硅铸棒在铸模中破损这样的不良情况。

另一方面，在专利文献1中，提出了如下铸模：为多晶硅锭铸造用的一体型铸模，在侧壁设置了规定的上方扩大锥度。另外，在专利文献2、3和4中记载有硅铸造用的组装型铸模。

另外，在专利文献5中公开了包括可动铸模的连铸用模，所述可动铸模包括可移动的单元和固定在支架上的固定单元，可移动的单元的分割端面被形成为与它们的移动方向平行。

另外，在专利文献6中，公开了可以通过沿铸造截面的径向配置的流体压力缸进行内径的调整的可调整的铸模。

但是，专利文献1中记载的一体型铸模，其特征是，增加铸锭的底面积，减小高度。因此，不适于铸棒的制造。另外，一体型的铸模，通常，在铸件取出时，必须破坏铸模。因此，不能进行铸模的再利用，难以降低铸件的制造成本。

另一方面，专利文献2～4中记载的组装型铸模，在铸件取出时可以不用破坏铸模。但是，由于铸模反复受到与凝固时的膨胀相伴的应力，因此固定铸模的构件等容易产生破损，重复再利用较困难。而且，专利文献2～4中记载的组装型铸模，都不是考虑铸棒的制造的铸模，在使用如硅那样在凝固时膨胀的材料制造铸棒的情况下，有可能铸棒在铸模中破损而使成品率降低。

在专利文献5和6中记载的铸模都是连铸用的。另外，这些连铸用铸模，为了保证一边冷却熔液一边让熔液连续通过的铸模和伴随着冷却而收缩的铸坯的接触，只不过是在铸模中设置了用于使其直径变化的机构。这样的连铸用铸模不适用于如上述那样的相对于宽度(直径)而言长度大的铸棒的制造。

专利文献1：日本特开平10-190025号公报

专利文献2：日本特开昭62-108515号公报

专利文献3：日本特开平10-182285号公报

专利文献4：国际公开第2005/073129号公开小册子

专利文献5：日本特开平1-218741号公报

专利文献6：日本特开平4-200845号公报

发明内容

本发明的目的是解决上述课题，提供一种在制造由凝固时膨胀的材料形成的铸棒时能够反复使用，并且可以提高铸棒的制造效率和成品率的铸棒形成用铸模和使用该铸模的铸造装置。

另外，本发明的另一目的是提供一种铸棒的铸造方法，其用于高效率地制造由凝固时膨胀的材料形成的铸棒。

本发明的铸棒形成用铸模，其特征在于，具备模块组件(segment assembly)和紧固单元，该模块组件并列排列有多个柱状的模块(segment)，具有多个沿上述模块的纵向延伸的型腔，该紧固单元在与上述模块的纵向正交的方向紧固上述模块组件，上述多个模块分别具有1处以上的形成上述型腔的周面的一部分的型腔形成部，上述型腔通过2个以上的上述模块的组合来形成，上述多个模块中的至少一个模块具有2处以上的上述型腔形成部。

该铸棒形成用铸模具备多个型腔。因此，可以一次铸造多个铸棒，可以提高制造效率。