[发明专利]一种单晶硅棒抗拉强度的检测装置及其方法

说明书

本发明公开了一种单晶硅棒抗拉强度的检测装置及其方法，包括两个夹具、四个石墨卡瓣和两个拉力机拉头；每个夹具通过两片对称的夹具框抱合后四周固定而成；夹具框内壁设有用于放置石墨卡瓣的凹槽；石墨卡瓣两个为一组，抱合于对应夹具的凹槽内；石墨卡瓣的内壁设有卡合单晶硅棒端部的凹槽；单晶硅棒由两端凸起的硅棒端部以及中部的硅棒测试段所组成；待测试的单晶硅棒位于两侧的夹具之间，两端的硅棒端部分别卡合于两侧的夹具内；夹具远离单晶硅棒的端部，分别与对应的拉力机拉头固定连接，通过两个拉力机拉头施加的水平拉力，拉动两个夹具朝着水平相反方向移动，直至将单晶硅棒的硅棒测试段拉断。

技术领域

本发明属于单晶硅检测领域，具体涉及一种单晶硅棒抗拉强度的检测装置及其方法。

背景技术

随着单晶行业的发展，大热场大投料量已成为行业发展趋势，晶棒的拉制长度也随之增加，这就要求籽晶所承受的拉力越来越大，而籽晶也属单晶硅棒，其检测抗拉强度受到多个因素的影响，且目前并无成熟有效的检测方法，多依靠经验。拉晶过程中晶棒重量一旦超过籽晶所能承受的极限拉力，籽晶将会断裂晶棒掉落后将会发生严重的安全事故。但是，目前并无成熟有效的单晶硅棒抗拉强度检测装置和方法。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种实现对不同直径的单晶硅棒抗拉强度的准确检测的装置和方法，能够有效避免因晶棒重量超出籽晶极限拉力后断裂而发生事故。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种单晶硅棒抗拉强度的检测装置，包括两个夹具、四个石墨卡瓣和两个拉力机拉头；

每个夹具通过两片对称的夹具框抱合后四周固定而成；夹具框内壁设有用于放置石墨卡瓣的凹槽；

所述石墨卡瓣两个为一组，抱合于对应夹具的凹槽内；所述石墨卡瓣的内壁设有卡合单晶硅棒端部的凹槽；

所述单晶硅棒由两端凸起的硅棒端部以及中部的硅棒测试段所组成；待测试的单晶硅棒位于两侧的夹具之间，两端的硅棒端部分别卡合于两侧的夹具内；

所述夹具远离单晶硅棒的端部，分别与对应的拉力机拉头固定连接，通过两个拉力机拉头施加的水平拉力，拉动两个夹具朝着水平相反方向移动，直至将单晶硅棒的硅棒测试段拉断。

具体地，所述夹具框的四个边角处分别设有固定块，两个夹具框抱合后，通过固定螺栓贯穿固定块后进行固定。

两个石墨卡瓣抱合后为圆台锥形状，所述凹槽与石墨卡瓣相匹配，长度大于石墨卡瓣；所述石墨卡瓣的侧壁与凹槽内壁相贴合，并能够在凹槽内前后移动，提供一个缓冲空间。

优选地，所述单晶硅棒的两端硅棒端部同样为圆台锥形状，并能够在石墨卡瓣的凹槽内沿纵向转动。单晶硅材料的拉拔试样，为脆性材料韧性较差，无法使用传统挤压式固定方法，通过将受力面设计为锥面可有效模拟实际生产状态下的真实受力状态。

具体地，夹具远离单晶硅棒的端部设有安装柱，另一端设有用于硅棒测试段穿过的圆孔；所述拉力机拉头的自由端设有一外凸的卡快，安装柱上对应设置有卡槽，卡快卡入安装柱的卡槽后，通过安装螺栓穿过固定，实现拉力机拉头与夹具端部的固定。

优选地，所述石墨卡瓣内的凹槽与硅棒端部锥面相同，均为25-30°；石墨卡瓣外壁锥面为30°。

进一步地，本发明还提供采用上述装置测定单晶硅棒抗拉强度的方法，包括如下步骤：

(1)机台准备，确保夹具两端同心度≤0.02mm；

(2)将待检测的单晶硅棒加工成具有两端凸起的硅棒端部以及中部的硅棒测试段，然后根据硅棒端部选择相匹配的石墨卡瓣；先将石墨卡瓣放入对应夹具框的凹槽内，并与凹槽后端接触，然后再将硅棒端部卡入石墨卡瓣内；