本發(fā)明涉及材料破碎領(lǐng)域，尤其是一種不規(guī)則半導(dǎo)體材料破碎裝置。

背景技術(shù)：

用于制造半導(dǎo)體設(shè)備的硅晶元通常使用如下方法制成：通過西門子法生成多晶硅塊，將多晶硅塊破碎成小塊，然后以破碎得到的硅碎片作為原材料，采用直拉單晶制造法(czochralski，cz法)生成圓柱形的單晶硅塊，對單晶硅塊切斷研磨制成硅晶元。

在將多晶硅塊進(jìn)行破碎時，目前常用的方法是人工使用錘子進(jìn)行敲打破碎，這一破碎方法一方面容易引進(jìn)雜質(zhì)污染高純度的多晶硅，另一方面破碎效率也很低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明人針對上述問題及技術(shù)需求，提出了一種不規(guī)則半導(dǎo)體材料破碎裝置，該裝置通過高壓脈沖信號對不規(guī)則半導(dǎo)體材料進(jìn)行破碎，交叉污染較小，且自動化程度高、破碎效率較高。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種不規(guī)則半導(dǎo)體材料破碎裝置，該裝置包括：處理室、高壓脈沖發(fā)生器和電極組件，處理室中放置有向上開口的破碎容器，破碎容器用于盛放待破碎的不規(guī)則半導(dǎo)體材料，高壓脈沖發(fā)生器電性連接電極組件，電極組件設(shè)置于破碎容器上方，高壓脈沖發(fā)生器用于通過電極組件向待破碎的不規(guī)則半導(dǎo)體材料發(fā)送高壓脈沖信號；處理室中填充有工藝流體，破碎容器、電極組件中的電極頭以及待破碎的不規(guī)則半導(dǎo)體材料均浸沒在工藝流體中；

電極組件包括中心電極、兩個側(cè)接地極、中心電極頭、接地電極頭和支撐絕緣體，中心電極設(shè)置在支撐絕緣體內(nèi)部，兩個側(cè)接地極分別設(shè)置在支撐絕緣體的外部兩側(cè)且與中心電極相絕緣，中心電極的一端電性連接高壓脈沖發(fā)生器，另一端電性連接中心電極頭，中心電極頭垂直向下朝向破碎容器設(shè)置，接地電極頭與中心電極頭對向設(shè)置且與中心電極頭之間存在放電間隙，接地電極頭通過金屬連接桿連接至兩個側(cè)接地極。

其進(jìn)一步的技術(shù)特征為，待破碎的不規(guī)則半導(dǎo)體材料填滿破碎容器，電極組件的最下端與破碎容器的上邊沿之間的縱向距離為10mm-20mm。

其進(jìn)一步的技術(shù)特征為，中心電極采用紫銅制成，中心電極頭和接地電極頭采用銅鎢合金制成。

其進(jìn)一步的技術(shù)特征為，裝置包括至少兩個破碎容器，至少兩個破碎容器交替設(shè)置在處理室中。

其進(jìn)一步的技術(shù)特征為，金屬連接桿包括一個橫向連接桿和兩個縱向連接桿，則接地電極頭通過金屬連接桿連接至兩個側(cè)接地極，包括：接地電極頭設(shè)置在橫向連接桿的中心位置并與橫向連接桿電性相連，橫向連接桿的兩端分別連接一個縱向連接桿，每個縱向連接桿連接一個側(cè)接地極。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：

1、該裝置可以實現(xiàn)通過高壓脈沖信號破碎半導(dǎo)體材料，破碎的自動化程度高，破碎效率較高。

2、該裝置中采用的電極組件的結(jié)構(gòu)中存在兩個電流包圍回路，使得整個電極組件的分布電感較低，可以有效提高放電效率，從而提高破碎效率。

3、處理室中填充有工藝流體，破碎操作在工藝流體中進(jìn)行，有效避免半導(dǎo)體材料被污染，可以保證破碎后的半導(dǎo)體材料的純度。

4、該裝置中的電極組件與破碎容器的上邊沿之間的縱向距離為10mm-20mm，可以有效避免電極組件與凸出破碎容器上邊沿的半導(dǎo)體材料的接觸，同時也可以保持較好的放電效率。

5、該裝置中用于盛放待破碎的不規(guī)則半導(dǎo)體材料的破碎裝置是可替換的，在一個破碎裝置放置在處理室中，對該破碎裝置中的半導(dǎo)體材料進(jìn)行破碎時，可以對另一個破碎裝置進(jìn)行同步的填料，實現(xiàn)該裝置的連續(xù)工作，進(jìn)一步提高破碎效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明公開的一種不規(guī)則半導(dǎo)體材料破碎裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是不規(guī)則半導(dǎo)體材料破碎裝置中的電極組件的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式做進(jìn)一步說明。

請參考圖1，其示出了本發(fā)明公開的一種不規(guī)則半導(dǎo)體材料破碎裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，該裝置包括：處理室110、高壓脈沖發(fā)生器120和電極組件130，處理室110中放置有向上開口的破碎容器140，破碎容器140通常是一個水平設(shè)置的盆狀或碗狀容器，其用于盛放待破碎的不規(guī)則半導(dǎo)體材料100，待破碎的不規(guī)則半導(dǎo)體材料100填滿破碎容器140，破碎容器140通常由聚乙烯制成且其內(nèi)壁設(shè)置有聚氨酯層，本發(fā)明中待破碎的不規(guī)則半導(dǎo)體材料100通常為不規(guī)則形狀的多晶硅?？蛇x的，該裝置包括至少兩個破碎容器140，至少兩個破碎容器140交替設(shè)置在處理室110中，其通常的實現(xiàn)方式為：破碎容器a設(shè)置在處理室中，該裝置對破碎容器a中的不規(guī)定半導(dǎo)體材料進(jìn)行破碎，同時用戶可以同步對破碎容器b進(jìn)行填料，繼續(xù)將其他待破碎的不規(guī)則半導(dǎo)體材料填滿破碎容器b，當(dāng)對破碎容器a中的不規(guī)定半導(dǎo)體材料破碎完畢時，將破碎容器a移出并將填料完成的破碎容器b設(shè)置在處理室中繼續(xù)進(jìn)行破碎，可以實現(xiàn)該裝置的連續(xù)工作。處理室110中還填充有工藝流體150，破碎容器140、電極組件130中的電極頭以及待破碎的不規(guī)則半導(dǎo)體材料100均浸沒在工藝流體150中，可選的，工藝流體150為水。

高壓脈沖發(fā)生器120電性連接電極組件130，電極組件130設(shè)置于破碎容器140上方，高壓脈沖發(fā)生器120用于通過電極組件130向待破碎的不規(guī)則半導(dǎo)體材料100發(fā)送高壓脈沖信號，由于物質(zhì)導(dǎo)電率不同，在高壓脈沖信號的轟擊下，待破碎的不規(guī)則半導(dǎo)體材料100會沿著顆粒的自然成晶邊界發(fā)生內(nèi)部裂解，保持完整的晶型分解，從而實現(xiàn)對不規(guī)則半導(dǎo)體材料100的破碎。

可選的，電極組件130的最下端與破碎容器140的上邊沿之間的縱向距離為10mm-20mm，由于本發(fā)明中待破碎的半導(dǎo)體材料100是不規(guī)則形狀，其在填滿破碎容器140時，通常會有不規(guī)則凸起超出破碎容器140的上邊沿(如圖1即示出了不規(guī)則半導(dǎo)體材料100存在凸起超出破碎容器140上邊沿的情況)，因此電極組件130的最下端與破碎容器140的上邊沿的最小縱向距離為10mm，避免電極組件130與不規(guī)則半導(dǎo)體材料接觸，另外，當(dāng)電極組件130與不規(guī)則半導(dǎo)體材料100距離太遠(yuǎn)時會影響破碎效果，因此，電極組件130的最下端與破碎容器140的上邊沿的最大縱向距離為20mm。

在實際實現(xiàn)時，處理室110和破碎容器140通常為長方體形狀，圖1示出的為該裝置的截面結(jié)構(gòu)，則電極組件130設(shè)置于破碎容器140的側(cè)邊上方，并按照預(yù)定速度向破碎容器140的另一側(cè)邊移動，預(yù)定速度是系統(tǒng)預(yù)設(shè)值或用戶自定義值，本發(fā)明對此不做限定，實際實現(xiàn)時也可以是處理室110移動，本發(fā)明對此不做限定。同時，電極組件130在移動過程中，每隔預(yù)定時間向不規(guī)則半導(dǎo)體材料100發(fā)送高壓脈沖信號，預(yù)定時間是系統(tǒng)預(yù)設(shè)值或用戶自定義值?？蛇x的，高壓脈沖發(fā)生器120生成100kv-300kv的電壓，在極短時間內(nèi)通過電極組件130將高壓脈沖信號發(fā)射到不規(guī)則半導(dǎo)體材料100上，每脈沖的頻率為0.5hz-40hz，每脈沖的功率為300j-1000j。

如圖2示出了電極組件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，電極組件130包括中心電極131、兩個側(cè)接地極132、中心電極頭133、接地電極頭134和支撐絕緣體135，支撐絕緣體135通常為絕緣材料制成的圓柱體，本發(fā)明對支撐絕緣體所使用的絕緣材料不做限定。中心電極131設(shè)置在支撐絕緣體135內(nèi)部，兩個側(cè)接地極132分別設(shè)置在支撐絕緣體135的外部兩側(cè)且與中心電極131相絕緣。其中，中心電極131采用紫銅制成，中心電極頭133和接地電極頭134采用銅鎢合金制成，銅鎢合金的強(qiáng)度、密度和硬度均較高，同時微觀組織均勻、耐高溫、耐電弧燒灼、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能優(yōu)越，因此采用這種材料制成的電極頭的電極損耗非常小。支撐絕緣體135的一端連接絕緣螺母136并通過絕緣螺母136連接至高壓脈沖發(fā)生器120，中心電極131靠近絕緣螺母136的一端電性連接高壓脈沖發(fā)生器120，中心電極131的另一端電性連接中心電極頭133，中心電極頭133垂直向下朝向破碎容器140設(shè)置，接地電極頭134垂直向上與中心電極頭133對向設(shè)置且與中心電極頭133之間存在放電間隙，放電間隙的距離是預(yù)設(shè)值，本發(fā)明對此不做限定，接地電極頭134通過金屬連接桿連接至兩個側(cè)接地極132，金屬連接桿通常為銅連接桿。具體的，金屬連接桿包括一個橫向連接桿137和兩個縱向連接桿138，接地電極頭134設(shè)置在橫向連接桿137的中心位置并與橫向連接桿137電性相連，橫向連接桿137的兩端分別連接一個縱向連接桿138，每個縱向連接桿138連接一個側(cè)接地極132，可選的，每個縱向連接桿138連接到金屬法蘭139，金屬法蘭139設(shè)置在支撐絕緣體135外部且與兩個側(cè)接地極132電性連接。

本發(fā)明中的電極組件的電流回路為：電流流入中心電極，并進(jìn)入中心電極頭，經(jīng)過放電間隙到接地電極頭，再通過金屬連接桿從兩側(cè)回流到側(cè)接地極。本發(fā)明中的電極組件的電流回路是一種無感電流回路，且存在兩個電流包圍回路，并且兩個電流包圍回路的電流磁場在總矩形回路里面是相互抵消的，所以分布電感較低，而在電極回路結(jié)構(gòu)中，根據(jù)公式u*δt＝δi*l可知，在同等的放電條件下，放電電感的大小和放電電流的大小成反比，放電電感大一倍，放電電流就小一倍，放電功率也就小一倍，因此本發(fā)明中的低分布電感的電極組件的設(shè)計，可以明顯提高電極組件的放電效率，實現(xiàn)更好的破碎效果。

以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明不限于以上實施例?？梢岳斫?，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和構(gòu)思的前提下直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的其他改進(jìn)和變化，均應(yīng)認(rèn)為包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。