本發(fā)明涉及破碎裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種硅塊破碎裝置及使用方法、硅塊破碎方法及應(yīng)用方法。

背景技術(shù)：

電子級多晶硅是集成電路產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)原材料，一般采用改良西門子法進(jìn)行生產(chǎn)，在還原爐中利用化學(xué)氣相沉積產(chǎn)出多晶硅棒，然后對其進(jìn)行破碎、篩分及清洗，從而得到尺寸不一的多晶硅塊，以便于下游半導(dǎo)體硅片廠家投爐進(jìn)行單晶拉制。

傳統(tǒng)的破碎方式一般采用鎢合金錘進(jìn)行人工破碎，或使用輥式破碎機(jī)等進(jìn)行機(jī)械破碎，但是前者為人工操作，容易在操作過程中引入人工污染，后者則會導(dǎo)致硅塊與機(jī)械設(shè)備過多接觸，硅塊表面受到大量金屬污染；上述兩種情況均會導(dǎo)致硅塊表面污染，從而影響下游單晶產(chǎn)品質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種硅塊破碎裝置，可有效解決背景技術(shù)中的問題，同時本發(fā)明中還請求保護(hù)硅塊破碎裝置的使用方法，以及，一種硅塊破碎方法及應(yīng)用方法，具有同樣的技術(shù)效果。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種硅塊破碎裝置，包括：

容器，提供待破碎硅棒的容納空間，且在所述容納空間內(nèi)執(zhí)行破碎動作；

兩脈沖電極，在所述容納空間內(nèi)懸掛設(shè)置，且懸掛高度及兩所述脈沖電極在水平面內(nèi)的位置均可調(diào)節(jié)；

所述容器內(nèi)設(shè)置有高純水，用于對所述硅棒與外界環(huán)境進(jìn)行隔離，所述脈沖電極在所述高純水內(nèi)產(chǎn)生脈沖電弧，所述高純水的電阻率為ρ，單位為mω.cm，其中，16mω.cm≤ρ≤20mω.cm。

一種如上所述的硅塊破碎裝置的使用方法，包括以下步驟：

對兩所述脈沖電極與所述硅棒的相對位置進(jìn)行調(diào)節(jié)；

確定電源的脈沖電壓及脈沖頻率；

供電執(zhí)行破碎操作。

進(jìn)一步地，所述脈沖電極與所述硅棒的相對位置調(diào)節(jié)的模型如下：

其中，

s為兩所述脈沖電極間的水平間距以mm為單位時的數(shù)值；

l為硅棒的長度以mm為單位時的數(shù)值，1500≤l≤3000；

a為破碎后的硅塊目標(biāo)粒徑以mm為單位時，取值范圍的中位數(shù)；

x為所述脈沖電極與所述硅棒的垂直距離以mm為單位時的數(shù)值；

d為硅棒直徑以mm為單位時的數(shù)值。

進(jìn)一步地，所述脈沖電壓的調(diào)節(jié)模型如下：

其中，

a為破碎后的硅塊目標(biāo)粒徑以mm為單位時，取值范圍的中位數(shù)；

u為脈沖電壓以kv為單位時的數(shù)值。

進(jìn)一步地，所述脈沖頻率的調(diào)節(jié)模型如下：

f為脈沖頻率以hz為單位時的數(shù)值。

一種硅塊破碎方法，通過兩脈沖電極形成脈沖電弧，所述脈沖電弧進(jìn)入被高純水浸沒的所述硅棒內(nèi)部，形成等離子體電弧通道，通過所述電弧通道的膨脹以及因所述膨脹而產(chǎn)生的沖擊波對所述硅棒進(jìn)行破碎，所述高純水的電阻率為ρ，單位為mω.cm，其中，16mω.cm≤ρ≤20mω.cm。

一種如上所述硅塊破碎方法的應(yīng)用方法，在所述硅棒進(jìn)行破碎前，對其進(jìn)行熱處理，熱處理步驟包括對所述硅棒的兩次加熱、保溫及冷卻過程，其中，第一次加熱的溫度高于第二次加熱的溫度，第一次冷卻的溫度介于第二次加熱及冷卻溫度之間。

進(jìn)一步地，第一次冷卻以潔凈空氣作為冷卻介質(zhì)。

進(jìn)一步地，第二次冷卻以所述高純水作為冷卻介質(zhì)。

進(jìn)一步地，對所述硅棒的熱處理包括以下步驟：

將硅棒加熱至550~600℃，且維持5~10min；

將所述硅棒冷卻至220~250℃；

再次將所述硅棒加熱至300~350℃，且維持5~10min；

將所述硅棒冷卻至50℃以下。

通過本發(fā)明的技術(shù)方案，可實(shí)現(xiàn)以下技術(shù)效果：

本發(fā)明在脈沖破碎過程中，硅棒接觸的介質(zhì)為高純水，避免了人工或機(jī)械破碎過程中人或金屬材料引入的污染，在電極處形成脈沖電弧，脈沖電弧進(jìn)入多晶硅內(nèi)部，形成等離子體電弧通道，該電弧通道會快速膨脹，從而將多晶硅沿著晶體界面破碎開，同時在放電通道周圍會產(chǎn)生沖擊波，通過沖擊波轉(zhuǎn)化為的壓縮波會在多晶硅晶體界面上反射形成拉伸波，使多晶硅進(jìn)一步剝離，最終將硅棒破碎為大小尺寸不一的硅塊。

本發(fā)明中可實(shí)現(xiàn)對于硅塊粒徑的控制，通過脈沖電極與硅棒相對位置參數(shù)的調(diào)節(jié)，以及脈沖電壓及脈沖頻率的調(diào)節(jié)，可獲得較為精準(zhǔn)的控制結(jié)果，在脈沖破碎時有目的性的進(jìn)行破碎，從而獲得合適粒徑分布區(qū)間的硅塊。

在對硅棒進(jìn)行破碎前，對硅棒進(jìn)行熱處理，該過程能夠有效對硅棒內(nèi)的應(yīng)力進(jìn)行調(diào)整，在進(jìn)行破碎時，可有效杜絕半斷裂現(xiàn)象的出現(xiàn)，從而使得后續(xù)清洗環(huán)節(jié)后無殘留清洗液在裂縫中，避免影響產(chǎn)品最終質(zhì)量。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明中記載的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明中硅塊破碎裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為通過固定結(jié)構(gòu)對脈沖電極進(jìn)行固定的一種實(shí)施方式示意圖；

圖3為通過固定結(jié)構(gòu)對兩脈沖電極的間距進(jìn)行調(diào)節(jié)的一種實(shí)施方式示意圖；

圖4為固定結(jié)構(gòu)的一種安裝方式示意圖；

圖5為硅塊破碎裝置的使用方法的總體流程圖；

圖6為硅塊破碎裝置的使用方法的詳細(xì)流程圖；

圖7為對硅棒的熱處理流程圖；

圖8為硅塊破碎過程的詳細(xì)流程圖；

附圖標(biāo)記：

1、容器；2、脈沖電極；3、硅棒；4、導(dǎo)線；5、固定結(jié)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，屬于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或者位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或者位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

如圖1所示，一種硅塊破碎裝置，包括：容器1，提供待破碎硅棒3的容納空間，且在容納空間內(nèi)執(zhí)行破碎動作；兩脈沖電極2，在容納空間內(nèi)懸掛設(shè)置，且懸掛高度及兩脈沖電極2在水平面內(nèi)的位置均可調(diào)節(jié)；容器1內(nèi)設(shè)置有高純水，用于對硅棒3與外界環(huán)境進(jìn)行隔離，脈沖電極2在高純水內(nèi)產(chǎn)生脈沖電弧，高純水的電阻率為ρ，單位為mω.cm，其中，16mω.cm≤ρ≤20mω.cm。

上述電阻率ρ的取值范圍在高純水的制備中較易滿足，本發(fā)明中所提供的硅塊破碎裝置可有效避免人工或機(jī)械破碎過程中人或金屬材料引入的污染。就整個裝置而言，兩脈沖電極2可采用多種方式實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)，可通過固定結(jié)構(gòu)5對與脈沖電極2進(jìn)行連接的導(dǎo)線4或其他相關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)進(jìn)行固定，從而實(shí)現(xiàn)對脈沖電極2的懸掛；其中，以導(dǎo)線4固定為例，導(dǎo)線4和固定結(jié)構(gòu)5的連接，以及導(dǎo)線4相對于固定結(jié)構(gòu)5的長度調(diào)節(jié)均較容易實(shí)現(xiàn)，通過上述調(diào)節(jié)可快速的實(shí)現(xiàn)懸掛高度的調(diào)節(jié)。為了實(shí)現(xiàn)兩脈沖電極2在水平面內(nèi)的位置調(diào)整，可將固定結(jié)構(gòu)5設(shè)置為可進(jìn)行調(diào)整的分體結(jié)構(gòu)，參見圖3，可通過套筒的形式獲得可伸縮的固定結(jié)構(gòu)5，其中的伸縮可指一方沿另一方抽拉，或者兩方同時相對于導(dǎo)向裝置進(jìn)行抽拉等，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

為了便于實(shí)現(xiàn)上述固定結(jié)構(gòu)5的安裝，可建立其與容器1之間的連接關(guān)系，如圖4所示，提供了一種較為簡易的安裝方式，即通過在固定結(jié)構(gòu)5上開設(shè)槽體的方式對容器1邊緣進(jìn)行包覆，從而實(shí)現(xiàn)局部的支撐，當(dāng)支撐位置達(dá)到兩個及以上時，自然可實(shí)現(xiàn)固定結(jié)構(gòu)5的有效固定，當(dāng)然，僅僅搭設(shè)的方式也可實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

在上述的具體實(shí)施方式中，均提供了較為簡便的單純結(jié)構(gòu)形式，也可采用自動化的裝置而實(shí)現(xiàn)固定結(jié)構(gòu)5的位置移動，或者，通過自動化的方式實(shí)現(xiàn)脈沖電極2的位置移動，均采用三坐標(biāo)動力裝置即可，具體的結(jié)構(gòu)形式此處不再贅述。

其中，針對容器1，可選擇塑料材質(zhì)，對其形狀的要求也并無特殊限制，為了便于對硅棒3的位置進(jìn)行判斷，可在其底部及側(cè)壁上設(shè)置可對尺寸進(jìn)行判斷的刻度形式，其中刻度形式可在容器1加工過程中直接獲得，或者，在容器1制作完成后額外設(shè)置也可。

為了便于硅棒3在容器1內(nèi)的定位，可在容器1內(nèi)設(shè)置定位結(jié)構(gòu)，其中，較為簡單的定位結(jié)構(gòu)可通過容器1內(nèi)壁底部的簡單紋路來實(shí)現(xiàn)，額外的定位結(jié)構(gòu)形式也是被允許的，目的在于確定硅棒3的相對位置。其中，兩脈沖電極2的公共垂直中心面與硅棒3經(jīng)過軸線的垂直中心面重合，從而保證破碎的均勻性，以及，兩脈沖電極2到硅棒3兩側(cè)的水平距離相等，也可實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的。

一般多晶硅塊的最大粒徑長度在5~150mm間，根據(jù)下游硅片制造商拉晶工藝的需求不同，對于硅塊的尺寸是有所要求的，這就需要在脈沖破碎時有目的性的進(jìn)行破碎，以獲得合適粒徑分布區(qū)間的硅塊，為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明中提供了一種如上所述的硅塊破碎裝置的使用方法，如圖5所示，包括以下步驟：

s1：對兩脈沖電極2與硅棒3的相對位置進(jìn)行調(diào)節(jié)；

s2：確定電源的脈沖電壓及脈沖頻率；

s3：供電執(zhí)行破碎操作。

本發(fā)明中對于硅塊粒徑的控制，通過脈沖電極2與硅棒3相對位置參數(shù)的調(diào)節(jié)，以及脈沖電壓及脈沖頻率的調(diào)節(jié)，可獲得較為精準(zhǔn)的控制結(jié)果。

其中，步驟s1及s2的順序可調(diào)換，作為一種實(shí)施方式，如圖5所示，實(shí)現(xiàn)脈沖電極2高度的調(diào)節(jié)可保證電弧較為均勻的作用于硅棒3，其中以兩脈沖電極2等高度設(shè)置為最佳，從而保證破碎的均勻性，脈沖電極2與硅棒3相對位置的調(diào)節(jié)，以及脈沖電壓及脈沖頻率的調(diào)節(jié)為本發(fā)明的關(guān)鍵，通過上述影響參數(shù)的確定，本發(fā)明中有效的確定了可獲得對硅塊進(jìn)行均勻破碎的調(diào)節(jié)模型。

作為上述實(shí)施例的優(yōu)選，脈沖電極2與硅棒3的相對位置調(diào)節(jié)的模型如下：

其中，

s為兩脈沖電極2間的水平間距以mm為單位時的數(shù)值；

l為硅棒3的長度以mm為單位時的數(shù)值，1500≤l≤3000；

a為破碎后的硅塊目標(biāo)粒徑以mm為單位時，取值范圍的中位數(shù)；

x為脈沖電極2與硅棒3的垂直距離以mm為單位時的數(shù)值；

d為硅棒3直徑以mm為單位時的數(shù)值。

在上述模型（1）~（3）中，d的取值范圍以目前實(shí)際的硅棒3尺寸所確定，在上述尺寸范圍內(nèi)，均可實(shí)現(xiàn)上述模型的準(zhǔn)確運(yùn)用，a值的使用充分考慮了對適當(dāng)尺寸范圍內(nèi)硅塊的包容性，使得技術(shù)方案更具實(shí)用性；通過上述模型，使得在已知最終破碎后的硅塊的尺寸要求以及硅棒3的尺寸后，可快速的確定脈沖電極2間的水平間距以及脈沖電極2與硅棒3的垂直距離，從而可作為硅塊破碎裝置使用過程中的調(diào)節(jié)依據(jù)；通過理論基礎(chǔ)的建立，可使得特定形式的裝置獲得有效的應(yīng)用，可有效降低對操作者的要求以及裝置的調(diào)試難度，極大程度上提高裝置使用效果的確定性，從而提高最終硅塊尺寸的穩(wěn)定性及精準(zhǔn)性。

出于同樣的技術(shù)目的，脈沖電壓的調(diào)節(jié)模型如下：

其中，

a為破碎后的硅塊目標(biāo)粒徑以mm為單位時，取值范圍的中位數(shù)；

u為脈沖電壓以kv為單位時的數(shù)值。

以及，脈沖頻率的調(diào)節(jié)模型如下：

f為脈沖頻率以hz為單位時的數(shù)值。

本發(fā)明中，在以下提供了一種具體的實(shí)施方式，從而對硅塊破碎裝置的使用方法進(jìn)行更為具體的說明；

如圖6所示，本實(shí)施例中，采用的硅棒3尺寸如下：直徑為140mm，即d為140；長度為2000mm，即l為2000；硅塊目標(biāo)粒徑取值范圍為50mm~100mm，即a為75。

當(dāng)上述參數(shù)確定后，可按照以下步驟對硅塊破碎裝置進(jìn)行使用：

s1：對兩脈沖電極2與硅棒3的相對位置進(jìn)行調(diào)節(jié)；

s11：通過模型（1），計算得出s值為1300；

s12：通過模型（2），確定x=0.35s，計算得出x值為455；

s2：確定電源的脈沖電壓及脈沖頻率；

s21：通過模型（4），計算得出u值為202.5；

s22：通過模型（5），確定f=0.05u，計算得出f值為10.125；

s3：供電執(zhí)行破碎操作。

一種硅塊破碎方法，通過兩脈沖電極2形成脈沖電弧，脈沖電弧進(jìn)入被高純水浸沒的硅棒3內(nèi)部，形成等離子體電弧通道，通過電弧通道的膨脹以及因膨脹而產(chǎn)生的沖擊波對硅棒3進(jìn)行破碎。

在上述過程中，在電極處形成脈沖電弧，脈沖電弧進(jìn)入多晶硅內(nèi)部，形成等離子體電弧通道，該電弧通道會快速膨脹，進(jìn)而將多晶硅沿著晶體界面破碎開，同時在放電通道周圍會產(chǎn)生沖擊波，通過沖擊波轉(zhuǎn)化為的壓縮波會在多晶硅晶體界面上反射形成拉伸波，使其進(jìn)一步剝離，最終將硅棒3破碎為大小尺寸不一的硅塊。

在對硅棒3采用高壓脈沖進(jìn)行破碎的過程中，在理論基礎(chǔ)建立后，硅棒3破碎后的尺寸精度及均勻性可在一定程度上得到提升，但是還在一定程度上存在不確定性，同時也難免存在部分硅塊破碎不徹底的情況，存在較為明顯的半斷裂狀態(tài)，這使得后續(xù)清洗環(huán)節(jié)后在裂縫中存有清洗液，不能有效的去除，這些殘留的清洗液會影響產(chǎn)品最終質(zhì)量。為了解決以上兩個問題，本發(fā)明提出如下方法：

在硅棒3進(jìn)行破碎前，對其進(jìn)行熱處理，熱處理步驟包括對硅棒3的兩次加熱、保溫及冷卻過程，其中，第一次加熱的溫度高于第二次加熱的溫度，第一次冷卻的溫度介于第二次加熱及冷卻溫度之間。對硅棒3進(jìn)行熱處理，該過程能夠有效對硅棒3內(nèi)的應(yīng)力進(jìn)行調(diào)整，在進(jìn)行破碎時，可杜絕半斷裂現(xiàn)象的出現(xiàn)，也可在一定程度上提高最終硅塊尺寸的確定性。

作為上述實(shí)施例的優(yōu)選，第一次冷卻以潔凈空氣作為冷卻介質(zhì)，其中，潔凈空氣的使用可使得硅塊表面雜質(zhì)可控，從而最終保證下游單晶產(chǎn)品質(zhì)量。第二次冷卻以高純水為冷卻介質(zhì)進(jìn)行，在第二次冷卻過程中，直接以高純水作為冷卻介質(zhì)，可降低冷卻要求，當(dāng)溫度適合后，可直接進(jìn)行破碎，且對硅棒3溫度的檢測更加容易，可直接通過對高純水溫度的檢測而實(shí)現(xiàn)，具體對硅棒3進(jìn)行加熱的方式可通過現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行實(shí)施。

為了明確熱處理的效果，作為一種具體的實(shí)施方式，如圖7所述，對硅棒3的熱處理包括以下步驟：

a1：將硅棒3加熱至550~600℃，且維持5~10min；

a2：將硅棒3冷卻至220~250℃；

a3：再次將硅棒3加熱至300~350℃，且維持5~10min；

a4：將硅棒3冷卻至50℃以下。

在上述熱處理過程中，硅棒3加熱時間的維持以及加熱及冷卻溫度的控制，均對熱處理的效果起到?jīng)Q定性的作用，當(dāng)然，本發(fā)明中的上述熱處理過程是在現(xiàn)有常規(guī)的硅棒3尺寸條件下進(jìn)行的。

為了對本發(fā)明進(jìn)行更好的理解，本發(fā)明中提供以下實(shí)施方式對硅塊的整個破碎過程進(jìn)行解釋說明，其中硅棒3的尺寸可參考上述實(shí)施例中所確定的參數(shù)。

如圖8所示，硅塊的破碎過程包括以下步驟：

c1：通過升溫箱烘烤方式將硅棒3加熱至600攝氏度，維持上述溫度10min；

c2：通過潔凈空氣作為冷卻介質(zhì)對硅棒3進(jìn)行冷卻，冷卻溫度為230℃，其中，在冷卻過程中，可根據(jù)不同的冷卻速度要求具體選擇潔凈空氣的流動速度，或者保持潔凈空氣的靜止?fàn)顟B(tài)，僅僅通過熱傳導(dǎo)的方式進(jìn)行散熱，在本實(shí)施例中，上述冷卻優(yōu)選在30min內(nèi)完成；

c3：再次通過升溫箱烘烤方式將硅棒3加熱至300攝氏度，維持上述溫度8min；

c4：通過高純水作為冷卻介質(zhì)對硅棒3進(jìn)行冷卻，冷卻溫度為40℃，其中，在此次冷卻過程中，采用對硅棒3進(jìn)行浸沒的冷卻水直接對硅棒3進(jìn)行冷卻，通過冷卻水對熱量進(jìn)行傳導(dǎo)，當(dāng)然，為了加速冷卻，冷卻水也可為循環(huán)狀態(tài)，或者，在對冷卻水進(jìn)行容納的容器1外部設(shè)置冷源，來加速熱量的傳導(dǎo)速率；

與上述步驟同步進(jìn)行，或者在上述步驟之前進(jìn)行上述實(shí)施例中步驟s11~s22的執(zhí)行，完成設(shè)備準(zhǔn)備；啟動完成準(zhǔn)備的硅塊破碎裝置，對熱處理完成的硅棒3進(jìn)行破碎。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征及優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。

技術(shù)特征：

1.一種硅塊破碎裝置，其特征在于，包括：

容器，提供待破碎硅棒的容納空間，且在所述容納空間內(nèi)執(zhí)行破碎動作；

兩脈沖電極，在所述容納空間內(nèi)懸掛設(shè)置，且懸掛高度及兩所述脈沖電極在水平面內(nèi)的位置均可調(diào)節(jié)；

所述容器內(nèi)設(shè)置有高純水，用于對所述硅棒與外界環(huán)境進(jìn)行隔離，所述脈沖電極在所述高純水內(nèi)產(chǎn)生脈沖電弧，所述高純水的電阻率為ρ，單位為mω.cm，其中，16mω.cm≤ρ≤20mω.cm。

2.一種如權(quán)利要求1所述的硅塊破碎裝置的使用方法，其特征在于，包括以下步驟：

對兩所述脈沖電極與所述硅棒的相對位置進(jìn)行調(diào)節(jié)；

確定電源的脈沖電壓及脈沖頻率；

供電執(zhí)行破碎操作。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅塊破碎裝置的使用方法，其特征在于，所述脈沖電極與所述硅棒的相對位置調(diào)節(jié)的模型如下：

其中，

s為兩所述脈沖電極間的水平間距以mm為單位時的數(shù)值；

l為硅棒的長度以mm為單位時的數(shù)值，1500≤l≤3000；

a為破碎后的硅塊目標(biāo)粒徑以mm為單位時，取值范圍的中位數(shù)；

x為所述脈沖電極與所述硅棒的垂直距離以mm為單位時的數(shù)值；

d為硅棒直徑以mm為單位時的數(shù)值。

4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的硅塊破碎裝置的使用方法，其特征在于，所述脈沖電壓的調(diào)節(jié)模型如下：

其中，

a為破碎后的硅塊目標(biāo)粒徑以mm為單位時，取值范圍的中位數(shù)；

u為脈沖電壓以kv為單位時的數(shù)值。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的硅塊破碎裝置的使用方法，其特征在于，所述脈沖頻率的調(diào)節(jié)模型如下：

f為脈沖頻率以hz為單位時的數(shù)值。

6.一種硅塊破碎方法，其特征在于，通過兩脈沖電極形成脈沖電弧，所述脈沖電弧進(jìn)入被高純水浸沒的所述硅棒內(nèi)部，形成等離子體電弧通道，通過所述電弧通道的膨脹以及因所述膨脹而產(chǎn)生的沖擊波對所述硅棒進(jìn)行破碎，所述高純水的電阻率為ρ，單位為mω.cm，其中，16mω.cm≤ρ≤20mω.cm。

7.一種如權(quán)利要求6所述的硅塊破碎方法的應(yīng)用方法，其特征在于，在所述硅棒進(jìn)行破碎前，對其進(jìn)行熱處理，熱處理步驟包括對所述硅棒的兩次加熱、保溫及冷卻過程，其中，第一次加熱的溫度高于第二次加熱的溫度，第一次冷卻的溫度介于第二次加熱及第二次冷卻溫度之間。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的硅塊破碎方法的應(yīng)用方法，其特征在于，第一次冷卻以潔凈空氣作為冷卻介質(zhì)。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的硅塊破碎方法的應(yīng)用方法，其特征在于，第二次冷卻以所述高純水作為冷卻介質(zhì)。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的硅塊破碎方法的應(yīng)用方法，其特征在于，對所述硅棒的熱處理包括以下步驟：

將硅棒加熱至550~600℃，且維持5~10min；

將所述硅棒冷卻至220~250℃；

再次將所述硅棒加熱至300~350℃，且維持5~10min；

將所述硅棒冷卻至50℃以下。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明涉及破碎裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種硅塊破碎裝置，包括：容器，提供待破碎硅棒的容納空間，且在容納空間內(nèi)執(zhí)行破碎動作；兩脈沖電極，在容納空間內(nèi)懸掛設(shè)置，且懸掛高度及兩脈沖電極在水平面內(nèi)的位置均可調(diào)節(jié)；容器內(nèi)設(shè)置有高純水，脈沖電極在高純水內(nèi)產(chǎn)生脈沖電弧，高純水的電阻率為ρ，單位為MΩ.cm，16MΩ.cm≤ρ≤20MΩ.cm。本發(fā)明中，在脈沖破碎過程中，硅棒接觸的介質(zhì)為高純水，避免了人工或機(jī)械破碎過程中人或金屬材料引入的污染，在電極處形成脈沖電弧，電弧進(jìn)入多晶硅內(nèi)部，形成等離子體電弧通道，最終將硅棒破碎為大小尺寸不一的硅塊。本發(fā)明中還請求保護(hù)硅塊破碎裝置的使用方法，以及一種硅塊破碎方法及應(yīng)用方法。

技術(shù)研發(fā)人員：吳鋒;田新;王付剛;徐玲鋒;陳卓

受保護(hù)的技術(shù)使用者：江蘇鑫華半導(dǎo)體材料科技有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.07.08

技術(shù)公布日：2021.08.27