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原文传递一种用于单晶硅片切割加工的硅粉收集处理装置

专利名称：	一种用于单晶硅片切割加工的硅粉收集处理装置
摘要：	本发明公开了用于单晶硅片切割加工的硅粉收集处理装置及方法，具体涉及硅粉收集装置领域，包括切割工作台、切割机和硅粉收集箱，硅粉收集箱连通设在切割工作台的一侧，切割工作台的顶部和底部内壁上分别设置有向下弯折的第一导流板和向上弯折的第二导流板，硅粉收集箱的内部固定连接有支撑架，支撑架的内壁转动连接有传动转辊，传动转辊的两端分别连接有旋转电机和抽吸泵，抽吸泵用于抽吸切割工作台内切割单晶硅片产生的硅粉，硅粉收集箱的顶部和底部分别固定连接有储液箱和储尘箱，最终使挡尘板上的硅粉落入储尘箱内，解决了工作人员每次都需要将硅粉收集装置拆开才能够取出硅粉以及避免硅粉收集过程中被切割带来的电火花或热量所引爆的问题。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	无锡京运通科技有限公司
发明人：	朱仁德
专利状态：	有效
申请日期：	2023-07-20T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-17T00:00:00+0800
申请号：	CN202310894881.5
公开号：	CN117067413A
代理机构：	无锡睿升知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	肖晨
分类号：	B28D5/00;B28D7/00;B28D7/02;G06F17/18;G06N3/006;B;G;B28;G06;B28D;G06F;G06N;B28D5;B28D7;G06F17;G06N3;B28D5/00;B28D7/00;B28D7/02;G06F17/18;G06N3/006
申请人地址：	214183 江苏省无锡市惠山工业转型集聚区(北惠路118号)
主权项：	1.用于单晶硅片切割加工的硅粉收集处理装置，包括用于放置待切割单晶硅片的切割工作台（1）、固定于所述切割工作台（1）内部的切割机（2）和前后镂空板材（301）的硅粉收集箱（3），所述硅粉收集箱（3）连通设置在所述切割工作台（1）右侧，其特征在于，所述切割工作台（1）的顶部和底部内壁上分别设置有向下弯折的第一导流板（101）和向上弯折的第二导流板（102），所述硅粉收集箱（3）内部设置有支撑架（4）；所述支撑架（4）的内壁转动连接有传动转辊（5），所述传动转辊（5）的右端转动连接有旋转电机（6），所述传动转辊（5）的左端设置有抽吸泵（501），所述抽吸泵（501）在被开启时用于抽吸切割工作台（1）内切割单晶硅片产生的硅粉，所述硅粉收集箱（3）的顶部和底部分别固定连接有储液箱（26）和储尘箱（17），所述硅粉收集箱（3）顶部底端设置有温度传感器、气体密度传感器和超声波传感器，所述储液箱（26）的底部连通设有两个排液管（27），所述硅粉收集箱（3）的顶部下端固定连接有透气管（28），所述透气管（28）的内部底端设有顶撑气缸（29），所述切割机（2）、所述抽吸泵（501）、所述旋转电机（6）以及顶撑气缸（29）、所述温度传感器、所述气体密度传感器和所述超声波传感器均与单片机远程通信连接，单片机用于根据被抽吸至硅粉收集箱（3）内的硅粉混合空气的气体密度实时控制顶撑气缸（29）向上运动的同时停止所述切割机（2）、所述抽吸泵（501）和所述旋转电机（6）以及所述切割机（2）、所述抽吸泵（501）和所述旋转电机（6）的重新开启的同时停止顶撑气缸（29）回复至初始位置，以收集单晶硅片切割加工时的硅粉至储尘箱（17）内。 2.根据权利要求1所述的用于单晶硅片切割加工的硅粉收集处理装置，其特征在于，所述单片机实时控制顶撑气缸（29）、所述切割机（2）、所述抽吸泵（501）和所述旋转电机（6）的启闭方法，包括以下步骤： 1）、采用所述气体密度传感器监测所述硅粉收集箱（3）内的实时硅粉混合气体密度ρ，采用所述温度传感器监测所述硅粉收集箱（3）实时温度T以及采用所述超声波传感器实时监测混有硅粉的空气的硅粉混合气体颗粒的极坐标系内的r轴实时运动速度、θ轴实时运动速度/>和z轴实时运动速度/>； 2）、构建所述硅粉收集箱（3）内的气体粘滞饱和模型：；其中，为硅粉混合气体颗粒的实时运动速度向量，/>为/>的模，/>，为硅粉混合气体粘滞量；/>为梯度算子，c为空气比热容；t为所述步骤1）中采集数据的实时时刻；所述步骤2）构建的模型用以求取避免含有硅粉的空气由于所述切割机（2）切割单晶硅片产生的热量的加热以及密度的增大而导致硅粉收集箱（3）爆炸的情况发生的最大硅粉混合气体密度； 3）采用粒子群优化算法不断优化求得的最大硅粉混合气体密度，粒子群优化过程中第i个最大硅粉混合气体密度/>的更新速率为：；其中，为第i-1个最大硅粉混合气体密度/>的更新速率；/>为第一学习因子，为第二学习因子，/>=1.5，/>=2；N为采用粒子群优化算法优化最大硅粉混合气体密度的样本数量；以更新速度更新得到的第i+1个最大硅粉混合气体密度/>的值为； 4）构建求取的最大硅粉混合气体密度的最优值的粒子寻优收敛值/>计算模型：；其中，λ为采集到的N个最大硅粉混合气体密度的平均值，=/>； 5）判断所述步骤4）求取的粒子寻优收敛值是否大于0.86，若大于，则输出求取的最大硅粉混合气体密度的最优值/>，否则重复所述步骤1）-步骤4），继续更新迭代； 6）判断所述步骤5）求取的最大硅粉混合气体密度的最优值是否大于硅粉引爆临界值100，若是，则控制顶撑气缸（29）开启，同时控制切割机（2）、抽吸泵（501）和旋转电机（6）停止。 3.根据权利要求2所述的用于单晶硅片切割加工的硅粉收集处理装置，其特征在于，所述硅粉混合气体粘滞量的计算公式如下：；其中，η为硅粉混合气体粘滞系数，；其中，为25℃时的空气粘滞系数，/>=1.85×10-5，/>为监测开始时所述硅粉收集箱（3）内的初始温度。 4.根据权利要求1所述的用于单晶硅片切割加工的硅粉收集处理装置，其特征在于，所述传动转辊（5）的圆柱状外壁固定连接有集尘扇叶（7），所述传动转辊（5）于所述硅粉收集箱（3）内侧端部固定连接有第一齿轮（8），所述第一齿轮（8）的底部啮合有第一齿条（9），所述第一齿条（9）的一侧固定连接有螺纹柱（10），所述螺纹柱（10）的外壁通过螺纹连接有螺纹转套（11），所述螺纹转套（11）通过轴承连接在硅粉收集箱（3）的一侧，所述螺纹转套（11）的外壁固定连接有第二齿轮（12），所述第二齿轮（12）的底部啮合有第二齿条（13），所述第二齿条（13）的底部固定连接有处于竖直平面内的活动支架（14），所述活动支架（14）的一侧固定连接有处于水平设置的挡尘板（15），所述挡尘板（15）在所述活动支架（14）所在竖直平面的一侧固定连接有第一弹簧（16），所述传动转辊（5）的远离所述旋转电机（6）一侧的外壁上固定连接有活动环（18），所述活动环（18）的外壁上部固定连接有活动刮板（19），所述活动刮板（19）朝向靠近集尘扇叶（7）的侧面上固定连接有清洁毛刷（20）。 5.根据权利要求1所述的用于单晶硅片切割加工的硅粉收集处理装置，其特征在于，所述储尘箱（17）的内壁固定连接有警报装置（21），所述警报装置（21）的顶部固定连接有警报开关（22），所述警报开关（22）的顶部设有对应型挤压柱（23）。 6.根据权利要求1所述的用于单晶硅片切割加工的硅粉收集处理装置，其特征在于，所述储尘箱（17）的前后两侧内壁滑动连接有承重板（24），所述承重板（24）固定连接在对应型挤压柱（23）的顶部，所述承重板（24）的底部固定连接有四个第二弹簧（25），每个所述第二弹簧（25）的下端均固定连接在储尘箱（17）的内壁上。 7.根据权利要求1所述的用于单晶硅片切割加工的硅粉收集处理装置，其特征在于，所述储液箱（26）的底部连通设有两个排液管（27），所述顶撑气缸（29）的顶部设有圆形活动板（30），所述圆形活动板（30）的顶部固定连接有活动杆（31），所述活动杆（31）的顶部固定连接有前后方向设置的活动板（32），所述活动杆（31）位于所述活动板（32）的中点位置的下部，所述活动板（32）前端和后端的底部均固定连接有一个封堵块（33），每个所述封堵块（33）滑动连接在相应的排液管（27）的内壁。 8.根据权利要求7所述的用于单晶硅片切割加工的硅粉收集处理装置，其特征在于，所述硅粉收集箱（3）于后侧的排液管（27）远离活动杆（31）的一侧的顶部下端固定连接有支撑座（34），所述支撑座（34）的底部固定连接有警示响铃（35），所述警示响铃（35）靠近所述活动杆（31）的一侧设有对应型撞柱（36）；所述硅粉收集箱（3）后侧的排液管（27）的内壁固定连接有支撑件（37），所述支撑件（37）的内壁转动连接有传动转杆（38），所述传动转杆（38）的顶部固定连接有若干个旋转扇叶（39），每个所述旋转扇叶（39）相对于水平面呈倾斜状设置，所述传动转杆（38）的底部固定连接有活动挤压块（40），所述活动挤压块（40）远离所述活动杆（31）的一侧设有活动推板（41），所述活动推板（41）固定连接在对应型撞柱（36）的一端。 9.根据权利要求8所述的用于单晶硅片切割加工的硅粉收集处理装置，其特征在于，所述硅粉收集箱（3）的顶部下端于所述支撑座（34）和所述后侧的排液管（27）之间固定连接有支撑板（42），所述支撑板（42）靠近所述活动推板（41）的一侧底部固定连接有第三弹簧（43），所述第三弹簧（43）的另一端固定连接在活动推板（41）的一侧。 10.用于单晶硅片切割加工的硅粉收集处理方法，其特征在于，所述处理方法采用如权利要求1-9中任意一项所述用于单晶硅片切割加工的硅粉收集处理装置实现，所述方法包括以下步骤： S1、所述单片机控制所述旋转电机（6）和所述抽吸泵（501）开启，所述旋转电机（6）带动传动转辊（5）转动，进而带动挡尘板（15）向靠近所述切割工作台（1）方向移动，最终完全覆盖在所述储尘箱（17）上部； S2、所述抽吸泵（501）同时抽吸所述切割机（2）切割单晶硅片产生的硅粉，通过所述第一导流板（101）和第二导流板（102）的导流进入至所述硅粉收集箱（3）内； S3、所述单片机根据所述温度传感器、所述气体密度传感器和所述超声波传感器实时采集得到的数据，判断被所述抽吸泵（501）抽吸至所述硅粉收集箱（3）内硅粉在所述硅粉收集箱（3）内的硅粉混合空气的气体密度是否大于硅粉引爆临界值，若大于，则控制所述切割机（2）、所述抽吸泵（501）和所述旋转电机（6）停止工作，所述挡尘板（15）回复至初始位置，挡尘板（15）承接收集的硅粉集中落入至储尘箱（17）内；同时控制所述顶撑气缸（29）向上运动，所述储液箱（26）内的液体通过两个所述排液管（27）从上至下降落，清除所述硅粉收集箱（3）内的空气中残留的漂浮硅粉； S4、再次开启所述切割机（2）、所述抽吸泵（501）和所述旋转电机（6）并控制所述顶撑气缸（29）回复至初始位置。
所属类别：	发明专利