摘要：本文以常熟華融太陽能新型材料有限公司為例,，介紹了宇電AI儀表在太陽能石英坩堝中的應(yīng)用,。從用表情況,、工藝流程、生產(chǎn)原理,、應(yīng)用情況等方面進(jìn)行詳細(xì)的描述,，通過實(shí)際應(yīng)用證明宇電產(chǎn)品在此行業(yè)的成功應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：AI儀表、石英坩堝,、太陽能　

一,、引言

常熟華融太陽能新型材料有限公司（SPM）是一家新興的致力于研發(fā)、生產(chǎn),、銷售太陽能光伏產(chǎn)品---太陽能石英坩堝的高科技企業(yè),。該公司在生產(chǎn)中，采用了廈門宇電自動(dòng)化科技有限公司的二次儀表和無紙記錄儀進(jìn)行電流監(jiān)測(cè),、液位采集,、壓力采集、溫度控制以及過程組態(tài),、數(shù)據(jù)記錄等操作,，貫穿于石英坩堝熔制、烘干,、酸洗,、涂鋇整個(gè)生產(chǎn)流程，提高了石英坩堝生產(chǎn)的自動(dòng)化水平,，由于儀表的高精度,、高穩(wěn)定性能，在生產(chǎn)過程中確保了石英坩堝的品質(zhì),，而且有效地降低了客戶能源消耗,。

二、項(xiàng)目介紹

（一）用表型號(hào)：

（二）項(xiàng)目詳述：

      石英坩堝可在1450°以下使用,，分透明和不透明兩種,。早期的坩堝是全透明的，這種全透明的機(jī)構(gòu)容易引起不均勻的熱傳輸,、增加晶棒生長(zhǎng)的難度,，所以這種坩堝幾乎遭到淘汰；現(xiàn)代的坩堝通常是使用電弧法生產(chǎn)的半透明石英坩堝,，存在有內(nèi)外兩層結(jié)構(gòu),，外層是高氣泡密度的區(qū)域，稱為氣泡復(fù)合層,，內(nèi)層是一層3-5mm的透明層,，稱為氣泡空泛層。石英坩堝具有高純度,、耐溫性強(qiáng),、尺寸大精度高、保溫性好,、節(jié)約能源,、質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),，世界半導(dǎo)體工業(yè)發(fā)達(dá)國家已用此坩堝取代了小的透明石英坩堝，是拉制大直徑單晶硅,，發(fā)展大規(guī)模集成電路*的基礎(chǔ)材料,。

1、工藝流程：

圖1  石英坩堝生產(chǎn)工藝圖

　　如圖1所示：項(xiàng)目生產(chǎn)產(chǎn)品為石英圓坩堝,，主要工藝步驟為模具加料,、坩堝熔制爐熔制、成品出爐,、尺寸檢驗(yàn),、酸洗、水洗,、超聲清洗,、涂鋇、包裝入庫,。具體介紹如下：

　?、偌恿希涸谑＞咧屑尤胨柚亓渴⑸埃瑢⒛＞邔?dǎo)入熔制爐內(nèi),；

　?、谌壑齐A段：先抽真空，然后通過3根石墨電極起電弧,，熔制階段溫度約1700攝氏度,。抽真空帶出部分石英砂粉塵，需收集處理,。

　?、鄢善烦鰻t：經(jīng)過30~40分鐘的熔制階段后，將電弧關(guān)閉,，模具退出熔制爐,；

　　④尺寸檢驗(yàn)：使用卡鉗及卡尺檢驗(yàn)尺寸大小,，合格產(chǎn)品進(jìn)入下一步工序,；

　　⑤噴砂：用噴槍將石英砂噴在坩堝表面,，用來去除表面的附著物，噴出的砂由除塵器收集后重復(fù)使用,，人工操作,，設(shè)置專門噴房；

　?、耷懈睿痕釄迦壑仆戤吅?，模具帶著坩堝退出熔制爐，由工人用錘子輕輕敲打模具外表面，使坩堝脫離模具,，石墨模具重復(fù)使用,。一般使用壽命為十幾爐。當(dāng)石墨模具出現(xiàn)嚴(yán)重裂縫或變形時(shí)作報(bào)廢處理,；

　?、邫z驗(yàn)：人工檢驗(yàn)坩堝尺寸等規(guī)格；

　?、嗲逑矗合人嵯?，將坩堝沒入（6~8%）HF酸洗槽內(nèi)洗，然后取出沒入清水中水洗,，然后進(jìn)行高壓清洗及超聲波清洗,，去除表面殘余離子；

　?、嵬夸^：將氫氧化鋇粉末溶于水,，坩堝放入涂鋇機(jī)內(nèi)，氫氧化鋇均勻噴涂于坩堝內(nèi)表面,。氫氧化鋇極易與空氣中的CO2反應(yīng)生BaCO3,， 坩堝表面的涂層即為BaCO3。 Ba(OH)2,、BaCO3均很穩(wěn)定,，涂鋇過程中無Ba離子產(chǎn)生，但Ba(OH)2溶液,，BaCO3i沉淀都是對(duì)人體有危害的劇毒物質(zhì),，操作過程需作好防護(hù)。

　?、獍b入庫：使用紙箱包裝,，叉車將坩堝送入倉庫。

2,、生產(chǎn)原理：

圖2  石英坩堝生產(chǎn)原理圖

　?、倜鞯纳a(chǎn)：將高純石英粉裝入可任意傾動(dòng)角度的旋轉(zhuǎn)成型模內(nèi)（在金屬水冷套內(nèi)插入石墨模具），利用離心力作用和成型棒手工成型,，將已成坩堝形的旋轉(zhuǎn)裝置回轉(zhuǎn)到電極棒處,，然后將電極起弧并插入已成型的粉料腔內(nèi)，使用其快速熔化成坩堝形狀的熔融石英,，經(jīng)冷卻后取出,，即完成一個(gè)石英坩堝的毛坯生產(chǎn)。

　?、谥破烦尚停弘姌O起弧插入已成型的石英粉料腔內(nèi),，可以手動(dòng)或自動(dòng)升降電極,，以保證坩堝上下部的均勻熔化和電極燒蝕后的補(bǔ)償，從而制造出穩(wěn)定形狀的制品,，如圖二所示,。

　　旋轉(zhuǎn)成型和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是將兩個(gè)金屬水冷套（內(nèi)放石墨模）安放在一個(gè)大的回轉(zhuǎn)盤上，已達(dá)到一個(gè)處在熔化過程中,，另一個(gè)進(jìn)行成型操作,，從而可提高生產(chǎn)效率一倍。

　　如果采用多孔石墨,，并施以真空,，則可以生產(chǎn)出內(nèi)層透明外層不透明的通用規(guī)格的高質(zhì)量坩堝。

3,、我司產(chǎn)品在石英坩堝項(xiàng)目中的應(yīng)用情況

三,、結(jié)束語

      此次的石英坩堝項(xiàng)目是太能產(chǎn)業(yè)集群的一次嘗試，石英坩堝作為拉制單晶硅的載體,，在整個(gè)太陽能產(chǎn)業(yè)鏈中的作用是不容忽視的,。宇電的二次儀表在實(shí)踐中為石英坩堝的生產(chǎn)提供了強(qiáng)有力的保障，儀表具有很強(qiáng)的抗干擾性,，穩(wěn)定性達(dá)到生產(chǎn)需求,，在常熟華融太陽能新型材料有限公司的生產(chǎn)過程中，操作簡(jiǎn)便,，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行良好,，大大提高了石英坩堝生產(chǎn)效率，使其工業(yè)自動(dòng)化水平又躍上一個(gè)新的臺(tái)階,。并且由于儀表在溫度,、壓力、液位,、電流等控制,，提升了客戶產(chǎn)品的品質(zhì)，在一定程度上幫助了客戶塑造良好的品牌形象,。