一种晶体取出装置的制作方法

1.本技术涉及一种晶体取出装置，属于半导体材料制备领域。


背景技术：

2.碳化硅晶体材料由于其耐击穿性强、高热导性、和高饱和电子迁移率等特性，是制备耐高温、低损耗及耐腐蚀的半导体材料。利用碳化硅制备的电子器件强度大、导热性好，目前碳化硅半导体材料已被广泛应用于医疗、航空、冶金、汽车、高速公路等技术领域。
3.碳化硅晶体的生长是在碳化硅长晶炉中，以碳化硅粉末为原料，将坩埚中的碳化硅粉末加热到一定温度就会显著升华，而分解的碳化硅气体会沿着温度梯度输运并在碳化硅籽晶处凝聚。通常，籽晶放置于贯通的中空筒体上端，中空筒体放置于坩埚内部，盖上坩埚盖。待长晶结束，需要人工敲击中空筒体，将中空筒体破坏掉，才能将中空筒体内的晶体取出。该人工将晶体取出的方式生产效率低，并且在破坏中空筒体时，易造成应力集中，导致晶体开裂，浪费材料，提高生产成本。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本技术提出了一种晶体取出装置，避免了依靠人工敲击取出晶体的弊端，能避免晶体开裂，取出的晶体质量高，提高生产效率，降低生产成本。
5.根据本技术的一个方面，提供了一种晶体取出装置，该晶体取出装置包括：
6.工作台，所述工作台上用于放置一端粘贴有晶体的中空筒体，所述工作台设置用于固定所述晶体的定位结构；
7.扩撑机构，所述扩撑机构设置在所述工作台上方，所述扩撑机构包括扩撑头，所述扩撑头能够位于所述中空筒体内，且能沿中空筒体的周向运动，以将中空筒体破坏掉。
8.可选地，所述扩撑机构还包括能够伸缩的第一控制臂，所述扩撑头设置在所述第一控制臂末端，所述第一控制臂用于控制扩撑头沿中空筒体的周向运动。
9.可选地，所述扩撑机构还包括能够伸缩的第二控制臂，所述第一控制臂垂直设置在所述第二控制臂末端，所述第二控制臂用于带动所述第一控制臂与所述扩撑头上升或下降。
10.可选地，所述第一控制臂和所述扩撑头至少为两个，所述第一控制臂和所述扩撑头沿所述第二控制臂对称设置。
11.可选地，其还包括驱动所述第一控制臂伸缩的第一控制机构，和驱动所述第二控制臂伸缩的第二控制机构。
12.可选地，所述扩撑头包括推板或气囊；
13.所述推板设置为弧形板状，所述推板弧度与所述中空筒体的内侧壁相适配，所述推板的径向横截面的弧度小于90
°
。
14.可选地，其还包括切割机构，所述切割机构用于割裂所述中空筒体，所述切割机构包括切割件，所述工作台开设有切割件穿过的开口，且所述切割件在开口处能够向中空筒
体方向移动。
15.可选地，所述切割件设置在所述工作台下方。
16.可选地，所述切割件至少为两个，并沿所述中空筒体对称设置。
17.可选地，所述开口数量与所述切割件数量相同，所述开口为沿所述中空筒体轴向延伸的条形缝隙。
18.可选地，其还包括第三控制机构，所述第三控制机构能够驱动所述切割件上升和下降。
19.可选地，还包括第四控制机构，所述第四控制机构能够驱动所述切割件向所述中空筒体中心方向移动。
20.可选地，所述定位结构包括吸盘，所述吸盘用于固定所述晶体。
21.可选地，其还包括活动安装在所述工作台下方的废料箱，所述废料箱的外侧设有把手，拉所述把手能够取出或放回所述废料箱。
22.可选地，其还包括感应单元，所述感应单元与所述扩撑机构连接，所述感应单元用于感应所述扩撑头与所述晶体之间的距离。
23.本技术能产生的有益效果包括但不限于：
24.1.本技术所提供的晶体取出装置，通过设置扩撑头，扩撑头能沿中空筒体的周向运动，扩撑头给予中空筒体一定的挤压力，而将中空筒体破坏，可方便的取出晶体；且降低了晶体内部应力集中，避免了晶体开裂，提高晶体的质量和生产效率，进一步节约了成本。
25.2.本技术所提供的晶体取出装置，第一控制臂和第二控制臂的设置，能适用于在不同的中空筒体内取出晶体，根据中空筒体的尺寸，灵活确定第一控制臂和第二控制臂的伸出位置，确保将中空筒体破坏掉，提高该装置的普适性。
26.3.本技术所提供的晶体取出装置，切割机构能够使中空筒体预先产生豁口，在扩撑头对中空筒体施加较小破坏力的情况下，就能将晶体取出，避免较大破坏力造成的晶体开裂，降低不合格率和生产成本。
27.4.本技术所提供的晶体取出装置，切割件设置在工作台下方，能在节省空间的同时确保生产安全，也可在扩撑机构破坏中空筒体时，确保破坏掉的中空筒体部分不会接触到切割件，避免损坏切割件，延长切割件的使用时间。
28.5.本技术所提供的晶体取出装置，定位结构能保证在切割和破坏中空筒体时，晶体不会随中空筒体的晃动而产生移动，有效防止应力集中，从而避免晶体开裂，将中空筒体破坏后，晶体也能很容易的从吸盘上取下，不会对晶体造成损伤。
29.6.本技术所提供的晶体取出装置，感应单元能保证扩撑头在不接触晶体的情况下，将中空筒体破坏掉，从而确保扩撑头不会对晶体施加破坏力，避免晶体出现开裂。
附图说明
30.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
31.图1为本技术实施例涉及的晶体取出装置的立体结构示意图；
32.图2为图1中a部分的局部放大图；
33.图3为图1中b部分的局部放大图；
34.部件和附图标记列表：
35.1工作台；2扩撑头；3第一控制臂；4第二控制臂；5扩撑平台；6切割件；7开口；8吸盘；9废料箱；10把手。
具体实施方式
36.为了更清楚的阐释本技术的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。
37.为了能够更清楚地理解本技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本技术进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
38.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术，但是，本技术还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本技术的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
39.另外，在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
40.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
41.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
42.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不是必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
43.本技术的实施例公开了一种晶体取出装置，如图1所示，该晶体取出装置包括：工作台1，工作台1上用于放置一端粘贴有晶体的中空筒体，工作台1设置用于固定晶体的定位结构；扩撑机构，扩撑机构设置在工作台1上方，扩撑机构包括扩撑头2，扩撑头2能够位于中空筒体内，且能沿中空筒体的周向运动，以将中空筒体破坏掉。通过设置扩撑头2，扩撑头2能沿中空筒体的周向运动，扩撑头2给予中空筒体一定的挤压力，而将中空筒体破坏，可方
便的取出晶体；且降低了晶体内部应力集中，有效避免了晶体开裂，提高晶体的质量和生产效率，进一步节约了成本。
44.在使用该装置将晶体取出过程中，首先将一端粘贴有晶体的中空筒体放置于工作台1上，工作台1上的定位结构能够将晶体固定住，但是此定位结构并不对中空筒体进行固定；固定好中空筒体后，扩撑机构的扩撑头2从工作台1上方开始下降，扩撑头2下降至中空筒体内，并且沿中空筒体的周向运动，接触到中空筒体的内侧壁后继续运动，对中空筒体施加破坏力，直到将中空筒体撑裂，扩撑头2复位，取出晶体。使用该装置，在不接触晶体的情况下，能够自动化将晶体从中空筒体中取出，不会造成应力集中，避免晶体开裂，提高晶体的质量和生产效率，进一步也能节约成本。
45.作为一种实施方式，扩撑机构还包括能够伸缩的第一控制臂3，扩撑头2设置在第一控制臂3末端，第一控制臂3用于控制扩撑头2沿中空筒体的周向运动。在该设置方式中，第一控制臂3的末端与扩撑头2相连，第一控制臂3是平行于中空筒体的上端面的，第一控制臂3往外延伸，带动扩撑头2沿中空筒体的周向运动，并且给予扩撑头2破坏掉中空筒体的力，能够均匀对中空筒体施加破坏力，确保在破坏掉中空筒体时，不会出现力的偏移，保证晶体的质量，中空筒体破坏后，第一控制臂3复位，取出晶体。
46.作为一种实施方式，扩撑机构还包括能够伸缩的第二控制臂4，第一控制臂3垂直设置在第二控制臂4末端，第二控制臂4用于带动第一控制臂3与扩撑头2上升或下降。第一控制臂3与第二控制臂4垂直，因此在扩撑机构破坏中空筒体时，第二控制臂4伸出，带动第一控制臂3和扩撑头2下降，当下降到指定位置时，第一控制臂3再伸出，将中空筒体破坏掉，晶体取出后，第一控制臂3和第二控制臂4分别回缩复位。第一控制臂3和第二控制臂4为液压杆或气压杆，但并不限于此方式，只要能实现第一控制臂3和第二控制臂4的伸缩即可。
47.该第一控制臂3和第二控制臂4的设置方式能够用于在不同尺寸的中空筒体内取出晶体，根据中空筒体的尺寸，灵活确定第一控制臂3和第二控制臂4的伸出位置，确保将中空筒体破坏掉，提高该装置的普适性；进一步地，在对中空筒体施加力时，第二控制臂4和第一控制臂3可以同时伸长，并分别控制扩撑头2的下降和沿中空筒体方向运动，保证快速将晶体取出。
48.作为一种实施方式，参见图2，第二控制臂4末端为扩撑平台5，第一控制臂3通过该扩撑平台5垂直设置在第二控制臂4末端，该扩撑平台5的横向截面积大于第二控制臂4的下端面，扩撑平台5的设置能够增加第一控制臂3连接于第二控制臂4的稳定性，在对中空筒体破坏时，破坏力有时是很大的，因此扩撑平台5能承受一定的反作用力，保证第二控制臂4不易损坏，延长使用寿命。进一步地，扩撑平台5与第一控制臂3和第二控制臂4之间可以为一体连接，也可以为可拆卸连接，当为可拆卸连接时，各个部件损坏后可以及时更换，增加装置使用的灵活性。
49.作为一种实施方式，第一控制臂3和扩撑头2至少为两个，第一控制臂3和扩撑头2沿所述第二控制臂4对称设置。扩撑头2连接于第一控制臂3末端，因此扩撑头2和第一控制臂3的数量是相适配的，在对中空筒体破坏时，扩撑头2和第二控制臂4在数量大于两个的情况下并沿第二控制臂4对称设置，此时扩撑头2是沿第二控制臂4的周向均匀分布的，能保证破坏力能均匀的作用于中空筒体上，确保不会造成中空筒体的晃动，利于减少晶体的开裂。
50.作为一种实施方式，该晶体取出装置还包括驱动第一控制臂3伸缩的第一控制机
构，和驱动第二控制臂4伸缩的第二控制机构。第一控制臂3和第二控制臂4分别由两个控制机构控制，能保证第一控制臂3和第二控制臂4既能协同作用，又可单独使用，根据不同的中空筒体自动进行操作，提高装置的自动化程度，减少人工操作步骤，降低成本。
51.作为一种实施方式，扩撑头2包括推板或气囊，当扩撑头2为气囊时，能够适用于不同尺寸的中空筒体，提高该装置的普适性。其气囊的弹性作用可减少在扩撑过程中的中空筒体的震动，进一步降低对晶体的作用力，使晶体不易开裂，并且能减少扩撑头2与中空筒体之间的摩擦，避免扩撑头2的损坏，延长扩撑头2的使用时间。
52.具体的，当扩撑头2为推板时，推板设置为弧形板状，推板弧度与中空筒体的内侧壁相适配，推板的径向横截面的弧度小于90
°
。若推板弧度与中空筒体内侧壁不适配时，破坏力会集中在中空筒体上的某一点，此时可能出现中空筒体不能被完全破坏掉的情况，造成晶体无法取出，因此根据中空筒体尺寸的不同选择不同弧度的推板，以确保推板能完全接触到中空筒体的内侧壁，从而扩撑头2对中空筒体施加破坏力时，该力能通过推板均匀作用于中空筒体的内表面上，保证将中空筒体完全破坏掉，顺利取出晶体。推板的径向横截面小于90
°
，使推板不至于过大，提高推板的灵活性。优选地，推板的径向横截面小于60
°
；更优选地，推板的径向横截面小于30
°
。
53.参见图1，作为一种实施方式，该晶体取出装置还包括切割机构，切割机构用于割裂中空筒体，切割机构包括切割件6，工作台1开设有切割件6穿过的开口7，且切割件6在开口7处能够向中空筒体方向移动。在使用扩撑机构破坏掉中空筒体之前，先使用切割机构对中空筒体进行切割，将一端粘贴有晶体的中空筒体放置于工作台1后，切割件6自开口7处向中空筒体方向移动，接触到中空筒体的外表面后继续移动，对中空筒体进行切割，在切割件6靠近中空筒体内表面，但并未接触到晶体之前，停止切割，切割件6复位，使用扩撑机构将中空筒体从切割的豁口处扩撑开，取出晶体。切割机构能够使中空筒体预先产生豁口，在扩撑头2对中空筒体施加较小破坏力的情况下，就能将晶体取出，避免较大破坏力造成的晶体开裂，降低不合格率和生产成本。
54.参见图3，作为一种实施方式，切割件6设置在工作台1下方，需要对中空筒体切割时，切割件6穿过开口7，自下而上移动，同时切割件6也可以向中空筒体方向移动，既能横向切割，也能纵向切割，保证切割效率。切割件6在切割完成后，又下降至工作台1下方，节省空间的同时确保生产安全，进一步，也可在扩撑机构破坏中空筒体时，确保破坏掉的中空筒体部分不会接触到切割件6，避免损坏切割件6，延长切割件6的使用时间。
55.作为一种实施方式，切割件6至少为两个，并沿中空筒体对称设置。切割件6的数量决定了中空筒体割裂成几部分，切割件6至少为两个，并沿中空筒体对称设置，能保证中空筒体均匀被割裂，在扩撑机构对中空筒体施加破坏力时，其施加的破坏力是相等的，能保证以最快的速度将中空筒体破坏掉，也能避免出现应力集中的现象，防止晶体开裂。
56.作为一种实施方式，开口7为沿中空筒体轴向延伸的条形缝隙，并且开口7数量与切割件6数量相同。该设置方式，能保证切割件6存在一定的移动空间，切割件6在该开口7处，能够穿过开口7自上而下移动，并能沿开口7向中空筒体方向运动。
57.作为一种实施方式，该装置还包括第三控制机构和第四控制机构，第三控制机构能够驱动切割件6上升和下降，第四控制机构能够驱动切割件6向中空筒体中心方向移动。切割件6的升降和向中空筒体方向移动方别由两个控制机构控制，能够保证在对中空筒体
进行切割时，能根据实际情况选择操作方式，提高装置的自动化程度，减少人为操作。当切割件6在向中空筒体方向移动时，可反复升降切割中空筒体，能保证切割效率，节约切割的操作时间，提高生产量。
58.具体的，切割件6可以为锯齿，线绳，切割刀具等，但并不限于上述方式，只要是可以实现对中空筒体进行切割的形式即可。
59.作为一种实施方式，定位结构包括吸盘8，吸盘8用于固定晶体。吸盘8与晶体之间为软连接，中空筒体为破坏之前，将晶体固定在工作台1上，后面对中空筒体进行切割和扩撑操作时，能保证晶体不会随中空筒体的晃动而产生移动，并且晶体由吸盘8固定，能够有效防止应力集中，从而避免晶体开裂，将中空筒体破坏后，晶体也能容易的从吸盘8上取下，不会对晶体造成损伤。
60.作为一种实施方式，该晶体取出装置还包括活动安装在工作台1下方的废料箱9，废料箱9的外侧设有把手10，拉所述把手10能够取出或放回废料箱9。中空筒体被切割机构切割后，扩撑机构将中空筒体破坏成几部分，该被破坏的中空筒体废料掉落到工作台1下方的废料箱9内，无需人工将废料回收，待废料箱9回收满废料后，将废料箱9取出，倒出废料后重新放回。该设置方式能减少操作步骤，节省操作时间，提高生产效率。
61.作为一种实施方式，该装置还包括感应单元，感应单元与扩撑机构连接，感应单元用于感应扩撑头2与晶体之间的距离。优选的，该感应单元设置于第二控制臂4下端面或扩撑平台5的下方，扩撑头2伸入到中空筒体内将中空筒体破坏掉，因此设置感应单元能保证扩撑头2在不接触晶体的情况下，将中空筒体破坏掉，从而确保扩撑头2不会对晶体施加破坏力，避免晶体出现开裂。
62.将晶体从中空筒体内取出时，先将一端粘贴有晶体的中空筒体放置于工作台1上，吸盘8将晶体固定住；控制器发出信号，第三控制机构驱动切割结构的切割件6自工作台1下方向上移动，并且第四控制机构同时驱动切割件6向中空筒体移动，待切割件6接近中空筒体的内表面，但还未接触到晶体之前，停止切割，第三控制机构驱动切割件6复位到工作台1下方；之后第二控制机构驱动控制第二控制臂4带动第一控制臂3和扩撑头2下降，感应单元感应到扩撑头2下降到预先设定的高度后，向控制器发出信号，控制器接收到信号后，第二控制机构驱动第二控制臂4停止下降，第一控制机构驱动第一控制臂3带动扩撑头2沿中空筒体的周向运动，直至中空筒体被破坏掉；破坏掉的中空筒体废料自动落入到废料箱9内，第一控制机构和第二控制机构分别驱动第一控制臂3和第二控制臂4复位，取出晶体；将废料箱9取出，倒出其内的废料，操作完成。
63.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
64.以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。