[發明專利]具有自動警示功能的外延生產用可控壓力頂筆裝置

有效

• 申請號: 200910095374.5
• 申請日: 2009-01-12
• 公開（公告）號: CN101498036A
• 公開（公告）日: 2009-08-05
• 發明（設計）人: 梁興勃;張向成;王震;陳華;徐林海;丁海東;彭世煜
• 申請（專利權）人: 寧波立立電子股份有限公司
• 主分類號: C30B25/02
• 分類號: C30B25/02;C30B23/02;C30B35/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 韓介梅

技術領域

本發明涉及一種具有自動警示功能的外延生產用壓力可控的頂筆裝置。具體涉及一種外延過程裝取片使用的頂筆裝置，特別是當操作者施加在頂筆上的壓力處于給定的范圍時能夠自動發出警示信號的頂筆裝置。

背景技術

外延頂筆通常用于外延片生長前、后的裝、取片過程中。在外延生長之前，需要借助外延頂筆的輔助將外延襯底片放置于石墨基座上，對于立式外延爐而言，操作者需要借助頂筆的支撐將硅襯底片置于石墨基座的安置凹槽內。外延生長完畢后，操作者通過類似的反向操作借助于頂筆將外延片取下。石墨基座在外延生長過程中為襯底片提供加熱功能。然而，對于立式外延爐而言，由于石墨基座的安置凹槽與水平面的夾角接近90度，硅襯底片在自身重力的作用下，其上部和下部與基座接觸的緊密程度不同，這通常會在外延生長過程中引起外延襯底片上下區域表面溫度的差別，從而導致外延片的厚度均勻性和電阻率均勻性變差。值得指出的是，外延頂筆的另外一個重要作用，即通過對放入石墨基座安置凹槽內的襯底片表面特定位置施加頂壓，達到襯底片和基座的緊密結合，保證在高溫外延生長過程中襯底片表面具有均一的溫度，從而得到具有良好厚度均勻性和電阻率均勻性的外延片。

現有的外延頂筆不具有壓力控制的裝置，操作者在使用外延頂筆對襯底片進行頂壓時所施加的壓力值難免會因人而異，從而得到的頂壓效果差異很大，表現為生長出的同規格外延片的厚度均勻性和電阻率均勻性差別很大。此外，過大的頂片壓力會引起襯底片內部的應力集中，在外延生長后很容易發生碎片現象。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有自動警示功能的外延生產用可控壓力頂筆裝置，可以對所施加壓力進行控制，特別是當操作者施加在頂筆上的壓力處于給定的合適范圍時能夠自動發出警示信號的頂筆裝置。

本發明的具有自動警示功能的外延生產用可控壓力頂筆裝置，包括頂筆頭、筆身、滑桿、筆桿和壓力調節和自動警示裝置，壓力調節和自動警示裝置包括殼體、置于殼體中的兩個彈簧座、鈕扣電池和彈簧，第一彈簧座和第二彈簧座之間通過軸向孔形成滑動配合，彈簧位于兩個彈簧座之間，處于壓緊狀態，第一彈簧座的頂端伸出殼體，第二彈簧座的頂端和鈕扣電池接觸，第一彈簧座的軸向孔內壁鑲嵌有金屬片，第二彈簧座的軸向桿上鑲嵌有兩片相互分離的金屬片，該兩片相互分離的金屬片通過導線與安裝在殼體上的警示燈相連。頂筆頭緊固在筆身的一端，筆身的另一端設有中心螺紋孔和導向槽，筆桿的頂端設有與導向槽匹配的突出部分，滑桿和壓力調節和自動警示裝置置于筆桿中，滑桿的一端與筆身的中心螺紋孔螺紋連接，滑桿的另一端具有與筆桿中的環形面配合的凸臺，凸臺端面與第一彈簧座伸出殼體的一端接觸，筆桿上有警示燈顯示窗。

本發明的頂筆裝置，在彈簧的彈性范圍內，根據公式F_實際＝F_預緊力+kΔx，其中k為彈簧的彈性系數，設彈簧處于初始壓緊狀態時的預緊力為F_預緊力。在頂筆的使用過程中，當頂筆頭頂壓外延片的實際壓力大于F_預緊力時，筆身和筆桿之間就會發生相對滑動。設筆身相對于筆桿的滑動距離為Δx，那么頂筆頭施加在外延片上的實際壓力為F_實際＝F_預緊力+kΔx。在實際使用時，當筆身相對于筆桿的滑動距離為L＜Δx＜L+D時，第一彈簧座軸向孔內壁的金屬片和第二彈簧座軸向桿上的兩片金屬片接觸，電路接通，警示燈亮，表明施加在頂筆上的壓力處于給定的合適范圍。上述L為頂筆頭不受力時第一彈簧座軸向孔內壁的金屬片和第二彈簧座軸向桿上的兩片金屬片之間的距離，D為金屬片的長度。

本發明通過選擇具有不同彈性系數k的彈簧以及調節彈簧的初始壓緊狀態，可以獲得不同的預緊力F_預緊力；筆身相對于筆桿可滑動的距離范圍可以通過滑桿的長度和滑桿旋入筆身中的深度進行調節，結合不同彈性系數k值的彈簧的選用，可以滿足對實際壓力值變化范圍大小的調節；通過調整第一彈簧座軸向孔內壁的金屬片和第二彈簧座軸向桿上金屬片之間的距離以及金屬片的長度，可以設置不同的L和D，從而能夠根據實際的需要對頂筆設定不同的報警壓力上下限，使頂筆的壓力處于給定的壓力范圍時能夠自動觸發警示燈發光。

本發明具有下述技術效果：

1.能夠根據外延片生產過程的不同需要，對頂筆設置不同的預緊壓力值和變化范圍。

2.當操作者施加在頂筆上的壓力處于給定的壓力范圍內時，頂筆裝置能夠自動發出警示信號給予提示，保證操作者在使用頂筆時施加壓力的一致性。

3.消除由于人為因素造成的頂片效果差別，提高外延片的電阻率一致性和厚度均勻性。

附圖說明