单晶硅炉碳碳复合材料坩埚

单晶硅炉碳/碳复合材料坩埚

编制说明

（送审稿）

2010年9月25日

单晶硅炉碳/碳复合材料坩埚

一、任务来源及计划要求：

根据中色协综字【2010】015号《关于下达2009年第二批有色金属国家、行业标准制（修）订项目计划的通知》文件精神，由湖南金博复合材料科技有限公司负责《单晶硅炉碳/碳复合材料坩埚》（计划号为：2009—2056T—YS）行业标准的起草制订工作，共同制订单位有洛阳单晶硅有限责任公司、上海九晶电子材料股份有限公司、常州天合光能有限公司。标准的完成时间为2010年。

二、编制过程： 1、编制原则：

本标准是在参考了《烧结金属材料（不包括硬质合金）可渗性烧结金属材料密度、含油率和开孔率的测定》、《高纯石墨制品灰分的测定》、《一般公差 未注公差的线性和角度尺寸的公差》、《计数抽样检验程序》等国家标准和行业标准，并结合我国单晶硅棒拉制企业单晶硅炉及其使用碳/碳复合材料坩埚的实际情况和发展需要的基础上，进行制订的。 2、工作分工及主要工作：

湖南金博复合材料科技有限公司负责单晶硅炉碳/碳复合材料坩埚的设计和研制工作，征求、收集、汇总碳/碳复合材料坩埚的使用情况、用户需求及相关专家的意见，起草完善《单晶硅炉碳/碳复合材料坩埚》标准；洛阳单晶硅有限责任公司、上海九晶电子材料股份有限公司和常州天合光能有限公司负责碳/碳复合材料坩埚的使用验证、数据记录整理及反馈和坩埚设计制造的改进意见，共同制订完善《单晶硅炉碳/碳复合材料坩埚》标准。

为圆满完成该标准的制订工作，湖南金博复合材料科技有限公司、洛阳单晶硅有限责任公司、上海九晶电子材料股份有限公司和常州天合光能有限公司联合成立了标准制订工作小组，开展标准的制订工作。标准制订工作小组主要成员有廖寄乔、邰卫平、吴书哓、王文卫、史 舸、戴瑞麟、王 丽、瞿雪林、黄振飞、李 军、王跃军、龚玉良。主要工作为：

调查了解国内外碳/碳复合材料在民用工业的应用情况。

调查了解国内外太阳能行业单晶硅棒拉制企业中单晶硅炉的现状及运行情况和单晶硅炉用坩埚 的使用情况。

对收集的信息进行综合分析，重新设计制造碳/碳复合材料坩埚并投入使用。

根据重新设计制造的碳/碳复合材料坩埚使用情况，再次修改设计碳/碳复合材料坩埚，并起草《单晶硅炉碳/碳复合材料坩埚》标准。

将《单晶硅炉碳/碳复合材料坩埚》标准初稿提交讨论，并根据讨论意见修改完善该标准。 将《单晶硅炉碳/碳复合材料坩埚》标准修改稿送相关企业征求意见，并根据征求意见修改完善

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该标准。

3、征求意见情况：

《单晶硅炉碳/碳复合材料坩埚》标准初稿于2010年5月11日在全国半导体设备和材料标准化技术委员会材料分技术委员会主持召开的标准审定、预审和讨论会上进行了讨论，与会的有有色标准所、峨嵋半导体材料厂、乐电天威硅业公司、峨嵋佳美公司、锡矿山闪星锑业公司等单位的12名专家参加了讨论，提出了标准中应增加相关性能指标等建议，标准制订工作小组根据与会专家的意见进行了修改完善，形成《单晶硅炉碳/碳复合材料坩埚》标准修改稿，并送相关企业征求意见，相关企业征求意见汇总处理情况见“标准征求意见稿意见汇总处理表1”。

《单晶硅炉碳/碳复合材料坩埚》标准修改后的讨论稿于2010年9月8日在全国半导体设备和材料标准化技术委员会材料分技术委员会主持召开的标准审定、预审和讨论会上进行了预审，与会的有有色标准所、江苏协鑫硅材料科技发展有限公司、常州天合光能有限公司、洛阳鸿泰半导体有限公司、南京中锗科技股份有限公司、云南临沧鑫圆锗业股份有限公司、高佳太阳能股份有限公司等单位的11名专家参加了审核，提出了宝贵建议，标准制订工作小组根据与会专家的宝贵建议进行了修改完善，形成《单晶硅炉碳/碳复合材料坩埚》标准送审稿。相关企业建议汇总处理情况见“标准征求意见稿意见汇总处理表2”。

三、调研和分析工作的情况：

随着各国政府和人民对资源、环境保护意识和力度的增强，太阳能这一绿色环保产业在我国的发 展突飞猛进，单晶硅炉的数量由2006年的800台左右迅猛增加至现在的6000台以上，由此导致单晶硅炉必不可少的坩埚的需求急剧增长，从而也带动了碳/碳复合材料坩埚在单晶硅炉使用领域的快速发展。碳/碳复合材料坩埚,是由高强度炭纤维和炭素基质构成的复合材料加工而成的高技术产品，较之石墨制品节能、大幅度省材，且性能优异，具有长寿命、高比强度、耐高温、耐腐蚀、热膨胀系数小、耐急冷急热不变形不开裂等优良性能；是替代单晶炉石墨坩埚（托）的理想的升级产品。

制定单晶硅炉碳/碳复合材料坩埚标准，有利于规范其生产、经营、使用行为，有利于单晶硅炉碳/碳复合材料坩埚这一资源节约型、环境友好型产品的推广应用，有利于单晶硅拉制企业的节能降耗，降低成本及安全生产。

四、主要技术内容的说明：

单晶硅炉碳/碳复合材料坩埚用来替代单晶硅拉制企业常用的石墨三瓣埚，其结构设计有两种型式——整体式坩埚和分体式坩埚。分体式坩埚常见的三种型式分别为活动底分体式、上下分体式和三体分体式。整体式坩埚能有效化解漏硅对坩埚乃至整体热场的损害，但单晶硅棒拉制完后，去除石英坩埚残体较麻烦；分体式坩埚去除石英坩埚残体较容易，操作使用方便，但化解漏硅的风险较整体式坩埚稍差。这两种结构的坩埚均为整圆设计，较之石墨三瓣埚，单晶硅棒拉制过程较稳定，成品率较

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高，能满足不同用户的要求，便于碳/碳复合材料坩埚的较快推广和民族品牌的建设。

碳/碳复合材料坩埚的内径公差为单向正偏差，综合考虑了生产管理和使用厂家装石英埚的便利性，坩埚底锥和埚底直径标注了公差，是为了保证坩埚与埚托的良好配合，便于坩埚在热场中准确定位和运转的平稳性。

其他尺寸的公差按GB/T 1804—2000标准的中等级执行，是为了便于生产，降低生产成本，同时不影响坩埚的使用效果。

标准中规定了坩埚的密度和灰份，这两个指标对坩埚的使用效果密切相关，检测难度相对较小。 对坩埚裂纹的检验较严，是为了提高检验对产品批质量的判别能力，降低消费者风险，保障使用单位效益。

五、验证使用情况：

本公司按照本标准生产的单晶硅炉碳/碳复合材料坩埚首先在洛阳单晶硅有限责任公司、上海九晶电子材料股份有限公司和峨嵋半导体材料厂相继投入使用，根据使用情况，对坩埚进行了修改设计后，重新投放市场，使用范围稳步扩大，江苏境内的顺大、海润、天合；浙江的碧晶、昱辉；江西的中科、晶科、LDK；北京的有研硅股是我们碳/碳复合材料坩埚的用户，我们的坩埚也跨出国门，销到了韩国。

碳/碳复合材料坩埚强度高、质量轻、能降低能耗、降低意外风险；碳/碳复合材料坩埚采用整圆结构，利于拉晶的稳定，成晶率高；它不易粘硅，能规避漏硅的风险。碳/碳复合材料坩埚以其优越的综合性能已逐步得到用户的认可。客户群的逐步扩大，说明了碳/碳复合材料坩埚具有旺盛的生命力。

六、与国外同类标准水平的对比分析：

国外没有同类标准。

七、与现行法规、标准的关系：

本标准符合我国现行法律、法规和强制性国家标准的要求，无抵触、矛盾之处。

八、实施标准的要求和措施的建议：

建议本标准为推荐性的行业标准。

建议本标准尽快审定和批准实施，以满足生产、经营和使用的需要。

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