真空電弧法生產(chǎn)石英坩堝可行性研究報(bào)告

1、真空電弧法生產(chǎn)石英坩堝的技術(shù)和設(shè)備可行性報(bào)告一、 前言技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人口的增長(zhǎng)，使得人類對(duì)能源的需求越來(lái)越大?；诂F(xiàn)在環(huán)境污染和常規(guī)能源短缺的雙重危機(jī)，發(fā)展清潔的，可再生的新能源的要求越來(lái)越迫切。太陽(yáng)能具有豐富、清潔、可再生的優(yōu)點(diǎn)，受到了國(guó)際社會(huì)的廣泛關(guān)注。太陽(yáng)能發(fā)電原理就是利用半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)。太陽(yáng)能發(fā)電不需要燃料、無(wú)污染、安全、無(wú)噪音、建設(shè)周期短、資源相對(duì)廣泛、壽命長(zhǎng)，太陽(yáng)能電池一般壽命25年，免維護(hù)，所以在世界各國(guó)，先后發(fā)起了國(guó)家光伏發(fā)展計(jì)劃和太陽(yáng)能屋頂計(jì)劃，光伏能源被認(rèn)為是21世紀(jì)最重要的能源，可再生的綠色能源。光伏產(chǎn)業(yè)是世界上發(fā)展最快的產(chǎn)業(yè)，比IT業(yè)發(fā)展還要快，而且國(guó)際能源

2、機(jī)構(gòu)推算，今后的五十年內(nèi)，硅太陽(yáng)能電池（光伏產(chǎn)業(yè)）的發(fā)展速度將保持在50%以上的增長(zhǎng)速度，是一個(gè)朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)。利用太陽(yáng)能，離不開(kāi)單晶硅電池板，從而離不開(kāi)生產(chǎn)電池板的高品質(zhì)的電弧石英坩堝。真空電弧法生產(chǎn)石英坩堝（以下簡(jiǎn)稱真空坩堝）是目前世界上生產(chǎn)石英坩堝最先進(jìn)的技術(shù)。它以電弧為熱源，離心成型的工藝制造坩堝。其特點(diǎn)是設(shè)備可操作性強(qiáng)，工藝成熟，產(chǎn)品利潤(rùn)空間大，市場(chǎng)前景廣闊。石英玻璃坩堝是單晶硅生產(chǎn)中的關(guān)鍵必需品，是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的龍頭產(chǎn)業(yè)。廣泛應(yīng)用于電子、化工等諸多行業(yè)。用電弧法制造的半導(dǎo)體半透明石英坩堝是拉制大直徑單晶硅，發(fā)展大規(guī)模集成電路必不可少的基礎(chǔ)材料。二、真空坩堝的生產(chǎn)工藝特點(diǎn)本工藝是用電弧為熱源

3、，離心成型為基礎(chǔ)，熔化預(yù)先成型過(guò)的高純石英粉料，通過(guò)抽真空制造高純度內(nèi)層透明，外層乳白的石英坩堝的裝置。主機(jī)包括：旋轉(zhuǎn)成型機(jī)構(gòu)、電極升降及開(kāi)閉機(jī)構(gòu)、遮熱板升降機(jī)構(gòu)、電弧電源裝置、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、電控操作臺(tái)系統(tǒng)、防音及給排風(fēng)系統(tǒng)、吹掃清洗設(shè)備及坩堝取出工具等。生產(chǎn)原理：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)，利用離心力成型，將已成坩堝形的旋轉(zhuǎn)著的裝置移動(dòng)至電極棒處，然后將電極送電啟弧，同時(shí)啟動(dòng)真空系統(tǒng)，使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)石英坩堝的生產(chǎn)。目前，在可生產(chǎn)614英寸和1422英寸真空坩堝的兩種成套設(shè)備的基礎(chǔ)上，又設(shè)計(jì)了2428英寸的真空坩堝制造設(shè)備

4、。真空石英坩堝制品特別適用拉單晶爐拉制低氧碳大直徑硅單晶用。它具有熱穩(wěn)定性好，能在高溫下連續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)，并且在使用過(guò)程中，沒(méi)有軟化和塌邊現(xiàn)象，無(wú)高溫開(kāi)裂鼓泡現(xiàn)象，與熔硅長(zhǎng)時(shí)間接觸融入量小，降低了單晶中的氧含量，提高了單晶的質(zhì)量，且高溫下不形成方石英顆粒，易于拉晶控制，性能穩(wěn)定。該產(chǎn)品性能優(yōu)越，具有純度高、 雜質(zhì)含量低、幾何尺寸偏差小，無(wú)氣泡，無(wú)析晶現(xiàn)象等優(yōu)點(diǎn)，技術(shù)水平達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，具有很高的推廣價(jià)值。該技術(shù)主要只利用高純石英砂，在超凈環(huán)境下真空燒制而成。具有高純度、耐高溫等優(yōu)良理化性能。該產(chǎn)品完全能滿足美國(guó)GE、日本申和 以及國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)DHS。最近我們又開(kāi)發(fā)了真空電弧涂層法生產(chǎn)石英玻璃坩

5、堝這一具有高技術(shù)含量的新工藝，制造的高純度石英坩堝壁體分不透明和透明兩層。在坩堝內(nèi)表面有一層，其典型的厚度為0.6mm2.0mm. 該透明層內(nèi)沒(méi)有氣泡，且透明層的制造原料純度高，可以保證坩堝長(zhǎng)時(shí)間使用不容易析晶。另外，為了不使堝內(nèi)極少量的金屬原子游離，防止雜質(zhì)離子擴(kuò)散引起沾污，我們開(kāi)發(fā)了涂鋇技術(shù)。以上新技術(shù)均為國(guó)際先進(jìn)水平。與普通石英玻璃坩堝相比，不僅具有更加優(yōu)越的抗析晶能力和更好的熱穩(wěn)定性，并可提高坩堝的利用率，降低單晶硅生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)成本。目前該產(chǎn)品規(guī)格可達(dá)直徑1222英寸，二氧化硅含量大于99.9%，金屬雜質(zhì)含量小于30ppm，其中A1，Na、K微量雜質(zhì)含量?jī)?yōu)于日本東芝公司同類產(chǎn)品指標(biāo)。

6、三、市場(chǎng)分析隨著我國(guó)電子行業(yè)的飛速發(fā)展，電子、冶金、航天等工業(yè)部門都在大量引進(jìn)單晶硅拉制設(shè)備和集成電路生產(chǎn)線，由此坩堝的需求量與日俱增。中國(guó)加入WTO后，該產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)非但不會(huì)受到?jīng)_擊，相反由于國(guó)內(nèi)的成本優(yōu)勢(shì)，只要保證產(chǎn)品質(zhì)量，不僅能夠保住國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，在國(guó)際市場(chǎng)也能掙得一席之地?；诖?，業(yè)內(nèi)人士對(duì)坩堝產(chǎn)品在中國(guó)現(xiàn)在及未來(lái)的發(fā)展前景十分看好。抓住已培養(yǎng)成熟的市場(chǎng)機(jī)遇，投資該項(xiàng)目無(wú)疑是一個(gè)高起點(diǎn)、高回報(bào)，最具超前眼光的選擇。四、經(jīng)濟(jì)可行性分析按各種規(guī)格坩堝的平均產(chǎn)出量計(jì)算，一臺(tái)坩堝制造機(jī)年產(chǎn)坩堝約2萬(wàn)只, 銷售收入約3800萬(wàn)元，扣除生產(chǎn)成本和各種費(fèi)用等，年純利潤(rùn)可達(dá)1000萬(wàn)元以上。不合格產(chǎn)品可

7、加工輔助產(chǎn)品, 如遠(yuǎn)紅外材料使用的光學(xué)電弧片及燒結(jié)容器，輔助材料如電極、模具使用后還可回收,用于其它行業(yè)?？傊娀》óa(chǎn)品利用率高，無(wú)廢品可言，年利潤(rùn)還可增加。我們備有石英坩堝熔制設(shè)備和輔助設(shè)備（包括電氣控制）的總投資以及詳細(xì)的生產(chǎn)成本和盈利估算分析報(bào)告，歡迎垂詢。五、項(xiàng)目研發(fā)及成果項(xiàng)目由來(lái)：1995年9月，原錦州155廠石英坩堝分廠（現(xiàn)屬法國(guó)圣戈班公司）委托 原建筑材料工業(yè)部直屬單位-秦皇島玻璃工業(yè)設(shè)計(jì)院研制開(kāi)發(fā)6寸-14寸高純度電弧離心石英坩堝的生產(chǎn)設(shè)備、工藝技術(shù)。在消化吸收引進(jìn)的日本東芝公司同等規(guī)模石英坩堝生產(chǎn)線的基礎(chǔ)上，于1996年研制出具有日本東芝公司水平的石英坩堝生產(chǎn)線。設(shè)備安裝調(diào)試

8、完成之后，聯(lián)合試車一次成功。隨著大規(guī)模集成電路的飛速發(fā)展，對(duì)單晶硅的直徑要求越來(lái)越大，需求量也越來(lái)越大。所以對(duì)大直徑石英坩堝的規(guī)格、品種、數(shù)量的要求都發(fā)生了新的變化。為了適應(yīng)市場(chǎng)需求變化，1996年10月， 該公司又委托我們研制開(kāi)發(fā)14寸-20寸大直徑高純度電弧離心石英坩堝的生產(chǎn)設(shè)備、工藝技術(shù)，并建成生產(chǎn)能力2萬(wàn)只/年的電弧坩堝生產(chǎn)線。項(xiàng)目從1996年10月到1997年8月，我們?cè)O(shè)計(jì)方完成了主要設(shè)備的設(shè)計(jì)工作。設(shè)計(jì)過(guò)程中解決了成型和回轉(zhuǎn)臺(tái)的液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)，電極夾具的自動(dòng)補(bǔ)償升降，開(kāi)閉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及隔音裝置、供電穩(wěn)弧裝置、自控電路系統(tǒng)和油壓系統(tǒng)、空氣過(guò)濾給排風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等關(guān)鍵問(wèn)題，成功地設(shè)計(jì)制造了

9、 中、大直徑電弧坩堝制造機(jī)關(guān)鍵專用設(shè)備。1997年底，設(shè)備安裝調(diào)試完成之后，聯(lián)合試車一次成功。并總結(jié)出了電弧石英坩堝生產(chǎn)的一整套較合理、成熟的工藝參數(shù)，解決了生產(chǎn)中不同規(guī)格產(chǎn)品的熔制電流、電壓的選擇問(wèn)題及模具轉(zhuǎn)速、電極選配、熔制時(shí)間的確定等問(wèn)題，成功地使該項(xiàng)目生產(chǎn)線達(dá)到了預(yù)期技術(shù)設(shè)計(jì)效果。產(chǎn)品技術(shù)水平達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平， 填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。并于1998年度通過(guò)了國(guó)家重點(diǎn)新產(chǎn)品采標(biāo)驗(yàn)收，被評(píng)為國(guó)家級(jí)新產(chǎn)品。1998年2000年該廠又陸續(xù)投產(chǎn)了3臺(tái)石英坩堝生產(chǎn)線。該項(xiàng)目科技成果產(chǎn)業(yè)化成功的實(shí)施，使企業(yè)具有 了當(dāng)代先進(jìn)技術(shù)水平的生產(chǎn)線，形成了工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)，不僅為電子通信、機(jī)電一體化、新型材料、通信新

10、技術(shù)等領(lǐng)域的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)與保障，而且替代了國(guó)外同類產(chǎn)品的進(jìn)口，為國(guó)家節(jié)省了大量外匯，同時(shí)亦將促進(jìn)并帶動(dòng)相關(guān)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步與發(fā)展。目前我們科研組有坩堝工藝師、設(shè)備設(shè)計(jì)師、電氣工程師，均為當(dāng)初（1995年9月）參加技術(shù)攻關(guān)的原班人員,近10年來(lái)一直致力于真空坩堝的設(shè)計(jì)優(yōu)化和推廣工作 。設(shè)備的更新改造不斷升級(jí)：從最初的回轉(zhuǎn)式工作臺(tái)，到推拉式工作臺(tái)，再到最新的雙工位伺服驅(qū)動(dòng)低位工作臺(tái)（目前的模具工作臺(tái)無(wú)震動(dòng)和沖擊現(xiàn)象 ，低位工作臺(tái)方便加料和取堝）；從當(dāng)初的水冷套模具，到現(xiàn)在的抽真空模具， 從原液壓驅(qū)動(dòng)方式到電液推桿，再到最近開(kāi)發(fā)的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，進(jìn)一步提高了坩堝產(chǎn)品的質(zhì)量，增加了坩堝設(shè)備的運(yùn)行平

11、穩(wěn)性和控制精度，減少了設(shè)備的維修量，可以說(shuō)其工藝 技術(shù)及生產(chǎn)設(shè)備已趨完善。其技術(shù)水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)國(guó)內(nèi)水平，達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。 目前使用我們?cè)O(shè)備和技術(shù)的廠家分布在遼寧、江蘇、天津、湖北、江西、四川、山東，近30條坩堝生產(chǎn)線，比較大的公司有法國(guó)圣戈班公司、美國(guó)通用電氣（GE）石英公司（無(wú)錫）、湖北菲利華、江蘇華爾。目前可以提供多種合作形式，可以提供整套設(shè)備制造加工安裝、坩堝生產(chǎn)工藝技術(shù)和人員培訓(xùn)大包服務(wù)，也可以提供整套技術(shù)轉(zhuǎn)讓服務(wù)，即我方提供設(shè)備技術(shù)圖紙和生產(chǎn)工藝，需方按圖加工設(shè)備。綜上所述，真空電弧法石英坩堝項(xiàng)目是目前國(guó)內(nèi)石英行業(yè)首選的技術(shù)含量高的項(xiàng)目。如果投資環(huán)境良好，基礎(chǔ)設(shè)施完備，投資該項(xiàng)目的時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟。聯(lián)系人：李先生地址：河北省秦皇島市燕山大街電話QQ: 280184778 Email: chengcun1022