CN101138869A - 单晶硅高效复合切割方法及其切割系统 - Google Patents

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左敦稳
赵礼刚
孙玉利
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朱永伟
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Abstract

一种单晶硅高效复合切割方法，其特征将是将待切割的单晶硅棒装夹于电火花线切割机床上，利用固结有金刚石磨料的金属线作为切割线进行电火花线切割，充分发挥电火花线切割加工速度快和固结磨料金属线上的金刚石磨料切割效果好的优点，达到快速高效实现对单晶硅棒进行切割的目的，同时使被切割的单晶硅表面自然形成具有减反射效果的绒面结构。本发明具有方法简单，加工效率高，质量好等一系列优点。

Description

单晶硅高效复合切割方法及其切割系统
技术领域
本发明涉及一种单晶硅材料的切割加工方法，尤其是一种利用电火花线切割技术与固定金刚石金属线相结构进行复合加以的方法及其切割系统，具体地说是一种单晶硅高效复合切割方法及其切割系统。
背景技术
众所周知，目前，常用的切割效率和切片质量较好的单晶硅切割方法有金刚石内径切片法、游离磨料(多)线锯切片法、固结磨料(多)线锯法，这几种切割方法的主要优缺点如下表所示：
切割方法 优点 缺点
金刚石内径切片法 刀片稳定性好、技术成熟，可实现高速高效切割 不适合大直径薄片硅晶体的切割，对200mm以下直径硅晶体的切片，常产生较大的翘曲变形，硅片表面还会残留较大切痕和微裂纹，损伤层深度可达10～50μm。
往复式自由(游离)磨料(多)线锯切片技术 用于大直径硅晶体薄片切片，出品率高，锯口损耗少，很少产生崩片，有很好的表面质量 1)硅棒及其加工区域被脂基研磨液污染；2)泥浆状的研磨液在使用后需经处理才能排放，易造成环境污染；3)切片工艺为三体磨粒磨损的材料去除机理，切削效率低；4)因锯丝磨损导致的晶圆厚度不均匀
固结磨料(多)线锯技术 1)切割温度较低，2)可切割精密窄缝，3)可以切割大直径硅片，4)切割表面质量高，5)环保性能好，硅棒不会被污染，6)切片工艺为二体磨粒磨损的材料去除机理，切割速度快，加工效率高。 金刚石磨料与锯丝基体结合强度不高，锯丝的寿命也受到限制
综上所述，现有的各种方法不是存在切割效率低，就是存在切割质量差的问题，目前尚无一种既能保证切割质量又能满足生产效率需求的切割方法及其切割系统。
发明内容
本发明的目的之一是发明一种结合固结磨料金属线锯和电火化线切割技术优点的单晶硅高效复合切割方法。
本发明的目的之二是发明一种与所述复合切割方法配套的切割系统。
本发明的技术方案之一是：
一种单晶硅高效复合切割方法，其特征将是将待切割的单晶硅棒装夹于电火花线切割机床上，利用固结有金刚石磨料的金属线作为切割线进行电火花线切割，充分发挥电火花线切割加工速度快和固结磨料金属线上的金刚石磨料切割效果好的优点，达到快速高效实现对单晶硅棒进行切割的目的，同时使被切割的单晶硅表面自然形成具有减反射效果的绒面结构。
本发明的技术方案之二是：
一种单晶硅高效复合切割系统，包括电火花线切割机床和固结有金刚石磨料的金属切割线6，单晶硅棒7安装在电火花线切割机床的进给工作台上，其特征是所述的工作台上还安装有工作轮4，5、张紧轮3及两个绕线筒1，2，，两个工作轮4，5分别安装在单晶硅棒7的两侧，张紧轮3安装在绕线筒1与工作轮4之间和/或绕线筒2与工作轮5之间，固结有金刚石磨料的金属切割线6的一端固定在绕线筒1上，另一端绕过工作轮4，5及张紧轮3后固定在绕线筒2上，金属切割线6在绕线筒1，2上的固定点均向筒内连接有导电棒8，导电棒8从绕线筒1，2的轴线方向引出与导电接触棒9相接触，导电接触棒9与电火花线切割机床的电源相连。
本发明的有益效果：
本发明充分吸取了电火花线切割速度快的优点以及固结金刚石切割线切割效果好的优点，在保证切片质量的同时大大提高了切割速度，生产效率成倍提高，完全能满足生产需求，同时用本发明方法制得的硅片可省去后续的制绒工艺，大大降低加工成本。
本发明还具有方法简单，易于实现的优点。
本发明的设备可利用现有的电火花线切割机床进行改造而成，因而具有投资少，见效快的优点。
本发明在保证切割速度和质量的同时可大大延长金属切割线上固结的金刚石的寿命，从而延长金属切割线的使用寿命。
附图说明
图1是本发明的金属切割线部分的结构示意图。
图2是本发明的绕线筒的结构示意图。
图3是本发明的金属切割线在切割状态时的放大示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
实施例一。
一种单晶硅高效复合切割方法，将是将待切割的单晶硅棒装夹于改进后的(具体改进见实施例二所述)电火花线切割机床的进给工作台上，利用固结有金刚石磨料的金属线作为切割线进行电火花线切割，充分发挥电火花线切割加工速度快和固结磨料金属线上的金刚石磨料切割效果好的优点，达到快速高效实现对单晶硅棒进行切割的目的，同时使被切割的单晶硅表面自然形成具有减反射效果的绒面结构。本发明的固结有金刚石磨料的金属线可采用市售产品，电火花线切割机床也可采用市售普通电火花加工机床，机床的工艺参数可参照机床的相关说明进行操作。
实施例二。
如图1、2、3所示。
一种单晶硅高效复合切割系统，包括电火花线切割机床和固结有金刚石磨料的金属切割线6，单晶硅棒7安装在电火花线切割机床的进给工作台上，所述的工作台上还安装有工作轮4，5、张紧轮3及两个绕线筒1，2，，两个工作轮4，5分别安装在单晶硅棒7的两侧，张紧轮3安装在绕线筒1与工作轮4之间和/或绕线筒2与工作轮5之间，固结有金刚石磨料的金属切割线6的一端固定在绕线筒1上，另一端绕过工作轮4，5及张紧轮3后固定在绕线筒2上，如图1所示。金属切割线6在绕线筒1，2上的固定点均向筒内连接有导电棒8，导电棒8从绕线筒1，2的轴线方向引出与导电接触棒9(可采用电刷结构)相接触，导电接触棒9与电火花线切割机床的电源相连，如图2。具体连接时可将导电棒8的一端与固结金属切割线6的一端相连，导电棒8是绕线筒1或2折弯后伸出绕线筒1或2外与从机床自有电源处引来的正极或负极通过导电接触棒9相连，导电棒8转动过程中始终与导电接触棒9相接触，从而给金属切割线加上所需的电压。
本发明的金属切割线在具体切割时的放大结构图如图3所示，图3中10为固结在金属线上的金刚石颗粒。
具体切割时的电气参数可参见机床说明书。
本发明未涉及部分如电火花线切割机床等均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (2)

1.一种单晶硅高效复合切割方法，其特征将是将待切割的单晶硅棒装夹于电火花线切割机床上，利用固结有金刚石磨料的金属线作为切割线进行电火花线切割，充分发挥电火花线切割加工速度快和固结磨料金属线上的金刚石磨料切割效果好的优点，达到快速高效实现对单晶硅棒进行切割的目的，同时使被切割的单晶硅表面自然形成具有减反射效果的绒面结构。
2.一种单晶硅高效复合切割系统，包括电火花线切割机床和固结有金刚石磨料的金属切割线(6)，单晶硅棒(7)安装在电火花线切割机床的进给工作台上，其特征是所述的工作台上还安装有工作轮(4，5)、张紧轮(3)及两个绕线筒(1，2，)，两个工作轮(4，5)分别安装在单晶硅棒(7)的两侧，张紧轮(3)安装在绕线筒(1)与工作轮(4)之间和/或绕线筒(2)与工作轮(5)之间，固结有金刚石磨料的金属切割线(6)的一端固定在绕线筒(1)上，另一端绕过工作轮(4，5)及张紧轮(3)后固定在绕线筒(2)上，金属切割线(6)在绕线筒(1，2)上的固定点均向筒内连接有导电棒(8)，导电棒(8)从绕线筒(1，2)的轴线方向引出与导电接触棒(9)相接触，导电接触棒(9)与电火花线切割机床的电源相连。
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