CN102950659A - 一种硅块切割装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硅块切割装置，用于将硅块加工成硅片，包括至少两个导轮及线体，导轮的外侧表面设置若干密度均匀的线槽，线体依次螺旋状环绕设置在所述线槽内，构成上下不交叉的线网，放线端导轮的线槽槽距值大于收线端导轮的线槽槽距值，所述放线端和所述收线端分别为线体相对脱离和相对卷入导轮的线端。采用本发明的梯形线网硅块切割装置，可降低切割硅片厚度偏差，实用性强，结构设计简单可行。
Description
技术领域
本发明涉及硅块加工领域，尤其涉及一种硅块切割装置。
背景技术
目前，太阳能领域的硅块切片工艺中，多采用线切割技术。常规采用如图1所示的平行线网-砂浆料切割的方式。这种方式的原理为：一根钢线1顺序缠绕在至少两个导轮上，形成平行线网。其中，导轮上设槽距均匀的线槽，且每个导轮上的线槽槽距均相等，线槽用于收容钢线1。浆料喷嘴设置硅块2的两侧，它将砂浆喷在平行线网上，导轮旋转驱动钢线1将砂浆带动到硅块2中，研磨切割硅块2。同时，硅块2相对线网缓慢穿过平行线网，而后经过磨削切割加工，将硅块2切割制得相同厚度的硅片。
在切割过程中，采用平行线网-砂浆料切割的方式时，钢线1上的切割磨料存在着一定的磨损，主要表现在放线端导轮处的钢线1和收线端导轮处的钢线1，放线端导轮处的钢线1切割磨料磨损小，导致硅片2厚度相对较薄，收线端导轮处的钢线1反之。
因而，放线端导轮和收线端导轮处的钢线1不可避免地对硅片2切割产生厚度变化，切片也会随磨料的减少而厚度增加，致使制得的硅片厚度不一致，这也是硅片整体厚度变化(total thickness variation，简称TTV)的主要原因。
目前，以此方式切割的大多数硅片的TTV值在15-40μm之间，而行业内TTV值超过30μm即为不合格。因此，这种硅块切割装置还有改进的空间。
发明内容
本发明的目的在于一种可降低切割硅片厚度偏差的硅块切割装置。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种硅块切割装置，用于将硅块加工成硅片，包括至少两个导轮及线体，所述导轮的外侧表面设置若干密度均匀的线槽，所述线体依次螺旋状环绕设置在所述线槽内，构成上下不交叉的线网，其特征在于，放线端导轮的线槽槽距值大于收线端导轮的线槽槽距值，所述放线端和所述收线端分别为所述线体相对脱离和相对卷入所述导轮的线端。所述梯形线网如图2所示。本领域技术人员应知，所述上下状态均为使用状态下，常规方向定义的线网相对于硅块切割装置的位置。
其中，所述线体为一根或多根，布线时每根分别依次螺旋状环绕设置在不同的所述线槽内。
其中，相邻两个所述导轮与其间的所述线网构成的图形的外轮廓为梯形。
其中，所述梯形包括直角梯形，等腰梯形。
其中，所述硅块切割装置设一组所述导轮，一组所述导轮为两个圆柱体，所述圆柱体可在驱动装置下按特定方向转动，其中心轴线互相平行且都平行于水平面。
其中，所述硅块切割装置设两组或多组所述导轮，每组所述导轮为两个圆柱体，所述圆柱体可在驱动装置下按特定方向转动，每组所述圆柱体的中心轴线互相平行且都平行于水平面。
其中，沿线体运动方向，依次顺序连接所述圆柱体的截面中心轴点构成的图形为梯形。
其中，所述线体包括钢线或金刚石线。
其中，所述硅块切割装置还包括浆料喷嘴，所述浆料喷嘴设多个，分别位于所述硅块两侧。
本发明采用不同槽距的导轮布置线网，其中，放线端导轮为大槽距导轮，收线端导轮为小槽距导轮，相邻两个导轮与其间的所述线网的外轮廓为梯形。采用本发明的装置可有效地避免或减小切割时线体上游离浆料的磨损和脱离，而造成的硅片整体厚度变化，从而达到大幅度减小硅片整体厚度变化值(totalthickness variation，简称TTV)的效果，使硅片的平均TTV值，保持在8-10μm以下。
附图说明
图1是现有的平行线网示意图；
图2是本发明采用的梯形线网示意图；
图3是本发明实施例1的结构示意图；
图4是本发明实施例2的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
参见图3，本实施例提供的一种硅块切割装置100，用于研磨切割硅块200。托盘110胶接于硅块200上方，用于固定硅块200。
硅块切割装置100包括第一导轮10、第二导轮11、线体20和浆料喷嘴30。
第一导轮10和所述第二导轮11为并列设置的两个圆柱体，这两个圆柱体的截面中心轴线互相平行且都平行于水平面。第一导轮10和第二导轮11的圆柱表面上，设若干密度均匀的线槽，其槽距值分别为第一设定值和第二设定值。本实施例中，第一导轮10和第二导轮11均沿图中的顺时针方向转动，第一导轮10为放线端导轮，第二导轮11为收线端导轮，放线端和收线端分别为线体相对脱离和相对卷入导轮的线端。第一设定值为360μm，第二设定值为320μm。
线体20布线时，依次螺旋状环绕设置在第一导轮10和第二导轮11的线槽上，形成上下两个线网。线体20可在第一导轮10和第二导轮11的带动下按特定方向转动，进而带动砂浆31对硅块200进行研磨切割，硅块200位于线体20构成的线网中。本实施例中，第一导轮10和第二导轮11与其间每根线体的线网构成的图形的外轮廓为等腰梯形。在其他实施例中，由于制得硅片的长度远大于厚度，第一导轮10和第二导轮11与其间每根线体的线网构成的图形的外轮廓也可为不规则梯形，包括直角梯形。本实施例中，线体20为一根钢线，线体20可在第一导轮10和第二导轮11的带动下按图中标示的顺时针方向运动。其他实施例中，钢线可采用金刚石线替代，线体20也可为多根，每根线体依次螺旋状环绕设置在不同的线槽内，相邻两个导轮与其间每根线体的线网构成的图形的外轮廓为梯形。所述上下状态为使用状态下，常规方向的定义。
所述浆料喷嘴30间隔设于硅块200的两侧，用于喷射砂浆31，对硅块200进行研磨切割。
本实施例中，设一个硅块200，上下两个梯形线网对其切割，其中硅块200位于第一导轮10和第二导轮11之间，浆料喷嘴30间隔设置在硅块200的两侧。硅块切割装置100运作时，硅块200按如图所示方向向下运动，线体20在第一导轮10和第二导轮11的驱动下，按顺时针方向运动，将砂浆带动到硅块200中，实现了对硅块200的研磨切割过程。
实施例2
参见图4，本实施例提供了一种硅块切割装置300，用于切割硅块400，托盘310胶接于硅块400上方，在切割过程中用于固定硅块400。
硅块切割装置300包括第一导轮210、第二导轮211、第三导轮212、第四导轮213、线体220和浆料喷嘴230。第一导轮210，第二导轮211，第三导轮212和第四导轮213为中心轴线相互平行且都平行于水平面的圆柱体。沿线体运动方向，依次顺序连接它们的截面中心轴点构成的图形为矩形。在其他实施例中，所述图形也可为梯形。
第一导轮210、第二导轮211、第三导轮212和第四导轮213的圆柱表面上，设若干密度均匀的线槽,且它们的槽距值分别为第一设定值、第二设定值、第三设定值和第四设定值。本实施例中，第一导轮210、第二导轮211、第三导轮212和第四导轮213均沿图中的顺时针方向转动，第一导轮210为放线端导轮，第二导轮211为收线端导轮，第三导轮212为放线端导轮，第四导轮213为收线端导轮，放线端和收线端分别为线体相对脱离和相对卷入导轮的线端。第一设定值大于所述第二设定值，所述第三设定值大于所述第四设定值。本实施例中，第一设定值为360μm，第二设定值为320μm，第三设定值为360μm，第四设定值为320μm。
线体220布线时，依次环绕设置在第一导轮210，第二导轮211，第三导轮212和第四导轮213的线槽上，形成的上下左右四个线网，其中可用于切割硅块400的为上下两个线网。线体220可在第一导轮210、第二导轮211、第三导轮212和第四导轮213的带动下按特定方向转动，进而带动砂浆231对硅块400进行研磨切割，所述硅块400位于线体220构成的线网中。本实施例中，相邻两个导轮与其间线体的线网构成的图形的外轮廓为等腰梯形。在其他实施例中，由于制得的硅片长度远大于厚度，厚度误差相对于长度较小，图形的外轮廓也可为不规则梯形，包括直角梯形。本实施例中，线体220为一根钢线，线体220可在第一导轮210、第二导轮211、第三导轮212和第四导轮213的带动下沿图中所示的顺时针方向转动。其他实施例中，钢线可采用金刚石线替代，线体20也可为多根，每根线体依次螺旋状环绕设置在不同的线槽内，相邻两个导轮与其间每根线体的线网构成的图形的外轮廓为梯形。所述上下状态均为正常状态下，线网相对于硅块切割装置的位置。所述上下状态为使用状态下，常规方向的定义。
所述浆料喷嘴230间隔设于硅块400的两侧，用于喷射砂浆231，对硅块400进行研磨切割。
本实施例中，设四个硅块400，上下两个线网对其切割。其中两个硅块400位于第一导轮210和第二导轮211之间，另外两个硅块400位于第三导轮212和第四导轮213之间，浆料喷嘴230间隔设置在硅块400的两侧。硅块切割装置300运作时，硅块400按图中所示的向下运动，线体220在四个导轮的驱动下，按图中所示的顺时针方向运动，将砂浆带动到硅块400中，实现了对硅块400的研磨切割过程。
综上，上述两个实施例的硅块切割装置中，设导轮分别为2个和4个，在其他实施例中，导轮可多于2组，每组导轮为两个圆柱体，所述圆柱体可在驱动装置下按特定方向转动，每组圆柱体的中心轴线互相平行且都平行于水平面。沿线体运动方向，依次顺序连接所述圆柱体的截面中心轴点构成的图形为梯形，优选的，该图形为矩形。相邻的每两个导轮和其间的线网，构成图形的外轮廓均为梯形，在线网中均可设置浆料喷嘴以进行硅块切割。
本发明的实施例，利用不同槽距的导轮来布置线网，放线端导轮的槽距值大于收线端导轮的槽距值，从而使得相邻两个导轮与其间的线网的外轮廓为梯形，有效地避免或减小了切割时线体上游离浆料的磨损和脱离造成的硅片整体厚度的变化，使硅片的平均TTV值，保持在8-10μm以下。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种硅块切割装置，用于将硅块加工成硅片，包括至少两个导轮及线体，所述导轮的外侧表面设置若干密度均匀的线槽，所述线体依次螺旋状环绕设置在所述线槽内，构成上下不交叉的线网，其特征在于，放线端导轮的线槽槽距值大于收线端导轮的线槽槽距值，所述放线端和所述收线端分别为所述线体相对脱离和相对卷入所述导轮的线端。
2.如权利要求1所述的一种硅块切割装置，其特征在于，所述线体为一根或多根，布线时每根分别依次螺旋状环绕设置在不同的所述线槽内。
3.如权利要求1所述的一种硅块切割装置，其特征在于，相邻两个所述导轮与其间的所述线网构成的图形的外轮廓为梯形。
4.如权利要求3所述的一种硅块切割装置，其特征在于，所述梯形包括直角梯形、等腰梯形。
5.如权利要求1所述的一种硅块切割装置，其特征在于，所述硅块切割装置设一组所述导轮，一组所述导轮为两个圆柱体，所述圆柱体可在驱动装置下按特定方向转动，其中心轴线互相平行且都平行于水平面。
6.如权利要求1所述的一种硅块切割装置，其特征在于，所述硅块切割装置设两组或多组所述导轮，每组所述导轮为两个圆柱体，所述圆柱体可在驱动装置下按特定方向转动，每组所述圆柱体的中心轴线互相平行且都平行于水平面。
7.如权利要求6所述的一种硅块切割装置，其特征在于，沿线体运动方向，依次顺序连接所述圆柱体的截面中心轴点构成的图形为梯形。
8.如权利要求1所述的一种硅块切割装置，其特征在于，所述线体包括钢线或金刚石线。
9.如权利要求1所述的一种硅块切割装置，其特征在于，所述硅块切割装置还包括浆料喷嘴，所述浆料喷嘴设多个，分别位于所述硅块两侧。
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