CN103448154A - 一种硅块切割方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硅块切割方法，涉及晶体硅制作技术领域。本发明中，配制砂浆中使用的回收碳化硅用量和回收悬浮液的用量均为40％-100％，砂浆的密度调制为1.625-1.635kg/L，在切割过程中，根据硅块有效切割长度添加砂浆，添加砂浆的添加比例为0.235-0.3L/mm，砂浆的添加量=硅块有效切割长度×砂浆的添加比例；选用导轮，使导轮的槽口与钢线匹配；设定钢线的切割速度设定为12-14m/s、工作台移动速度250-330um/min、砂浆的流量130-160kg/min，切割硅块并冷却；用钢线为外表面设有螺旋形凸起并镀有一层抗氧化层的结构线进行切割。本发明通过钢线的切割速度、工作台移动速度和砂浆的流量的工艺匹配性，降低砂浆的更新，能够降低生产成本，降低了硅片切割时产生的碎片率，提高了成品率，并提高产品的质量。

Description

一种硅块切割方法

技术领域

本发明涉及晶体硅制作技术领域。

背景技术

目前太阳能行业，硅片的加工是指将硅块切割成一定厚度的硅片。硅块的切割主要以钢线带动砂浆切割为主。砂浆有悬浮液和碳化硅组成。在硅片加工中，需要有钢线、砂浆、导轮参与，同时还要满足钢线高速转动、砂浆不停地流在钢线来完成硅片的切割。具体切割过程：具有一定张力的钢线在导轮的带动下水平高速转动，砂浆不停地流在钢线上，具有粘稠性的悬浮液可以携带碳化硅附着在转动的钢线上。随着硅块的下降，钢线携带碳化硅对硅块进行切割。

行业普遍使用通过热轧工艺表面光滑的钢线，带动砂浆对硅块进行切割，由于常规钢线的表面的比较光滑，携带砂浆的能力较低，需要更多的砂浆才能完成硅片的切割。申请公布号为CN 102275232 A、申请公布日为2011.12.14、名称为一种硅块切割方法的发明专利，是以普通钢线进行硅块切割的方法。

此外金刚石钢线切割硅片已经在部分公司开始试验，目前并未形成批量的使用的现象，如申请公布号为CN 102350741 A、申请公布日为2012.02.15的硅块切割方法专利。该发明专利使用金刚石钢线代替常规的钢线，使用冷却液代替悬浮液，并省去碳化硅，从本质上完全有液体切割改为金刚石颗粒的固体切割。

使用金刚石钢线对硅块进行切割，金刚石钢线的表面附着有金刚石颗粒，金刚石的莫氏硬度10，硅的莫氏硬度为6.5，金刚石容易对硅进行切割。切割过程中使用冷却液来冷却金刚石对硅块摩擦过程中产生的热量。

使用常规钢线对硅块进行切割，该技术成为行业比较成熟的技术，但是该技术存在一定的缺点。由于钢线的表面比较光滑，携带砂浆的能力比较弱，钢线对硅片的切割能力较差，为了满足切割效果，需要更多的砂浆来参与切割，这样导致切割需要使用更长的时间，会增加切割的成本；另外常规钢线的切割速度、工作台的移动速度和砂浆的流量都比较低，工作效率较低，成本较高。

 金刚石钢线切割硅片，切割速度比较快，存在的不足，由于目前没有比较匹配的切割工艺，在切割硅片过程中会导致硅片表面出现锯痕，切割后的硅粉容易残留在切割设备上，不易进行清理，且用金刚线切割中由于切割速度快，钢线易断，成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种硅片切割方法，能够有效提高产品质量，提高切割速度和工作效率；提高产品的成品率，降低砂浆的更新率，大大降低了硅片的切割成本。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：本发明公开了一种硅块切割方法，包括以下步骤：

    1）配制砂浆并注入浆料缸，在切割过程中，根据硅块有效切割长度添加砂浆；

配制砂浆，把砂浆的密度调制为1.625-1.635kg/L；切割过程中，添加砂浆的添加比例为0.235-0.3L/mm，mm为硅块有效切割长度，砂浆的添加量=硅块有效切割长度×砂浆的添加比例；

2）选用导轮，使导轮的槽口与钢线匹配；

3）工艺参数的设定；

钢线的切割速度设定为12-14m/s；

工作台移动速度250-330um/min；

砂浆的流量130-160kg/min；

4）开始切割；

5）切割结束，进行冷却取出硅片；

      所述钢线为结构线，其外表面设有螺旋形凸起并镀有一层抗氧化层。

所述1）中所述的配制砂浆中，使用的回收碳化硅用量为40％-100％，使用的回收悬浮液的用量为40％-100％。

所述2）中，导轮的槽口与钢线匹配为：钢线的直径选用120um或130um，导轮的槽口选用340um、345um、350um、355um，使用直径为120um的钢线匹配槽口是340um或345um的导轮，使用直径为130um的钢线匹配槽口是350um或355um的导轮。

所述3）中砂浆的温度为18-25℃。

所述4）中切割过程中钢线的张力为：当钢线直径为120um时，放线轴张力为20-23 N，收线轴张力为19-21 N；当钢线直径为130um时，放线轴张力为21-24N，收线轴张力为19-22N；所述4）中切割过程中的回砂温度≦40℃，钢线线弓≦7㎜。

所述5）中对切割好的硅片进行冷却，冷却时间为3-10min；冷却结束后，设定工作台的上升速度30-100mm/min，钢线设定速度0.4-0.6m/s，将钢线从切割好的硅片中取出。

所述结构线的直径D为0.1mm-0.15mm，所述螺旋形凸起为矩形螺纹，在钢线轴断面上，矩形螺纹的宽度为0.10mm-0.20mm，螺纹槽根间距为0.05mm-0.08mm，螺纹深度为0.05mm-0.08mm。

所述螺旋形凸起上设有小凹槽，小凹槽沿螺旋形凸起方向缠绕。

所述小凹槽为三条，小凹槽断面为矩形；所述小凹槽的宽度为0.01mm-0.02mm，深度为0.015mm-0.02mm，相邻小凹槽间的小凸起的宽度为0.03mm-0.04mm。

所述抗氧化层为黄铜合金层，钢线的材质为高碳钢，碳含量为0.75%-0.9%，硫、磷含量小于0.02%。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

效果一：本发明的工作台的速度可以达到330um/min，相比之前的270um/min提升18%，钢线的最大切割速度可以达到14m/s，与采用常规钢线切割硅片的方法相比，工作效率大大提高，切割硅片所需要的时间降低；

效果二：本发明砂浆的更新量降低，使用回收碳化硅和回收悬浮液的比例可以达到100％，砂浆添加比例由原来的0.3L/mm降低到目前的0.235L/mm，砂浆的密度由原来的1.6455-1.6470 kg/L降低到目前的1.625-1.635kg/L，砂浆的密度和砂浆添加比例都比采用普通钢线切割硅片的方法低，大大降低生产成本；

效果三：本发明的120um的结构线匹配340um槽距的导轮生产的硅片的碎片比普通钢线切割较少，废品率大大降低；

效果四：由于结构线的携砂能力好，砂浆的最大流量可达160kg/min，相比普通钢线砂浆的流量173 kg/min，砂浆流量大幅增加，硅块的切割速度相应加快，切割硅片的表面比较平整，硅片的成品率大大提升；

效果五：与采用金刚石钢线切割硅片的方法相比，切割的硅片表面光滑，钢线不易断，且砂浆成本比金刚石低，因而综合降低了硅片的切割成本。

附图说明

图1是本发明中所述结构线实施例2的结构示意图；

图2是图1的剖视示意图；

图中：1、钢线；2、螺旋形凸起；3、小凹槽；4、抗氧化层；5、小凸起；D、直径。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明包括以下步骤：

1）首先将配制好的砂浆注入到浆料缸

为了更好的降低生产的成本，碳化硅使用回收碳化硅的用量为40％-100％，悬浮液使用回收悬浮液的用量为40％-100％，使用碳化硅和悬浮液，按照1:1的比例进行初步配置，然后再进行微调将最后砂浆的密度调制1.625-1.635kg/L,砂浆的添加比例为0.235-0.3L/mm，砂浆的添加量=硅块有效切割长度×砂浆的添加比例。

2）选用槽距合适的导轮与钢线进行匹配使用

 结构钢线的直径120um、130um，导轮的槽距340um、345um、350um、355um，使用直径为120um的结构线匹配槽距是340um、345um的导轮，使用直径为130um的结构线匹配槽距是350um、355um的导轮。

  3）工艺参数的设定

 在硅片加工中，需要有钢线、砂浆、导轮参与，同时还要满足钢线高速转动、砂浆不停地流在钢线来完成硅片的切割；

  a、钢线的切割速度设定为12-14m/s

切割比例是指钢线从机床设定的原点开始到切割结束所经过的整个过程的某个阶段；

 b、钢线的张力

 钢线从放线轴出来经过张力臂给予一定的张力，然后通过一系列滑轮外套缠绕到导轮编织线网，对硅块进行切割，切割后的钢线通过另一系列滑轮外套回到收线轴。具有一定张力的钢线才能对硅块进行切割，张力太小，不能携带足够砂浆参与切割；张力太大，容易导致钢线的断裂；

钢线从放线轴引出，需要一定张力，参与切割后的钢线经过磨削后会变细，需要的张力会减小，不同型号的钢线的张力设置如下表；

c、工作台速度

 硅块被固定在工作台上，工作台上下移动可以带动硅块的上下移动。工作台的速度大小可以直接反应切割效率；

 工作台的移动速度250-330um/min

d、砂浆流量和温度

 砂浆在切割过程中，起到主要的磨削作用，砂浆流量的大小直接影响硅片的切割效果；

砂浆的流量130-160kg/min

砂浆的温度18—25℃。

4）开始切割

  将硅块固定在切割机的工作台上，将结构线缠绕在切割机的导轮上，设定好工艺参数，启动切割机，工作台带动硅块向结构线靠近，同时导轮高速转动，带动结构线高速转动，对硅片进行切割。切割过程中观察回砂温度和钢线线弓情况，回砂温度不得高于40℃，钢线线弓不得大于7mm。

5）切割结束后取片

 切割结束后，首先观察钢线是否完全将硅片进行切割。如没有完全进行切割，再继续进行2-5min的切割，直到确定完全切割结束。打开砂浆，流量设定在100-160kg/min，对切割好的硅片进行冷却，一般冷却3-10min；冷却结束后，设定工作台的上升速度30-100mm/min，钢线设定速度0.4-0.6m/s，开始将钢线从切割好的硅片中取出。

硅块切割中所用的砂浆主要由碳化硅和悬浮液组成，在硅块的切割加工中，砂浆的成本占了50％以上，因而控制砂浆的用量成为降低成本的重要因素。在切割过程中，并排的钢线在运动中将切割用的砂浆带入硅块切割缝隙，通过砂浆与硅块的摩擦达到切割目的，本发明中采用结构线代替普通钢线进行切割，这样的结构线在立体空间内沿轴向方向有固定的方向变化，这些立体空间的变化使结构线形成凹凸不平的区域，这些区域可以大幅的增加对砂浆的携带能力，并通过结构线的切割速度和张力的调整、工作台的移动速度和砂浆流量的调整，通过使用回收砂浆和调整砂浆的密度，达到切割速度快、废品率低、切割效果好，有效降低了硅块切割的综合成本。

本发明的有益效果在于：

效果一：本发明的工作台的速度可以达到330um/min，相比之前的270um/min提升18%，钢线的最大切割速度可以达到14m/s，与采用常规钢线切割硅片的方法相比，工作效率大大提高，切割硅片所需要的时间降低；

效果二：本发明砂浆的更新量降低，使用回收碳化硅和回收悬浮液的比例可以达到100％，砂浆添加比例由原来的0.3L/mm降低到目前的0.235L/mm，砂浆的密度由原来的1.6455-1.6470 kg/L降低到目前的1.625-1.635kg/L，砂浆的密度和砂浆添加比例都比采用普通钢线切割硅片的方法低，大大降低生产成本；

效果三：本发明的120um的结构线匹配340um槽距的导轮生产的硅片的碎片比普通钢线切割较少，废品率大大降低；

效果四：由于结构线的携砂能力好，砂浆的最大流量可达160kg/min，相比普通钢线砂浆的流量173 kg/min，砂浆流量大幅增加，硅块的切割速度相应加快，切割硅片的表面比较平整，硅片的成品率大大提升；

效果五：与采用金刚石钢线切割硅片的方法相比，切割的硅片表面光滑，钢线不易断，且砂浆成本比金刚石低，因而综合降低了硅片的切割成本。

本发明与普通钢线切割相比，提升硅片切割速度、钢线切割速度、工作台速度、砂浆流量都有很大的提高，其工艺匹配性好，硅片表面的切割效果大大提高；在提升工作效率的同时，大大降低砂浆的更新量，降低了硅片切割的成本。

本发明与采用金刚石钢线切割硅片的方法相比，由于金刚石成本昂贵且使用中钢线易断，相应成本高，本发明综合降低了硅片的切割成本。

本发明使用结构线代替普通钢线对硅块进行切割，通过使用本发明中的硅片切割方法，可以大大提高切割速度的同时，降低砂浆的更新量，同时切割出更多的硅片，综合降低硅片的切割成。

本发明的工艺参数的设定作为保护的重点，结构线的切割工艺参数的波动的范围不仅局限于本发明专利提到的范围，只要提升切割效率，降低砂浆更新量均在本发明保护范围内。

下面对本发明中所用结构线的技术方案和制备方法进行详细的说明。

由图1至图2可知，制备本发明中所述的结构线所采取的技术方案是：包括直径D为0.1mm-0.15mm的钢线1，钢线1外表面镀有一层抗氧化层4，抗氧化层4为黄铜合金层，钢线的材质为高碳钢，碳含量为0.75%-0.9%，硫、磷含量小于0.02%；所述钢线外表面设有螺旋形凸起2，螺旋形凸2起可以是矩形螺纹、梯形螺纹，等等；螺旋形凸起2为矩形螺纹，在钢线轴断面上，矩形螺纹的宽度为0.10mm-0.20mm，螺纹槽根间距为0.05mm-0.08mm，螺纹深度为0.05mm-0.08mm；螺旋形凸起上设有三条小凹槽3，小凹槽3沿螺旋形凸起2方向缠绕，小凹槽3断面为矩形，小凹槽3的宽度为0.01mm-0.02mm，深度为0.015mm-0.02mm，相邻小凹槽3间的小凸起5的宽度为0.03mm-0.04mm。

硅块切割用结构线的制备方法，包括下列步骤：1）对盘条表面进行机械除锈处理；2）将上述机械除锈处理后的盘条进行化学表面铁锈处理，再水洗、烘干；3）加热，拉丝，制成半成品钢线；4）热处理消除应力；5）加热，通过定型孔模具，拉丝机进行旋转拉丝，制成切割用钢线；6）对切割用钢线外表面电镀抗氧化层，水洗。

步骤1）中盘条的材质为高碳钢，碳含量为0.75%-0.9%，硫、磷含量小于0.02%；步骤6）中抗氧化层为黄铜合金层；步骤5）中定型孔模具为内孔直径与钢线直径相等的圆环，圆环的内孔面轴向设有能形成螺旋形凸起的缺口，优选的，缺口的外表面处还设有能形成小凹槽的内凸起；步骤3）是将经过表面处理的盘条在900℃-960℃加热，拉丝机以6-8m/s的拉丝速度，拉制成直径为0.8mm-1.2mm的半成品钢线；步骤4）是将半成品钢线放在300℃-400℃恒温箱中，进行5-10分钟热处理消除应力；步骤5）是将消除应力的半成品钢线在900℃-960℃加热，拉丝机以8-12m/s的线速度和40-60rad/s 的角速度进行转动，通过定型孔模具，拉制成直径为0.1mm-0.15mm的切割用钢线。

步骤2）中化学表面铁锈处理，是将经机械除锈处理后的盘条置于H₂SO₄浓度为(200±20)g/L,Fe²⁺浓度为25-50g/L的电解液中， 20℃-45℃下，通入24-36V直流电源，15-30分钟，至盘条表面铁锈处理完毕。

采用该结构线切割硅块所产生的有益效果在于：该结构线大大提高了切割硅块时所携带的砂浆量，减少了砂浆的使用量和钢线的磨损状况，提高了工作台的切割速度，降低了硅块表面锯痕的产生，同时减少了硅块表面厚度偏差问题的发生，提高了硅块切割质量，从而降低了硅块切割成本；钢线外表面镀有抗氧化层可以有效防止钢线被氧化，避免钢线直接与硅块接触，延长了钢线的使用寿命；钢线在缠绕过程中不会出现压线现象；小凹槽的设计便于钢线在切割硅块过程中盛放一些磨削下来的硅粉，避免因硅粉混入浆料中而影响碳化硅的切割能力。

本发明中所用的结构线的具体实施例如下：

实施例1

所述钢线的外表面镀有一层抗氧化层4，所述钢线1外表面设有螺旋形凸起2。钢线1的直径D为0.10mm，螺旋形凸起2为矩形螺纹，在轴断面上，矩形螺纹的宽度为0.10mm，螺纹槽根间距为0.08mm，螺纹深度为0.06mm。钢线1的材质为高碳钢，碳含量为0.75%-0.9%，硫、磷含量小于0.02%。电镀一层抗氧化层4，使钢线表面附着一层比较致密的结构，对钢线起到保护作用，防止钢线被氧化，有效避免钢线主体直接与硅片接触。抗氧化层4优选黄铜合金层，防止钢线被磨损。钢线1外表面螺旋形凸起2的设计使钢线1与螺旋形凸起2的中间部分可以携带一些碳化硅颗粒，使钢线在硅块入线口减少浆料的飞溅，进而携带比较多的砂浆参与硅块的切割，减少了砂浆的使用量和钢线的磨损状况，提高了工作台的切割速度，降低了硅片表面锯痕的产生，同时减少了硅片表面厚度偏差问题的发生，提高了硅片切割质量，从而降低了硅片切割成本。矩形螺纹的宽度大于螺纹间距的设计使钢线在缠绕过程中不会出现压线现象；矩形螺纹与硅片表面的接触面积较大不容易出现划伤硅片现象。

其制备方法包括下列步骤：                                                                                         

1）机械除锈：使用砂布或砂纸对盘条表面进行机械除锈处理，直到盘条的表面没有锈迹。

2) 化学表面铁锈处理、水洗、烘干：将上述机械除锈处理后的盘条置于H₂SO₄的浓度为180g/L, Fe²⁺的浓度50g/L的电解液中，温度保持在20℃-30℃的范围下，通入28V直流电源，15-30分钟，直至将表面的铁锈处理完毕。再使用清水进行清洗、烘干。

3）粗拉：经过表面处理的盘条，在900℃加热，通过拉丝机以7m/s的拉丝速度，将盘条拉制成直径为1.2mm的半成品钢线，并缠绕在工字轮上。

4）热处理消除应力：经上述缠绕好的半成品钢线放在温度为330℃的恒温箱进行8分钟的钢线热处理消除应力过程。

5）定型拉：将消除应力的半成品钢线经过960℃温度的加热，拉丝机以12m/s的线速度和40rad/s 的角速度进行转动，使得经过加热的半成品钢线通过定型孔模具，拉制成直径为0.1mm的切割用钢线，并缠绕在工字轮上。

6）电镀抗氧化层、水洗：切割用钢线在焦磷酸铜镀液中（碱性）均匀预镀一层有一定厚度的致密纯铜，经洗净残留镀液后，再进入硫酸锌镀液中镀上所需要的锌层，以保证成品钢丝所需的铜、锌比。然后通过扩散使铜、锌原子相互扩散形成黄铜合金层，再经磷酸浸除钢丝表面氧化锌，后经水洗后收线于工子轮上。

步骤1）中盘条的材质为高碳钢，碳含量为0.75%-0.9%，硫、磷含量小于0.02%。

步骤5）中定型孔模具为内孔直径与钢线1直径相等的圆环，圆环的内孔面轴向设有能形成螺旋形凸起2的缺口。

实施例2

一种硅片切割用钢线，包括钢线1，钢线1外表面镀有一层抗氧化层4，所述钢线1外表面设有螺旋形凸起2。钢线1的直径D为0.15mm，螺旋形凸起2为矩形螺纹，在轴断面上，矩形螺纹的宽度为0.20mm，螺纹槽根间距为0.07mm，螺纹深度为0.08mm。

螺旋形凸起2上设有小凹槽3，小凹槽3沿螺旋形凸起2方向缠绕。小凹槽3为三条且断面为矩形；小凹槽3的宽度为0.02mm，深度为0.017mm，相邻小凹槽3间的小凸起5的宽度为0.035mm。小凹槽3的设计便于钢线在切割硅块过程中盛放一些磨削下来的硅粉，避免因硅粉混入浆料中而影响碳化硅的切割能力。

抗氧化层4为黄铜合金层，钢线1的材质为高碳钢，碳含量为0.75%-0.9%，硫、磷含量小于0.02%。

其制备方法包括下列步骤：

1) 机械除锈：同实施例1。

2) 化学表面铁锈处理、水洗、烘干：将上述机械除锈处理后的盘条置于H₂SO₄的浓度为220g/L, Fe²⁺的浓度35g/L的电解液中，温度保持在35℃-45℃的范围下，通入24V直流电源，15-30分钟，直至将表面的铁锈处理完毕。再使用清水进行清洗、烘干。

3）粗拉：经过表面处理的盘条，在960℃加热，通过拉丝机以6m/s的拉丝速度，将盘条拉制成直径为0.8mm的半成品钢线，并缠绕在工字轮上。

4）热处理消除应力：经上述缠绕好的半成品钢线放在温度为300℃的恒温箱进行10分钟的钢线热处理消除应力过程。

5）定型拉：将消除应力的半成品钢线经过930℃温度的加热，拉丝机以11m/s的线速度和50rad/s 的角速度进行转动，使得经过加热的半成品钢线通过定型孔模具，拉制成直径为0.15mm的切割用钢线，并缠绕在工字轮上。

6）电镀抗氧化层、水洗：同实施例1。

步骤1）中盘条的材质为高碳钢，碳含量为0.75%-0.9%，硫、磷含量小于0.02%。

步骤5）中定型孔模具为内孔直径与钢线1直径相等的圆环，圆环的内孔面轴向设有能形成螺旋形凸起2的缺口，缺口的外表面处还设有能形成小凹槽3的内凸起。

实施例3

一种硅片切割用钢线，包括钢线1，钢线1外表面镀有一层抗氧化层4，所述钢线1外表面设有螺旋形凸起2。钢线1的直径D为0.12mm，螺旋形凸起2为矩形螺纹，在轴断面上，矩形螺纹的宽度为0.159mm，螺纹槽根间距为0.06mm，螺纹深度为0.05mm。

螺旋形凸起2上设有小凹槽3，小凹槽3沿螺旋形凸起2方向缠绕。小凹槽3为三条且断面为矩形；小凹槽3的宽度为0.013mm，深度为0.015mm，相邻小凹槽3间的小凸起5的宽度为0.03mm。

抗氧化层4为黄铜合金层，钢线1的材质为高碳钢，碳含量为0.75%-0.9%，硫、磷含量小于0.02%。

其制备方法包括下列步骤：

1) 机械除锈：同实施例1。

2) 化学表面铁锈处理、水洗、烘干：将上述机械除锈处理后的盘条置于H₂SO₄的浓度为195g/L, Fe²⁺的浓度25g/L的电解液中，温度保持在25℃-35℃的范围下，通入36V直流电源，15-30分钟，直至将表面的铁锈处理完毕。再使用清水进行清洗、烘干。

3）粗拉：经过表面处理的盘条，在920℃加热，通过拉丝机以8m/s的拉丝速度，将盘条拉制成直径为1mm的半成品钢线，并缠绕在工字轮上。

4）热处理消除应力：经上述缠绕好的半成品钢线放在温度为400℃的恒温箱进行5分钟的钢线热处理消除应力过程。

5）定型拉：将消除应力的半成品钢线经过900℃温度的加热，拉丝机以10m/s的线速度和55rad/s 的角速度进行转动，使得经过加热的半成品钢线通过定型孔模具，拉制成直径为0.12mm的切割用钢线，并缠绕在工字轮上。

6）电镀抗氧化层、水洗：同实施例1。

步骤1）中盘条的材质为高碳钢，碳含量为0.75%-0.9%，硫、磷含量小于0.02%。

步骤5）中定型孔模具为内孔直径与钢线1直径相等的圆环，圆环的内孔面轴向设有能形成螺旋形凸起2的缺口，缺口的外表面处还设有能形成小凹槽3的内凸起。

实施例4

一种硅片切割用钢线，包括钢线1，钢线1外表面镀有一层抗氧化层4，所述钢线1外表面设有螺旋形凸起2。钢线1的直径D为0.13mm，螺旋形凸起2为矩形螺纹，在轴断面上，矩形螺纹的宽度为0.19mm，螺纹槽根间距为0.05mm，螺纹深度为0.07mm。

螺旋形凸起2上设有小凹槽3，小凹槽3沿螺旋形凸起2方向缠绕。小凹槽3为三条且断面为矩形；小凹槽3的宽度为0.01mm，深度为0.02mm，相邻小凹槽3间的小凸起5的宽度为0.04mm。

抗氧化层4为黄铜合金层，钢线1的材质为高碳钢，碳含量为0.75%-0.9%，硫、磷含量小于0.02%。

其制备方法包括下列步骤：

1) 机械除锈：同实施例1。

2) 化学表面铁锈处理、水洗、烘干：将上述机械除锈处理后的盘条置于H₂SO₄的浓度为210g/L, Fe²⁺的浓度45g/L的电解液中，温度保持在30℃-40℃的范围下，通入32V直流电源，15-30分钟，直至将表面的铁锈处理完毕。再使用清水进行清洗、烘干。

3）粗拉：经过表面处理的盘条，在940℃加热，通过拉丝机以7.5m/s的拉丝速度，将盘条拉制成直径为1.1mm的半成品钢线，并缠绕在工字轮上。

4）热处理消除应力：经上述缠绕好的半成品钢线放在温度为360℃的恒温箱进行7分钟的钢线热处理消除应力过程。

5）定型拉：将消除应力的半成品钢线经过920℃温度的加热，拉丝机以8m/s的线速度和60rad/s 的角速度进行转动，使得经过加热的半成品钢线通过定型孔模具，拉制成直径为0.13mm的切割用钢线，并缠绕在工字轮上。

6）电镀抗氧化层、水洗：同实施例1。

步骤1）中盘条的材质为高碳钢，碳含量为0.75%-0.9%，硫、磷含量小于0.02%。

步骤5）中定型孔模具为内孔直径与钢线1直径相等的圆环，圆环的内孔面轴向设有能形成螺旋形凸起2的缺口，缺口的外表面处还设有能形成小凹槽3的内凸起。

切割时，将该钢线通过导轮的引导，形成线网，待加工的硅块通过线锯机床的下降实现硅块的进给，钢线表面携带的砂浆随着钢线高速运动，进而对硅块进行研磨切割。 

Claims (10)

1.一种硅块切割方法，其特征在于，包括以下步骤：

    1）配制砂浆并注入浆料缸，在切割过程中，根据硅块有效切割长度添加砂浆；

配制砂浆，把砂浆的密度调制为1.625-1.635kg/L；切割过程中，添加砂浆的添加比例为0.235-0.3L/mm，mm为硅块有效切割长度，砂浆的添加量=硅块有效切割长度×砂浆的添加比例；

2）选用导轮，使导轮的槽口与钢线（1）匹配；

3）工艺参数的设定；

钢线（1）的切割速度设定为12-14m/s；

工作台移动速度250-330um/min；

砂浆的流量130-160kg/min；

4）开始切割；

5）切割结束，进行冷却取出硅片；

      所述钢线（1）为结构线，其外表面设有螺旋形凸起（2）并镀有一层抗氧化层（4）。

2.根据权利要求1所述的一种硅块切割方法，其特征在于：所述1）中所述的配制砂浆中，使用的回收碳化硅用量为40％-100％，使用的回收悬浮液的用量为40％-100％。

3.根据权利要求1所述的一种硅块切割方法，其特征在于：所述2）中，导轮的槽口与钢线（1）匹配为：钢线（1）的直径选用120um或130um，导轮的槽口选用340um、345um、350um、355um，使用直径为120um的钢线（1）匹配槽口是340um或345um的导轮，使用直径为130um的钢线（1）匹配槽口是350um或355um的导轮。

4.根据权利要求1所述的一种硅块切割方法，其特征在于：所述3）中砂浆的温度为18-25℃。

5.根据权利要求1所述的一种硅块切割方法，其特征在于：所述4）中切割过程中钢线（1）的张力为：当钢线（1）直径为120um时，放线轴张力为20-23 N，收线轴张力为19-21 N；当钢线（1）直径为130um时，放线轴张力为21-24N，收线轴张力为19-22N；所述4）中切割过程中的回砂温度≦40℃，钢线线弓≦7㎜。

6.根据权利要求1所述的一种硅块切割方法，其特征在于：所述5）中对切割好的硅片进行冷却，冷却时间为3-10min；冷却结束后，设定工作台的上升速度30-100mm/min，设定钢线（1）的速度0.4-0.6m/s，将钢线（1）从切割好的硅片中取出。

7.根据权利要求1所述的一种硅块切割方法，其特征在于：所述结构线的直径D为0.1mm-0.15mm，所述螺旋形凸起（2）为矩形螺纹，在钢线轴断面上，矩形螺纹的宽度为0.10mm-0.20mm，螺纹槽根间距为0.05mm-0.08mm，螺纹深度为0.05mm-0.08mm。

8.根据权利要求7所述的硅块切割方法，其特征在于：所述螺旋形凸起（2）上设有小凹槽（3），小凹槽（3）沿螺旋形凸起（2）方向缠绕。

9.根据权利要求8所述的一种硅块切割方法，其特征在于：所述小凹槽（3）为三条，小凹槽（3）断面为矩形；所述小凹槽（3）的宽度为0.01mm-0.02mm，深度为0.015mm-0.02mm，相邻小凹槽（3）间的小凸起（5）的宽度为0.03mm-0.04mm。

10.根据权利要求１所述的一种硅块切割方法，其特征在于：所述抗氧化层（4）为黄铜合金层，钢线（1）的材质为高碳钢，碳含量为0.75%-0.9%，硫、磷含量小于0.02%。

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