CN103522432B - 硅块切割方法及其切割装置 - Google Patents

Abstract

一种硅块切割方法，首先将硅块放置玻璃板上；在所述硅块的进线侧粘接第一硬质板，设置所述第一硬质板的第一预设高度大于或等于所述硅块高度，设置所述第一硬质板的第一预设长度大于或等于所述硅块长度；利用由切割线组成的线网对所述硅块进行切割，将所述硅块切割成多个硅片。本发明还提供一种该切割方法所使用的硅块切割装置。本发明提供的硅块切割方法及硅块切割装置，使得所述硅块切割时降低硅片入刀口隐裂、裂片、缺口比例，提高切割良品率，同时减小硅片TTV值以及减少硅料损失。

Description

硅块切割方法及其切割装置

技术领域

本发明涉及硅块加工工艺领域，尤其涉及一种硅块切割方法及其切割装置。

背景技术

现代硅块切割的核心是切割线网在研磨浆配合下完成切割动作。最多可达1000条切割线相互平行的缠绕在导线轮上形成一个水平的切割线“网”。马达驱动导线轮使整个切割线网以每秒5到25米的速度移动。切割线的速度、直线运动或来回运动都会在整个切割过程中根据硅锭的形状进行调整。在切割线运动过程中，喷嘴会持续向切割线喷射含有悬浮碳化硅颗粒的研磨浆。硅块被固定于切割台上，通常一次4块。切割台垂直通过运动的切割线网，使硅块被切割成硅片。切割原理看似非常简单，但是实际操作过程中有很多挑战。线锯必须精确平衡和控制切割线直径、切割速度和总的切割面积，从而在硅片不破碎的情况下，取得一致的硅片厚度，并缩短切割时间。

近几年，随着光伏行业的迅猛发展，硅晶行业对硅片产品的质量和外观要求越来越严格，硅片外观要符合无边缘、去缺角、无崩边、无归落等要求，而且客户对硅片的破片率投诉较多。目前硅块的切割方式主要采用多线切割，利用切割钢线携带切割液和Sic混合后的砂浆对硅块进行切割。切割过程中由于钢线晃动容易对硅片表面造成损失，产生崩边、缺口、隐裂、裂片等不良；而且在现有切割情况下，硅片TTV值偏大，硅片机械强度偏低，容易产生碎片。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高硅块质量的硅块切割方法及该切割方法所使用的切割装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种硅块切割方法，其中，包括：

将硅块放置玻璃板上；

在所述硅块的进线侧粘接第一硬质板，设置所述第一硬质板的第一预设高度大于或等于所述硅块高度，设置所述第一硬质板的第一预设长度大于或等于所述硅块长度；

利用由切割线组成的线网对所述硅块进行切割，将所述硅块切割成多个硅片。

其中，设置所述第一硬质板的第一预设厚度范围2～15mm，所述第一预设高度等于所述硅块高度，所述第一预设高度156mm，所述第一预设长度等于所述硅块长度。

其中，在所述硅块的进线侧粘接第一硬质板，设置所述第一硬质板的第一预设高度大于或等于所述硅块高度，设置所述第一硬质板的第一预设长度大于或等于所述硅块长度的步骤中，在所述硅块的出线侧粘接第二硬质板，设置所述第二硬质板第二预设长度大于或等于所述硅块长度，所述第二硬质板第二预设高度小于或等于所述第一硬质板的第一预设高度。

其中，设置所述第二硬质板的第二预设厚度大于2mm，所述第二预设高度范围2～156mm，所述第二预设长度等于所述硅块长度。

其中，设置所述第一硬质板邵氏硬度范围在70HS至90HS，所述第二硬质板邵氏硬度范围在70HS至90HS。

其中，所述第一硬质板为树脂板、或硅晶板、或黄铜板，所述第二硬质板为树脂板、或硅晶板、或黄铜板。

本发明还提供一种硅块切割装置，其包括玻璃板，所述玻璃板与所述硅块切割装置的硅块相粘接，其中，所述硅块切割装置还包括第一硬质板，所述第一硬质板用于与所述硅块的进线侧相粘接，所述第一硬质板高度大于或等于所述硅块高度，所述第一硬质板长度大于或等于所述硅块长度。

其中，所述硅块切割装置还包括第二硬质板，所述第二硬质板用于与所述硅块的出线侧相粘接，所述第二硬质板高度小于或等于所述第一硬质板高度，所述第二硬质板长度大于或等于所述硅块长度。

其中，所述第一硬质板长度等于所述硅块长度，所述第一硬质板高度与所述硅块高度均为156mm，所述第一硬质板厚度范围2mm～15mm，所述第二硬质板高度范围为2mm～156mm，所述第二硬质板的长度等于所述硅块长度，所述第二硬质板厚度大于2mm。

其中，所述第一硬质板为邵氏硬度范围70HS至90HS的矩形板，所述第一硬质板为树脂板、或硅晶板、或黄铜板，所述第二硬质板为邵氏硬度范围70HS至90HS的矩形板，所述第二硬质板为树脂板、或硅晶板、或黄铜板。

本发明提供的硅块切割方法及硅块切割装置，通过所述硅块的进线侧粘接第一硬质板，所述第一硬质板高度大于或等于所述硅块高度，所述第一硬质板长度大于或等于所述硅块长度。利用所述第二硬质板的易切、具有较大强度特性，能有效减少切割线的晃动，起到稳定线网的作用，这样可以提高线网进入硅块切割区域时的稳定性，降低因钢线晃动产生的崩边、缺角、碎片等不良，同时减小硅片TTV值以及减少硅料损失。

另外，通过所述硅块的出线侧粘接第二硬质板，所述第二硬质板高度小于所述第一硬质板高度，所述第二硬质板长度大于或等于所述硅块长度。所述第二硬质板阻挡了部分砂浆，减少了冲击、挤压硅片的砂浆量，减小了砂浆对硅片的冲击、挤压力，从而可以降低硅片入刀口隐裂、裂片、缺口比例。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的实施例一的硅块切割方法的流程图；

图2是本发明提供的实施例一的第一硬质板和第二硬质板为树脂板的硅块切割装置；

图3是本发明提供的实施例二的硅块切割装置；

图4是本发明提供的实施例三的第一硬质板和第二硬质板为硅晶板的硅块切割装置；

图5是本发明提供的实施例四的第一硬质板和第二硬质板为黄铜板的硅块切割装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。

请参阅图1，本发明实施方式提供的实施例一的一种硅块切割方法。该方法包括以下步骤：

步骤101：将硅块放置玻璃板上。本实施方式中，所述硅块长度为480mm，宽度150mm，高度为156mm，所述玻璃板长度为480mm，宽度为165mm，厚度为5mm。当然，在其他实施方式中，所述硅块和所述玻璃板还可以是其他外形尺寸。具体的，将所述硅块的底面涂上胶水。并将涂有胶水的底面对中放置于所述玻璃板上，且所述硅块长度方向与所述玻璃板长度方向一致。

步骤102：在所述硅块的进线侧粘接第一硬质板，设置所述第一硬质板的第一预设高度大于或等于所述硅块高度，设置所述第一硬质板的第一预设长度大于或等于所述硅块长度。

所述硅块在切割时，相互平行的切割线组成的水平线网相对所述硅块会向一个方向移动。进而所述线网相对所述硅块会有先进入硅块的一侧和后离开所述硅块的一侧，所述先进入硅块的一侧称之为进线侧，所述后离开硅块的一侧称之为出线侧。由于在所述硅块进线侧粘接树脂板，利用树脂板的易切性，可以提高切割线网的稳定性，不会在突然切割硅块时晃动。而且，在切割线网先切割树脂板时有效地消耗部分砂浆，导致切割硅片时的钢线带砂量减小，硅片厚度随之增加，增加硅片厚度可以提高硅片机械强度，降低硅片破片率。所以作为一种优选方案，设置所述第一硬质板邵氏硬度范围在70HS至90HS，所述第一硬质板可以为树脂板、或硅晶板、或黄铜板。同时，设置所述第一硬质板的第一预设厚度范围2～15mm，所述第一预设高度等于所述硅块高度，所述第一预设长度等于所述硅块长度。具体的，本实施方式中，所述第一硬质板和第二硬质板为邵氏硬度75的树脂板，所述第一硬质板的第一预设长度480mm，第一预设高度156mm，第一预设厚度5mm。当然，在其他实施方式中，所述第一预设长度、第一预设高度和第一预设厚度还可以是在优选范围内其他形式。

步骤103：在所述硅块的进线侧粘接第一硬质板，设置所述第一硬质板的第一预设高度大于或等于所述硅块高度，设置所述第一硬质板的第一预设长度大于或等于所述硅块长度的步骤中，在所述硅块的出线侧粘接第二硬质板，设置所述第二硬质板第二预设长度大于或等于所述硅块长度，所述第二硬质板第二预设高度小于或等于所述第一硬质板的第一预设高度。

由于在所述硅块的出线侧粘接树脂板能够阻挡了部分砂浆，减少了冲击、挤压硅片的砂浆量，减小了砂浆对硅片的冲击、挤压力，从而可以降低硅片入刀口隐裂、裂片、缺口比例。所以，作为一种优选方案，设置所述第二硬质板邵氏硬度范围在70HS至90HS，所述第二硬质板可以为树脂板、或硅晶板、或黄铜板。具体的，本实施方式中，第二硬质板为邵氏硬度75的树脂板。当然，在其他实施中，还可以是所述第一硬质板为硅晶板，所述第二硬质板为黄铜板。所述第二硬质板第二预设长度480mm，第二预设高度20mm，第二预设厚度4mm。当然，在其他实施方式中，为了减少所述硅块切割工艺，可以省掉所述步骤103：在所述硅块的进线侧粘接第一硬质板，设置所述第一硬质板的第一预设高度大于或等于所述硅块高度，设置所述第一硬质板的第一预设长度大于或等于所述硅块长度的步骤中，在所述硅块的出线侧粘接第二硬质板，设置所述第二硬质板第二预设长度大于或等于所述硅块长度，所述第二硬质板第二预设高度小于或等于所述第一硬质板的第一预设高度。即只用所述硅块的进线侧粘接第一硬质板。因其实施原理相同，在此不作详细说明。

步骤104：利用由切割线组成的线网对所述硅块进行切割，将所述硅块切割成多个硅片。本实施方式中，所述切割线组成的线网利用切割线携带切割液和碳化硅组成的砂浆对所述硅块进行切割。另外，在对所述硅块进行切割时，还可以在所述硅块的顶端设置对所述切割线进行导向的导向条。具体的，所述导向条粘接于所述硅块顶端表面上，所述导向条长度方向与所述硅块长度方向相同。所述导向条长度480mm，宽度10mm，厚度3mm。导向条可以由树脂制成。当线网的切割线进刀时，切割线先切割导向条，导向条可以对切割线的切割方向进行导向，当切割线切到硅块处时，切割线可以继续沿着切割导向条的方向对硅块进行切割，从而解决了切割线直接在硅块顶端进刀，切割线产生打滑，进而导致切割出的硅片尺寸不符合要求的问题。

本发明提供的硅块切割方法，通过硅块的进线侧和出线侧分别粘接第一硬质板和第二硬质板，所述第一硬质板和第二硬质板邵氏硬度范围70HS至90HS，所述第一硬质板盖住所述硅块的进线侧，所述第二硬质板至少盖住所述硅块的出线侧靠近所述玻璃板处。使得所述硅块切割时降低硅片入刀口隐裂、裂片、缺口比例，提高切割良品率，同时减小硅片TTV值以及减少硅料损失。

请参阅图2，本发明实施方式提供的实施例一的一种硅块切割装置100。所述硅块切割装置100包括玻璃板10和金属座20，所述玻璃板10粘接在所述金属座20上。所述硅块30粘接在所述玻璃板10上。所述硅块切割装置100还包括第一硬质板41和第二硬质板42。所述硅块30的进线侧31粘接所述第一硬质板41，所述硅块30的出线侧32粘接所述第二硬质板42。所述第一硬质板41覆盖所述进线侧31，所述第二硬质板42至少覆盖所述出线侧32靠近所述玻璃板10处。

具体的，所述硅块30长度480mm，宽度150mm，高度156mm。本实施方式中，所述硅块30的顶端上表面33设置有两根导向条50。所述导向条50位于所述硅块30的顶端上表面33长度方向的两侧。所述导向条50长度方向与所述硅块30长度方向相同。所述导向条50长度480mm，宽度10mm，厚度3mm。

本实施方式中，所述硅块30的进线侧31和出线侧32分别粘接第一硬质板41和第二硬质板42。当然，在其他实施方式中，还可以是所述硅块30只用进线侧31粘接所述第一硬质板41。因其实施原理相同，在此不作详细说明。

本实施方式中，所述第一硬质板41和第二硬质板42均为邵氏硬度75HS的树脂矩形板。由于所述第一硬质板41和第二硬质板42为树脂材料，所以方便用邵氏硬度计测量其硬度。若所述第一硬质板41和第二硬质板42为其他材料可相应使用其他硬度计测量硬度，进而将测量结果按照硬度换算公式转换成邵氏硬度数值。硬度换算公式如下：

邵氏硬度(HS)＝勃式硬度(BHN)/10+12

邵式硬度(HS)＝洛式硬度(HRC)+15

勃式硬度(BHN)＝洛克式硬度(HV)

洛式硬度(HRC)＝勃式硬度(BHN)/10-3

布氏硬度(HB)＝[洛克式硬度(HV)-10.5]/1.05

作为一种优选方案，所述第一硬质板41长度等于所述硅块30长度，所述第一硬质板41高度与所述硅块30高度均为156mm，所述第一硬质板41厚度范围2～15mm，所述第二硬质板42高度范围为2～156mm，所述第二硬质板42的长度等于所述硅块30长度，所述第二硬质板42厚度大于2mm。

本实施方式中，所述玻璃板10的长度等于所述硅块30长度，所述玻璃板的宽度大于所述硅块30宽度与所述第一硬质板41及第二硬质板42的厚度之和。所述硅块30与所述玻璃板10对中，所述硅块30与玻璃板10的长度方向相同。具体的，所述玻璃板10长度为480mm，宽度为165mm，厚度为5mm。所述硅块30长度480mm，宽度150mm，高度156mm。

本实施方式中，所述第一硬质板41长度等于所述硅块30长度，所述第一硬质板41高度等于所述硅块30高度。所述第二硬质板42长度等于所述硅块30长度，所述第二硬质板42高度小于所述硅块30高度。具体的，所述第一硬质板41长度480mm，高度156mm，厚度5mm。所述第二硬质板42长度480mm，高度20mm，厚度4mm。当然，在其他实施方式中，所述第一硬质板和第二硬质板还可以是优选范围内其他外形尺寸。

请参阅图3，本发明实施方式提供的实施例二的一种硅块切割装置200。所述硅块切割装置200与实施例一的硅块切割装置100(见图2)基本相同。不同之处在于，所述硅块230长度为490mm，宽度150mm，高度156mm。所述第一硬质板241长度为490mm，高度156mm，厚度m＝7mm。所述第二硬质板242长度为490mm，高度H＝10mm，厚度M＝3mm。

请参阅图4，本发明实施方式提供的实施例三的一种硅块切割装置300。所述硅块切割装置300与实施例一的硅块切割装置100(见图2)基本相同。不同之处在于，所述第一硬质板341和所述第二硬质板342均采用邵氏硬度90HS的硅晶板。所述第一硬质板341和第二硬质板342硬度值采用邵氏硬度计测得。另外，所述第一硬质板341高度大于所述硅块330高度且小于所述硅块330高度与导向条350厚度之和。具体的，所述第一硬质板341长度为480mm，高度为h1＝158mm，厚度为m1＝2mm。所述第二硬质板342长度为480mm，高度为H1＝30mm，厚度为M1＝2mm。

请参阅图5，本发明实施方式提供的实施例四的一种硅块切割装置400。所述硅块切割装置400与实施例一的硅块切割装置100(见图2)基本相同。不同之处在于，所述第一硬质板441和第二硬质板442均采用邵氏硬度80HS的黄铜板。所述玻璃板410的宽度等于所述硅块430宽度加上所述第一硬质板441和第二硬质板442的厚度之和。本实施方式中，所述第一硬质板441和第二硬质板442硬度值采用布氏硬度计测得，根据硬度换算公式进行转换成邵氏硬度值。当然，在其他实施方式中，所述第一硬质板和第二硬质板若为其他材料时，则可以采用其他硬度测量计测得进而根据硬度换算公式进行转成邵氏硬度值。本实施例四区别于实施例一主要改动之处在于，所述第一硬质板441和第二硬质板442的厚度。

具体的，所述硅块430长度480mm，宽度150mm，高度156mm。所述第一硬质板441长度480mm，高度156mm，厚度m2＝10mm。所述第二硬质板442长度480mm，高度H2＝50mm，厚度M2＝5mm。所述玻璃板410长度480mm，宽度165mm，厚度5mm。

综上所述本发明提供的硅块切割方法及硅块切割装置，在硅块进线侧粘接第一硬质板，硅块出线侧粘接第二硬质板。线网进入硅块前先切割第一硬质板，利用第一硬质板易切、具有较大强度特性，能有效减少线网的晃动，起到稳定线网的作用，这样可以提高线网进入硅块切割区域时的稳定性，降低因钢线晃动产生的崩边、缺角、碎片等不良；另一方面第一硬质板阻挡了部分砂浆，减少了冲击、挤压硅片的砂浆量，减小了砂浆对硅片的冲击、挤压力，从而可以降低硅片入刀口隐裂、裂片、缺口比例。在进线侧粘接一定厚度的第一硬质板，线网先切割第一硬质板后切硅块的方式可以减小硅块切割区域内的厚度变化梯度，从而减小硅片TTV值。

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 (8)

1.一种硅块切割方法，其特征在于，包括：

将硅块放置玻璃板上；

在所述硅块的进线侧粘接第一硬质板，设置所述第一硬质板的第一预设高度大于或等于所述硅块高度，设置所述第一硬质板的第一预设长度大于或等于所述硅块长度，在所述硅块的出线侧粘接第二硬质板，设置所述第二硬质板第二预设长度大于或等于所述硅块长度，所述第二硬质板第二预设高度小于或等于所述第一硬质板的第一预设高度；

利用由切割线组成的线网对所述硅块进行切割，将所述硅块切割成多个硅片。

2.根据权利要求1所述的硅块切割方法，其特征在于，设置所述第一硬质板的第一预设厚度范围2mm～15mm，所述第一预设高度等于所述硅块高度，所述第一预设高度156mm，所述第一预设长度等于所述硅块长度。

3.根据权利要求1所述的硅块切割方法，其特征在于，设置所述第二硬质板的第二预设厚度大于2mm，所述第二预设高度范围2mm～156mm，所述第二预设长度等于所述硅块长度。

4.根据权利要求1所述的硅块切割方法，其特征在于，设置所述第一硬质板邵氏硬度范围在70HS至90HS，所述第二硬质板邵氏硬度范围在70HS至90HS。

5.根据权利要求4所述的硅块切割方法，其特征在于，所述第一硬质板为树脂板、或硅晶板、或黄铜板，所述第二硬质板为树脂板、或硅晶板、或黄铜板。

6.一种硅块切割装置，其包括玻璃板，所述玻璃板与所述硅块切割装置的硅块相粘接，其特征在于，所述硅块切割装置还包括第一硬质板，所述第一硬质板用于与所述硅块的进线侧相粘接，所述第一硬质板高度大于或等于所述硅块高度，所述第一硬质板长度大于或等于所述硅块长度；所述硅块切割装置还包括第二硬质板，所述第二硬质板用于与所述硅块的出线侧相粘接，所述第二硬质板高度小于或等于所述第一硬质板高度，所述第二硬质板长度大于或等于所述硅块长度。

7.根据权利要求6所述的硅块切割装置，其特征在于，所述第一硬质板长度等于所述硅块长度，所述第一硬质板高度与所述硅块高度均为156mm，所述第一硬质板厚度范围2mm～15mm，所述第二硬质板高度范围为2mm～156mm，所述第二硬质板的长度等于所述硅块长度，所述第二硬质板厚度大于2mm。

8.根据权利要求7所述的硅块切割装置，其特征在于，所述第一硬质板为邵氏硬度范围70HS至90HS的矩形板，所述第一硬质板为树脂板、或硅晶板、或黄铜板，所述第二硬质板为邵氏硬度范围70HS至90HS的矩形板，所述第二硬质板为树脂板、或硅晶板、或黄铜板。