CN104760145A - 一种晶棒的粘接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种晶棒的粘接方法，在将晶棒和承载板粘接之前，预先在晶棒上进行预抹胶形成抹胶层，待胶水固化后，再将有预抹胶层的晶棒与承载板通过二次抹胶粘接起来。该晶棒的粘接方法简单、高效，可以减少晶棒粘接面裂纹、消除空胶现象产生的不良影响，进而减少切割硅片时的崩缺、隐裂率，提高了硅片的良品率。
Description
技术领域
本发明属于硅棒切割技术领域，具体涉及一种晶棒的粘接方法。
背景技术
在晶体硅太阳能电池制造工艺中，对晶棒(或硅棒)进行线切割前需要对硅棒粘接。现有粘硅棒方法是先将粘胶板(通常为磨砂玻璃)用胶水粘接在托板(又称为金属托盘、工件板等)上，待完全固化后得到的组件为承载板；再将硅棒用胶水与在承载板上的粘胶板粘接，待完全固化后，才将晶棒、粘胶板、托板形成的粘接组件(见附图1)固定在线切割机上准备切割。
然而，在晶棒粘胶过程中，胶水固化时会收缩并且释放热量。因胶水层位于晶棒和承载板之间，胶水收缩产生的机械应力和放热产生的热应力无法释放，应力会作用在硅棒粘接面，对晶棒粘接面造成损伤，进而引起硅片的崩缺和隐裂；另外，胶水固化时产生的气体无法逸散到空气中，会在胶水层中形成气孔，形成空胶现象，当钢线切割硅棒至空胶位置时，钢线受力不均匀产生非正常抖动，会使硅棒粘接面受到异常冲击，导致硅棒切片完成结束后出现大量的崩边。
针对现有技术中的不足，有必要提供一种简单、高效的晶棒粘接方法，减少空胶现象，降低硅片的崩缺和隐裂。
发明内容
针对现有技术中直接将晶棒与承载板粘接所存在的问题，本发明提供了一种晶棒的粘接方法，在将晶棒和承载板粘接之前，预先在晶棒上进行预抹胶形成抹胶层，待胶水固化后，将有预抹胶层的晶棒与承载板通过胶水粘接起来，该粘接方法简单、高效，可以减少晶棒粘接面裂纹、消除空胶现象产生的不良影响。
本发明提供了一种晶棒的粘接方法，包括以下步骤：
(1)取晶棒，在晶棒的待粘接面上涂抹胶水进行预抹胶，待所述胶水完全固化后形成均匀的预抹胶层；
(2)取承载板，在承载板的待粘接面上涂抹胶水，将步骤(1)所述带预抹胶层的晶棒与承载板进行粘接，待所述胶水固化后，形成二次抹胶层，完成晶棒的粘接。
优选地，所述晶棒为多晶硅棒或单晶硅棒。
优选地，步骤(1)中，对所述晶棒进行预抹胶之前，需要对晶棒的待粘接面进行清洁，保证表面无灰尘，无杂物。
优选地，步骤(1)中，在所述预抹胶层形成后，还包括对预抹胶层进行粗糙化处理。所述粗糙化处理的具体操作为采用手工砂纸对胶层打磨。
如本发明所述的，对预抹胶层进行粗糙化处理，可以增加预抹胶层的粗糙度，保证预抹胶层的平整性及其和二次抹胶层之间的粘接强度，便于后续晶棒与承载板的粘接。
优选地，步骤(1)中，所述预抹胶层的厚度为80-120μm。
优选地，所述预抹胶层和二次抹胶层的总厚度为200-300μm。
优选地，步骤(1)中，所述预抹胶的固化的时间为30-45min。
优选地，步骤(1)中，对所述晶棒进行预抹胶前，在紧临晶棒待粘接面的两对称倒角面处均匀涂一层石蜡，所述倒角面与所述晶棒的长度方向平行，在紧临所述晶棒倒角面处粘贴美纹胶带。
如本发明所述的，所述石蜡层和美纹胶带之间无空隙。
优选地，所述美纹胶带的粘贴宽度为20-30mm。
优选地，步骤(1)中，对所述晶棒进行预抹胶15-20min后，清理余胶，得到带预抹胶层的晶棒。
所述清理余胶具体为：直接撕去美纹胶带，并用聚氯乙烯条铲除石蜡及涂蜡层上的余胶，最后用无尘纸蘸酒精擦拭涂抹石蜡和粘贴美纹胶带的位置。
如本发明所述的，所述清理余胶是在预抹胶层的涂抹完成15分钟左右进行，也就是在胶水完成初步固化时，清理晶棒倒角面和紧临晶棒倒角面的侧面处的溢出胶水，所述部分溢出胶水还可随美纹胶带的撕除而顺带被去除。
石蜡和美纹纸胶带的作用是都是为了便于清除溢出的余胶，石蜡是涂抹在晶棒的倒角处，石蜡与晶棒结合更严实，可以隔绝胶水与晶棒；而美纹胶带的隔绝性更差一些，会有少量胶水进入美纹胶带和晶棒之间；但是当石蜡的涂抹面积稍大时，后续去除石蜡层时又不如去除美纹胶带方便，所以本发明采用石蜡与美纹胶带相结合的方式进行余胶的清理。
如本发明所述的，步骤(2)中，所述承载板为通过胶水粘接的托板-粘胶板组件。所述粘胶板的材质通常为磨砂玻璃，还可为石墨、树脂等。
所述承载板的待粘接面为粘胶板与硅棒的接触面。
如本发明所述的，所述步骤(2)为现有的硅棒与承载板粘接方法。
优选地，步骤(2)中，所述胶水的固化时间为4-6h。
优选地，步骤(1)、(2)中，所述胶水为双组分AB胶。
由于晶棒较重，且由于晶棒切割时工件是倒装的，从工件放入切片机之后直至晶棒切割完成，胶层必须有足够的强度来固定、承受晶棒或者硅片的重量，以防止在切割过程中晶棒或者硅片掉落，因此粘接晶棒和承载板普遍采用双组分AB胶水。
更优选地，步骤(1)、(2)中，所述胶水为万达wd3640双组分AB胶、湾泰1339A/3905B双组分AB胶，但不限于此。
如本发明所述的，步骤(1)预抹胶与步骤(2)二次抹胶中的两次粘胶所用的胶水为同一品牌型号的同种胶水，是因为同种胶水具有最好的相容性，使得两次粘胶产生的粘接强度不低于一次粘胶产生的粘接强度。若使用不同种类的胶水会造成晶棒与承载板的粘接强度下降，甚至两种不同种类的胶水发生化学反应，使胶水完全丧失粘接能力。
上述美纹胶带和所述胶水皆为市售产品，其中，所述胶水无论是快干型或慢干型的皆可。
本发明具有以下有益效果：
本发明采用预抹胶的方法，一方面，预抹胶层在固化过程中直接与空气接触，有利于预抹胶层固化过程中收缩和放热产生的机械应力和热应力的释放，降低其对晶棒粘接面的作用力而造成的损伤，减少晶棒粘接面裂纹的产生；另外，预抹胶层在固化过程中产生的气体可以直接向空气中逸散而不会残留在胶层中，不会形成空胶现象；
另一方面，预抹胶层对晶棒粘接面可以起到保护作用，可以隔绝二次抹胶层固化过程中产生的气体与晶棒直接接触，两方面共同作用消除了晶棒粘接面位置的空胶现象。在切片过程中，没有空胶现象就不会造成钢线非正常抖动对晶棒粘接面产生的异常冲击，进而减少硅片的崩缺和隐裂不良。
本发明通过两次抹胶的硅棒粘接方法，该粘接方法简单、高效，且不需要额外的设备，可以减少晶棒粘接面裂纹、消除空胶现象产生的不良影响，进而减少切割硅片时的崩缺、隐裂率，提高了硅片的良品率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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例，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为背景技术中晶棒、粘胶板、托板形成的粘接组件的结构示意图，1为待切割晶棒，2为粘胶板，3为托板；
图2为本发明实施例1中晶棒的粘接方法的流程示意图，1为晶棒，11为预抹胶层，2为承载板，21为二次抹胶层；
图3为本发明实施例1中晶棒的预抹胶的流程示意图，1为晶棒，11为预抹胶层，12为涂蜡层，13为美纹胶带，14为晶棒的待粘接面；
图4为本发明实施例1中多晶晶棒的结构示意图，EFGH是晶棒的待粘接面，倒角平面EFKL用于涂抹石蜡，平面LKJI用于粘贴美纹胶带；
图5为本实施例3中单晶晶棒的结构示意图，EFGH是晶棒的待粘接面，EFKL为单晶晶棒的圆弧倒角面。
具体实施方式
下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
参见附图2，一种晶棒的粘接方法，包括以下步骤：
(1)取多晶硅棒作为待粘胶晶棒，对晶棒的待粘接面进行清洁，之后涂抹胶水进行预抹胶，待胶水完全固化40min后形成均匀的预抹胶层，所述预抹胶层的厚度为100μm；之后对预抹胶层进行粗糙化处理，所述粗糙化处理是采用手工砂纸对预抹胶层打磨；
(2)取承载板，在承载板的待粘接面上涂抹万达wd3640双组分AB胶水，将步骤(1)所述带预抹胶层的晶棒与承载板进行粘接，待胶水固化4h后，形成二次抹胶层，完成晶棒的粘接。
其中，待粘胶多晶晶棒的结构如图4所示，平面ADHE和BCGF是晶棒的两个端面，AB方向为晶棒的长度方向，AB一般长约100-260mm，BK或AL方向为钢线切割晶棒的方向。平面EFGH是晶棒与承载板的待粘接面，平面EFKL是一个倒角平面，其与晶棒的长度方向AB相平行，倒角的宽度约为1.5mm，在此倒角平面上涂抹石蜡，平面LKJI是平面LKBA的一部分，平面LKJI与倒角平面EFKL相邻，在平面LKJI处粘贴美纹胶带，胶带宽度20-30mm。
在棱线EH和FG处，不需要粘贴美纹胶带，溢出的余胶采用利器如美工刀片刮除即可，因为端面位置切割出的硅片一般为废片，所以无需担心刮除余胶对晶棒的损伤。
值得注意的是，平面DCGH与平面ABKL对称，在其相应位置也需要涂抹石蜡和粘贴美纹胶带(这里未画出)。另外，平面ABCD为后续晶棒的导向条粘接面。
其中，步骤(1)中，所述预抹胶具体为:(参见附图3)
a.取清洁后的多晶晶棒(如图4所示)，在晶棒待粘接面的两对称倒角面12处均匀涂一层石蜡，形成涂蜡层，所述倒角面与所述晶棒的长度方向平行，在紧临所述晶棒倒角面12处的13区域粘贴美纹纸胶带，12、13之间无空隙；
b.将万达wd3640双组分AB胶水涂抹在晶棒的待粘接面14上，待胶水初步固化15min后，立即将美纹胶带撕除，紧临晶棒倒角面的两对称侧面13区域的大部分溢出胶水也随美纹胶带的撕除而去掉，并用聚氯乙烯条铲除石蜡及涂蜡层上的余胶，最后用无尘纸蘸酒精擦拭涂抹石蜡和粘贴美纹胶带的位置，去除剩余的少量余胶。待所述胶水完全固化时间45min后，得到带预抹胶层的晶棒。
本实施例1粘接后的晶棒如图2所示，晶棒1与承载板2之间存在预抹胶层11、二次抹胶层21，11的厚度为100μm，11和21层的总厚度为200μm。由于预抹胶层11的存在，在进行二次抹胶时，几乎不会对晶棒粘接面造成裂纹，同时几乎消除了空胶现象产生的不良影响，在对粘接后的晶棒进行切片，发现切割硅片时的崩缺率为4.8％，隐裂率为0.4％。
而传统的晶棒粘接方法(只有本实施例1的步骤2)，切割硅片时的崩缺率为6.1％，隐裂率为1.0％，相比而言，本发明的晶棒粘接方法，大大提高了切割硅片的良品率。
实施例2
按实施例1的技术方案基本相同，不同之处在于，所述预抹胶层的厚度为120μm，步骤(1)中，胶水的固化时间为45min，步骤(2)中，胶水的固化时间为6h，所述预抹胶层和二次抹胶层的总厚度为250μm。
将实施例2所得的粘接后的晶棒进行切割，所得硅片的崩缺率为4.9％，隐裂率为0.5％。
实施例3
取单晶硅棒作为待粘胶晶棒，按实施例1的技术方案对晶棒进行粘胶，不同之处在于，所述预抹胶层的厚度为80μm，步骤(1)中，胶水的固化时间为30min，步骤(2)中，胶水的固化时间为6h，所述预抹胶层和二次抹胶层的总厚度为200μm。
其中，待粘胶单晶晶棒的结构如图5所示，平面ADHE和BCGF是晶棒的两个端面，AB方向为晶棒的长度方向，BK或AL方向为钢线切割晶棒的方向。平面EFGH是晶棒与承载板的待粘接面，平面EFKL是一个圆弧倒角面，其与晶棒的长度方向AB相平行，圆弧倒角面的圆弧直径约为200mm，紧临晶棒待粘接面的倒角平面的部分区域处涂抹石蜡，在紧临所述涂蜡层的剩余倒角面处粘贴美纹胶带(这里未分别画出)，其中，涂蜡层的宽度为1.5mm，胶带宽20mm。
以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种晶棒的粘接方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取晶棒，在晶棒的待粘接面上涂抹胶水进行预抹胶，待所述胶水完全固化后形成均匀的预抹胶层；
(2)取承载板，在承载板的待粘接面上涂抹胶水，将步骤(1)所述带预抹胶层的晶棒与承载板进行粘接，待所述胶水固化后，形成二次抹胶层，完成晶棒的粘接。
2.如权利要求1所述的晶棒的粘接方法，其特征在于，所述晶棒为多晶硅棒或单晶硅棒。
3.如权利要求1所述的晶棒的粘接方法，其特征在于，步骤(1)中，对所述晶棒进行预抹胶前，在紧临所述晶棒的待粘接面的两对称倒角面处均匀涂一层石蜡，所述倒角面与所述晶棒的长度方向平行，在紧临所述晶棒倒角面处粘贴美纹胶带。
4.如权利要求1所述的晶棒的粘接方法，其特征在于，步骤(1)中，对所述晶棒进行预抹胶15-20min后，清理余胶，得到带预抹胶层的晶棒。
5.如权利要求1所述的晶棒的粘接方法，其特征在于，步骤(1)中，在所述预抹胶层形成后，还包括对预抹胶层进行粗糙化处理。
6.如权利要求1所述的晶棒的粘接方法，其特征在于，步骤(1)中，所述预抹胶层的厚度为80-120μm。
7.如权利要求1所述的晶棒的粘接方法，其特征在于，步骤(1)中，所述预抹胶固化的时间为30-45min。
8.如权利要求1所述的晶棒的粘接方法，其特征在于，所述预抹胶层和二次抹胶层的总厚度为200-300μm。
9.如权利要求1所述的晶棒的粘接方法，其特征在于，步骤(2)中，所述胶水的固化时间为4-6h。
10.如权利要求1所述的晶棒的粘接方法，其特征在于，步骤(1)、(2)中，所述胶水为双组分AB胶。
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