CN106696103B - 粘棒方法及切割铸造多晶硅棒的方法 - Google Patents
粘棒方法及切割铸造多晶硅棒的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106696103B CN106696103B CN201611168766.6A CN201611168766A CN106696103B CN 106696103 B CN106696103 B CN 106696103B CN 201611168766 A CN201611168766 A CN 201611168766A CN 106696103 B CN106696103 B CN 106696103B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cutting
- wire
- silicon rod
- silicon
- cooling liquid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 title claims abstract description 199
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 64
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 37
- 238000005266 casting Methods 0.000 title abstract description 7
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 189
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 186
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 186
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 claims description 83
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 41
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 25
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 20
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 20
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 19
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 17
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 6
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000009191 jumping Effects 0.000 claims description 4
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 4
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 abstract description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 abstract description 2
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 42
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 40
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 18
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 14
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 14
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 7
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010408 film Substances 0.000 description 4
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 3
- 239000011863 silicon-based powder Substances 0.000 description 3
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000002173 cutting fluid Substances 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
- B28D5/00—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
- B28D5/04—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by tools other than rotary type, e.g. reciprocating tools
- B28D5/045—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by tools other than rotary type, e.g. reciprocating tools by cutting with wires or closed-loop blades
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B27/00—Other grinding machines or devices
- B24B27/06—Grinders for cutting-off
- B24B27/0633—Grinders for cutting-off using a cutting wire
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B27/00—Other grinding machines or devices
- B24B27/06—Grinders for cutting-off
- B24B27/0675—Grinders for cutting-off methods therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B55/00—Safety devices for grinding or polishing machines; Accessories fitted to grinding or polishing machines for keeping tools or parts of the machine in good working condition
- B24B55/02—Equipment for cooling the grinding surfaces, e.g. devices for feeding coolant
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
- B28D5/00—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
- B28D5/0058—Accessories specially adapted for use with machines for fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material
- B28D5/0076—Accessories specially adapted for use with machines for fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material for removing dust, e.g. by spraying liquids; for lubricating, cooling or cleaning tool or work
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
Abstract
本发明公开了一种切割铸造多晶硅棒工艺中的粘棒方法,包括以下步骤:将表面研磨好的硅棒按照硬度不同粘接在基座上并进行固化,形成硅棒组,待切割使用。本发明还提供一种切割铸造多晶硅棒的方法,包括以下步骤:S1、粘棒;S2、线网布线;S3、调整线网缝隙;S4、切割;切割完成后,停机、取下硅棒组,对切割形成的硅片进行脱胶、清洗和分选,完成多晶硅片的加工。其能够减少切割线在布线及切割过程中的磨损,以增加切割效率,降低切割成本。
Description
技术领域
本发明涉及铸造多晶硅棒切片加工技术领域,尤其涉及一种切割铸造多晶硅棒工艺中的粘棒方法及切割铸造多晶硅棒的方法。
背景技术
随着能源危机以及雾霾、温室效应等环境问题的日趋严重,能源转型迫在眉睫。由于光伏能源具备清洁无污染,储量大等优势,光伏行业受到各国政府的大力支持,技术上取得了巨大的进步,得到越来越广泛的应用,太阳能成为当今最具发展潜力的新能源之一。
在过去的十年间,随着光伏贸易争端的升级以及行情的波动,光伏产业出现过产能过剩的现象,但市场对光伏清洁能源的需求仍会稳步增加,光伏发电已经进入大规模推广应用的时代。
实现光伏发电的器件是太阳能电池,主要分为晶硅(分为单晶和多晶)、薄膜以及第三代太阳能电池,其中技术最成熟、应用最广泛的就是晶硅太阳能电池,从目前的技术发展趋势来看,晶硅电池在未来10年内仍将保持其主导地位。时至今日,光伏行业推广的最大问题仍然在于能否实现平价上网,达成平价上网的目标,是各个光伏企业的奋斗目标和努力方向,因此,唯有不断降低光伏制造的成本,才能使得光伏能源具备竞争性,得到市场的认可。对于晶体硅太阳能电池,其硅片成本占总成本25-30%,而硅片的加工成本占到硅片成本的35%左右,硅片加工成本的降低是硅片环节降低成本的主要方向。
现有技术中,硅片加工技术主要有多线砂浆切割和金刚线切割2种。其中,多线砂浆切割是广泛采用的技术,其加工原理是由切割线的运动将磨料带到切割区域,在切割线的高速运动下,磨料在硅晶体表面滚动、摩擦、嵌入到材料的加工表面,使之产生裂纹和破碎,最终实现材料去除的目的。该技术的关键在于磨料的切割能力以及切割过程中的热力学行为,在实际应用中,选用聚乙二醇和碳化硅配置成悬浮液,通过砂浆管把砂浆罐内的砂浆喷撒到线网上,利用钢线携带砂浆与硅棒相对磨削达到切割的目的,同时,切割中使用过的砂浆通过回流系统再次流回到砂浆罐中,砂浆循环使用直至切割完成。而金刚线切割是将金刚石采用粘接或电镀的方式固定在直钢丝上进行高速往返切割,其优势主要体现在以下方面:(1)切割效率提升明显,大大降低了设备折旧;(2)锯缝损失较少,硅料成本降低;(3)硅片表面粗糙度及表面残留金属杂质含量低,电池效率有约0.1-0.2%的提升;(4)环保,使用水性切削液,避免了高COD聚乙二醇的引入。
基于上述切割优势,单晶已经通过引入金刚线切割技术大幅降低了硅片成本,市场占比逐渐增加。对于占据市场份额70%以上的多晶而言,采用金刚线切割技术是唯一的方向,但相对于单晶,多晶因其较高的位错和晶界密度,其弹性模量要高于单晶30-50%;且多晶硅棒较高的硬质点比例使得多晶硅片采用金刚线切割存在一定的技术障碍。
发明内容
本发明的目的之一在于提出一种切割铸造多晶硅棒工艺中的粘棒方法,能够较好地应用硅棒的特性,使得粘接后的硅棒组降低对切割线的磨损。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
本发明提供一种切割铸造多晶硅棒工艺中的粘棒方法,包括以下步骤:
将表面研磨好的硅棒按照硬度不同粘接在基座上并进行固化,形成硅棒组,待切割使用。
进一步地,所述硅棒的粘接具体为:依据硅棒在硅锭中所处的位置不同其硬度不同、杂质分布不同的特点,将硅棒分为高硬度硅棒、中硬度硅棒、低硬度硅棒,在粘接硅棒时,
进线侧粘接中硬度硅棒或低硬度硅棒,且硅棒的顶端朝向进线的方向;
线网中部粘接低硬度硅棒,且硅棒的顶端朝向进线的方向;
出线侧粘接高硬度或中硬度硅棒,且硅棒的顶端朝向出线的方向。
进一步地,所述基座包括工件板和树脂板,其中,所述工件板和所述树脂板的外形尺寸一致,所述树脂板通过树脂胶粘接在所述工件板上;所述硅棒粘接在所述树脂板上;
所述固化时间为4-6小时。
本发明所述的切割铸造多晶硅棒工艺中的粘棒方法,通过对硅棒按照硬度不同进行区分,在粘接时按照硬度不同分别进行粘棒,因而能够较好地应用硅棒的特性,使得粘接后的硅棒组降低对切割线的磨损。
本发明的目的之二在于提出一种切割铸造多晶硅棒的方法,能够减少切割线在布线及切割过程中的磨损,以增加切割效率,降低切割成本。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
本发明还提供一种切割铸造多晶硅棒的方法,包括以下步骤:
S1、粘棒;
所述粘棒方法为上述粘棒方法;
S2、线网布线;
将步骤S1中粘好的硅棒组安装至切割机的加工室;
将切割用的切割线从切割机的放线室的放线轮上引出,通过小导轮将切割线布置在主辊上对应的线槽内,当主辊切割线布置一部分后,进行分线网作业,预留与所述硅棒组的硅棒之间的拼缝个数相同的线网缝隙;
待切割线布满整个主辊后,将切割线的线头引出至切割机的收线室的收线轮,完成线网的布线工作;
S3、调整线网缝隙;
根据步骤S1中粘好的硅棒组的硅棒之间的拼缝位置,调整线网缝隙的位置;
S4、切割;
切割完成后,停机、取下硅棒组,对切割形成的硅片进行脱胶、清洗和分选,完成多晶硅片的加工。
进一步地,步骤S2中,相邻两个所述硅棒之间的拼缝宽度为0.5-1mm;线网缝隙宽度为4-5mm。
进一步地,步骤S2中,所述切割机的放线室和/或收线室内设置有冷却液供给装置,所述冷却液供给装置将冷却液均匀地供给切割线,以使切割线表面形成一定的冷却液膜,增加切割线的润滑性,以减少切割线在布线过程中的跳线压线情况或收线轮切割线互相摩擦造成切割线的磨损。
进一步地,所述冷却液供给装置包括储液槽,所述储液槽中装有冷却液,所述储液槽的正上方设置有喷淋头,所述储液槽的底部连接有冷却液出水管,所述冷却液出水管连接所述喷淋头,以供给冷却液给所述喷淋头。
进一步地,所述储液槽的相对的两侧部开设有通孔,以供所述切割线进出;其中,
所述通孔低于所述喷淋头,高于所述冷却液的液面;或
所述通孔低于所述冷却液的液面,所述通孔处设置有液流阻挡装置。
进一步地,所述通孔的直径为1-3mm。
进一步地,步骤S4中,所述切割步骤具体为:
打开冷却液供应系统,冷却液流量设置为8000-10000立方/小时,左右两侧建立相应的张力12-25N,热机循环;热机结束后,按照线速10-25m/s和台速0.2-1.4mm/min,进行切割。
本发明所述的切割铸造多晶硅棒的方法,通过上述的粘棒方式进行粘棒,对进线侧、线网中部和出线侧按照切割线行径方向合理设置不同硬度的硅棒,并配合硅棒的顶端朝向,从而很好地利用了硅锭的不同位置区域的硅棒的硬度和杂质特点、以及切割线的切割特性,减少切割线在布线及切割过程中切割线的磨损,以增加切割效率,降低切割成本。
附图说明
图1是本发明实施例所述粘棒方法形成的硅棒组的结构示意图;
图2是本发明实施例所述粘棒方法的硅锭中的硅棒区域划分示意图;
图3是本发明实施例所述切割铸造多晶硅棒的方法流程示意图;
图4是本发明实施例所述切割铸造多晶硅棒方法中的切割机的结构示意图;
图5是本发明实施例所述冷却液供给装置的结构示意图。
图中:1、工件板;2、树脂板;3、硅棒;3-1、第一位置;3-2、第二位置;3-3、第三位置;
10-放线轮;11-第一主辊;12-第二主辊;13-切割线;14-收线轮;15-第一冷却液供给装置;16-第二冷却液供给装置;17-第一喷淋装置;18-第二喷淋装置;
101-储液槽;102-喷淋头;103-冷却液补充口;104-排污口;105-冷却液;106-过滤系统和水泵。
具体实施方式
下面结合附图1-5并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本发明提供一种切割铸造多晶硅棒工艺中的粘棒方法,包括以下步骤:将表面研磨好的硅棒按照硬度不同粘接在基座上并进行固化,形成硅棒组,待切割使用。
具体地,如图1所示,基座包括工件板1和树脂板2,工件板1和树脂板2的外形尺寸一致,树脂板2通过树脂胶粘接在工件板1上;硅棒3粘接在树脂板2上,最终由工件板1和树脂板2以及其上的硅棒3共同组成粘棒形成的硅棒组。
在粘接完成后,需要一定时长的固化处理,该固化时间为4-6小时,例如,固化时间可以为4小时、4.2小时、4.4小时、4.5小时、4.6小时、4.8小时、5小时、5.1小时、5.2小时、5.4小时、5.5小时、5.7小时、5.8小时、5.9小时、6小时。
如图2所示,硅棒的分区是指,依据硅棒在硅锭中所处的位置不同其硬度不同、杂质分布不同的特点,将硅棒3分为高硬度硅棒、中硬度硅棒、低硬度硅棒。
这种划分方式中,一般硅锭为长方体形状,从硅锭的俯视方向看去,如图2所示,位于四角的位置划分为A区,由A区切割出的硅棒则为高硬度硅棒;位于硅锭的四边且在同一边的两个A区之间的位置划分为B区,由B区切割出的硅棒则为中硬度硅棒;位于A区与B区围成的区域,也即硅锭中心区域为C区,由C区切割出的硅棒则为低硬度硅棒。
由于硅锭在生成过程中,石英坩埚相对硅料来说其杂质含量高,当硅锭相对于石英坩埚的距离越小,硅锭受到杂质侵蚀或固态扩散影响越大,造成杂质含量越高;另外,固液界面是微凸型,根据杂质分凝原理,分凝系数小于1的杂质会优先向顶部及四周聚集,造成该区含量高;除此之外,硅锭的硬度与退火充分及碳含量相关,一般顶部及四周因碳含量高(碳在硅中的分凝系数小于1)以及冷却速度过快,硬度大。因此,在基于上述原则划分后,高硬度硅棒的硬度大于中硬度硅棒的硬度,中硬度硅棒的硬度大于低硬度硅棒的硬度;高硬度硅棒的杂质含量大于中硬度硅棒的杂质含量,中硬度硅棒的杂质含量大于低硬度硅棒的杂质含量。
正因为这种不同的硬度和杂质含量,从而巧妙地配合切割线切割特性,硅棒3的粘接具体为:依据硅棒在硅锭中所处的位置不同其硬度不同、杂质分布不同的特点,在粘接硅棒时,进线侧的第一位置3-1粘接中硬度硅棒或低硬度硅棒,且硅棒的顶端朝向进线的方向;线网中部的第二位置3-2粘接低硬度硅棒,且硅棒的顶端朝向进线的方向;出线侧的第三位置3-3粘接高硬度或中硬度硅棒,且硅棒的顶端朝向出线的方向。
其中,如进线侧优先粘接中硬度硅棒,使得新进入的切割线13在硬度适中的硅棒中磨损,避免磨损过多造成出线侧切不透硅棒,同时也避免磨损过少造成进线侧切割过深造成掉片。
线网中部则粘接硬度较低的低硬度硅棒,由于在双向切割时,线网收放两侧张力较大,线网中间张力最小,张力较小对硅棒切割力较弱,因此适宜粘接低硬度硅棒。
出线侧则可以选用硬度较大的高硬度硅棒,有助于减少出线断线的损失。
通过上述粘棒方法形成的硅棒组,其作为一个模块进行安装使用,不仅能够一次性解决进线和出线方向适当硬度和杂质的硅棒的布局,以配合切割线13在不同切割区域都具有良好切割,提高切割效果。
如图3所示,本发明提供一种切割铸造多晶硅棒的方法,包括以下步骤:
S1、粘棒;所述粘棒方法为所述的粘棒方法。
S2、线网布线;将步骤S1中粘好的硅棒组安装至切割机的加工室;将切割用的切割线13从切割机的放线室的放线轮10上引出,通过小导轮将切割线13布置在主辊上对应的线槽内,当主辊切割线13布置一部分后,进行分线网作业,预留与所述硅棒组的硅棒之间的拼缝个数相同的线网缝隙。
待切割线13布满整个主辊后,将切割线13的线头引出至切割机的收线室的收线轮14,完成线网的布线工作。
步骤S2中,相邻两个所述硅棒3之间的拼缝宽度为0.5-1mm。其中,拼缝宽度可以为0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1mm。
步骤S2中,线网缝隙宽度为4-5mm。其中,线网缝隙宽度为4mm、4.1mm、4.2mm、4.3mm、4.4mm、4.5mm、4.6mm、4.7mm、4.8mm、4.9mm、5mm。
步骤S2中,所述切割机包括放线室、收线室、设置于放线室和收线室之间切割硅棒3的切割部,放线室内设置放线轮10,收线室内设置收线轮14,切割部设置有第一主辊11和第二主辊12,放线轮10上的金刚线13绕过第一主辊11和第二主辊12后收卷于收线轮14上。其中,放线室和/或收线室内设置有冷却液供给装置,所述冷却液供给装置将冷却液105均匀地供给切割线13,以使切割线13表面形成一定的冷却液膜,增加切割线13的润滑性,以减少切割线13在布线过程中的跳线压线情况或收线轮切割线互相摩擦造成切割线13的磨损。
其中,第一主辊11上设置有第一喷淋装置17,第二主辊12上设置有第二喷淋装置18。第一喷淋装置17和第二喷淋装置18用于切割过程中的冷却液供给,减少切割过程的摩擦,提高切割效率。
如图4所示,位于所述放线室内的所述冷却液供给装置为第一冷却液供给装置15,位于所述收线室内的所述冷却液供给装置为第二冷却液供给装置16。第一冷却液供给装置15和第二冷却液供给装置16为两个独立的冷却液供给系统,其独立控制。
如图5所示,冷却液供给装置包括储液槽101,储液槽101中装有冷却液105,储液槽101的正上方设置有喷淋头102,储液槽101的底部连接有冷却液出水管,冷却液出水管连接喷淋头102,以供给冷却液105给喷淋头102。在工作时,预先在储液槽101中存放冷却液105,冷却液105的液面与喷淋头102的底面之间有一定的高度差。切割线13从储液槽101的外部进入储液槽101的内部,经过储液槽中的冷却液,直接浸入冷却液中,或者,通过冷却液出水管将冷却液供给给喷淋头102,由喷淋头102将冷却液喷洒在切割线13上。
在此过程中,切割线13进入储液槽101的方式可以为,通过导轮从储液槽101的顶部开口处进入,经过冷却液105与喷淋头102之间后,再从储液槽101的顶部开口处出线。这种方式绕线较为复杂,因此,在本实施例中,储液槽101的相对的两侧部开设有通孔,以供切割线13进出。
作为一种优选,通孔低于喷淋头102,高于冷却液105的液面;这时,金刚线13进入储液槽之后,悬空于冷却液与喷淋头102之间,由喷淋头102将冷却液喷洒在金刚线13上,喷洒后的冷却液再浸入储液槽的冷却液中,循环使用。
作为另一种优选,通孔低于冷却液的液面,通孔处设置有液流阻挡装置;这时,通孔浸入冷却液中,金刚线13直接浸入储液槽的冷却液中,而喷淋头102则作为冷却液循环的通道,不用于清洗金刚线13,此时,金刚线在冷却液内高速运行,通过金刚线表面液体的对流,直接去除金刚线表面沉积的硅粉。在此实施例中,为了避免冷却液跟随金刚线13经通孔流出造成浪费,通过液流阻挡装置实现对通孔的堵塞。具体地,液流阻挡装置可以为密封塞,其能够用于金刚线通过,但能够与金刚线之间形成一定的密封。
其中,通孔的直径为1-3mm。优选的,通孔用于配合切割线13进出,因而通孔的直径大于切割线13的直径,具体地,通孔的直径可以为1.2mm、1.4mm、1.6mm、1.8mm、2.0mm、2.2mm、2.4mm、2.6mm、2.8mm、3.0mm。
进一步的,冷却液出水管设置有过滤系统和水泵106。利用过滤系统和水泵106进行冷却液抽取,因而保证冷却液供给装置的喷淋可靠性。
进一步的,储液槽101的上侧部设置有冷却液补充口103。利用冷却液补充口103可以实时补充冷却液,保证储液槽101中的冷却液105的量,进而保证整个切割过程中持续循环。
进一步的,储液槽101的底部设置有排污口104。通过排污口104可以定期对储液槽101中的脏污清理,保证冷却液的洁净度,从而避免脏污粘在切割线上影响切割。
优选的,冷却液供给装置中的冷却液为切割线水性冷却液与纯水的混合物,该冷却液的质量浓度为25-100%。进一步优选的,冷却液的质量浓度为25%、28%、35%、42%、48%、55%、60%、62%、66%、71%、75%、80%、83%、87%、90%、91%、93%、96%、98%、100%。
S3、调整线网缝隙;
根据步骤S1中粘好的硅棒组的硅棒之间的拼缝位置,调整线网缝隙的位置。
S4、切割。
其中,切割可以为单向切割,也可以为双向切割,优选的,在本实施例中,切割为双向切割。
切割具体为:打开冷却液供应系统,冷却液流量设置为8000-10000立方/小时,左右两侧建立相应的张力12-25N,热机循环;热机结束后,按照线速10-25m/s和台速0.2-1.4mm/min,进行切割。
切割完成后,停机、取下硅棒组,对切割形成的硅片进行脱胶、清洗和分选,完成多晶硅片的加工。
上述切割铸造多晶硅棒的方法不仅适用于金刚线切割,还适用于砂浆切割,下面通过金刚线切割和砂浆切割进一步说明该切割的方法。
一、金刚线切割:
金刚线切割铸造多晶硅棒的方法,包括以下步骤:
S1、粘棒;
所述粘棒方法为上述粘棒方法;
S2、线网布线;
将步骤S1中粘好的硅棒组安装至切割机的加工室;
将切割用的金刚线从切割机的放线室的放线轮10上引出,通过小导轮将金刚线布置在主辊上对应的线槽内,当主辊金刚线布置一部分后,进行分线网作业,预留与所述硅棒组的硅棒之间的拼缝个数相同的线网缝隙;
待金刚线布满整个主辊后,将金刚线的线头引出至切割机的收线室的收线轮14,完成线网的布线工作;
S3、调整线网缝隙;
根据步骤S1中粘好的硅棒组的硅棒之间的拼缝位置,调整线网缝隙的位置;
S4、切割;
打开冷却液供应系统,冷却液流量设置为8000-10000立方/小时,左右两侧建立相应的张力12-15N,热机循环;热机结束后,按照线速20-25m/s和台速0.6-1.4mm/min,进行双向切割;
切割完成后,停机、取下硅棒组,对切割形成的硅片进行脱胶、清洗和分选,完成多晶硅片的加工。
研究发现,决定切割效率的主要因素是金刚石尖锐程度及在切割过程的磨损脱落量,由于多晶硅棒硬质点较多,切割多晶硅棒时金刚石颗粒的磨损量较大,因而粘接硅棒时,依据硅棒在硅锭中的位置不同其硬度不同以及杂质分布的特点,结合金刚线切割工艺设定相应的粘棒规则,使得金刚线表面的金刚石在切割过程均匀磨损,提高切割效率;另一方面,金刚线切割硅棒时,硅粉容易附着在金刚线表面,降低了金刚石的突出量,降低了切割能力,因而在布线网过程中使用冷却液供给装置,在切割过程中使用冷却液供给装置,因而在金刚线进入切割区域前,优先在金刚线表面供给冷却液,使得硅粉不易粘附在金刚线上,增加了金刚石突出量,增加了切割力,提高了切割效率,降低了切割加工成本。
二、砂浆切割;
砂浆切割铸造多晶硅棒的方法,包括以下步骤:
S1、粘棒;
所述粘棒方法为所述的粘棒方法;
S2、线网布线;
将步骤S1中粘好的硅棒组安装至切割机的加工室;
将切割用的钢线从切割机的放线室的放线轮10上引出,通过小导轮将钢线布置在主辊上对应的线槽内,当主辊钢线布置一部分后,进行分线网作业,预留与所述硅棒组的硅棒之间的拼缝个数相同的线网缝隙;
待钢线布满整个主辊后,将钢线的线头引出至切割机的收线室的收线轮14,完成线网的布线工作;
S3、调整线网缝隙;
根据步骤S1中粘好的硅棒组的硅棒之间的拼缝位置,调整线网缝隙的位置;
S4、切割;
打开冷却液供应系统,冷却液流量设置为8000-10000立方/小时,左右两侧建立相应的张力22-25N,热机循环;热机结束后,按照线速10-15m/s和台速0.2-0.4mm/min,进行单/双向切割;
切割完成后,停机、取下硅棒组,对切割形成的硅片进行脱胶、清洗和分选,完成多晶硅片的加工。
对于砂浆切片,切割效率主要取决于碳化硅及钢线的磨损量,由于多晶硅棒硬质点较多,切割多晶硅棒时钢线在此区域的磨损量较大,严重时直接造成钢线断线,因而粘接硅棒时,依据硅棒在硅锭中的位置不同其硬度不同以及杂质分布的特点,结合切割工艺设定相应的粘棒规则,使得钢线在切割过程均匀磨损,提高硅片厚度的均匀性,减少厚度偏差带来的碎片不良;另一方面,将较硬区域或硬质点硅棒放置在出线端,即便断线,也可挽回进线端大部分损失,最大程度减少断线造成的损失。
进一步地,通过具体参数来进一步说明本发明切割铸造多晶硅棒的方法的整体步骤。
首先,选择三块表面研磨好的硅棒3,其中低硬度硅棒一根长度为280mm,中硬度硅棒一根长度为270mm,选择一根截断过的高硬度硅棒145mm。
提供一块规格为710*158*15mm的树脂板2,使用树脂胶将树脂板2粘接在相应规格的工件板1上。
再将中硬度硅棒粘接第一位置3-1处,低硬度硅棒粘接在第二位置3-2处,高硬度硅棒粘接在第三位置3-3处,两根硅棒之间的间隔为1mm,固化5小时,形成硅棒组,待切割使用。
其次,将粘好的硅棒组安装至切割机的加工室;将切割用的70规格切割线从切割机的放线室的放线轮10上引出,通过小导轮将切割线13布置在主辊上对应的线槽内。
当主辊切割线13布置到一半时,进行分线网作业,预留2个线网缝隙,缝隙宽度为4.5mm;布置线网时,在放线室设置第一冷却液供给装置15,将浓度为50%的冷却液加入第一冷却液供给装置15中,使得切割线13在经过第一冷却液供给装置15时在切割线13表面形成一定的冷却液膜,增加切割线13的润滑性,以减少切割线在布线过程中的跳线压线情况。
待切割线13布满整个主辊后将切割线13的线头引出至收线轮14,完成线网的布线工作;在收线室设置第二冷却液供给装置16,将浓度为50%的冷却液加入第二冷却液供给装置16中,冷却液均匀地供给切割线13上,使切割线13的表面形成一定的冷却液膜,增加钢线的润滑性,减少收线轮14切割线互相摩擦造成金刚石的磨损。
再次,根据硅棒的拼缝位置,调整线网缝隙的位置。
然后,完成以上工作后,打开冷却液供应系统,冷却液流量设置为8500立方/小时,左右两侧建立12N的张力,热机循环。热机结束后,按照线速25m/s和台速1.4mm/min,进行切割。
最后,切割完成后,停机、下棒,硅片进行脱胶、清洗和分选,完成多晶硅片的加工。
综上所述,本发明的方法较好地应用了硅棒的特性,使得粘接后的硅棒组不仅能够降低对金刚线的磨损,而且能够降低对普通钢线的磨损量,降低钢线断线造成的损失。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理,而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释,本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式,这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种切割铸造多晶硅棒工艺中的粘棒方法,其特征在于,包括以下步骤:
将表面研磨好的硅棒按照硬度不同粘接在基座上并进行固化,形成硅棒组,待切割使用;
所述硅棒的粘接具体为:依据硅棒在硅锭中所处的位置不同其硬度不同、杂质分布不同的特点,将硅棒分为高硬度硅棒、中硬度硅棒、低硬度硅棒,在粘接硅棒时,
进线侧粘接中硬度硅棒或低硬度硅棒;
线网中部粘接低硬度硅棒;
出线侧粘接高硬度或中硬度硅棒。
2.根据权利要求1所述的粘棒方法,其特征在于,在粘接硅棒时,
进线侧粘接的硅棒的顶端朝向进线的方向;
线网中部粘接的硅棒的顶端朝向进线的方向;
出线侧粘接的硅棒的顶端朝向出线的方向。
3.根据权利要求1或2所述的粘棒方法,其特征在于,所述基座包括工件板和树脂板,其中,所述工件板和所述树脂板的外形尺寸一致,所述树脂板通过树脂胶粘接在所述工件板上;所述硅棒粘接在所述树脂板上;
所述固化时间为4-6小时。
4.一种切割铸造多晶硅棒的方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、粘棒;
所述粘棒方法为权利要求1至3任一项所述的粘棒方法;
S2、线网布线;
将步骤S1中粘好的硅棒组安装至切割机的加工室;
将切割用的切割线从切割机的放线室的放线轮上引出,通过小导轮将切割线布置在主辊上对应的线槽内,当主辊切割线布置一部分后,进行分线网作业,预留与所述硅棒组的硅棒之间的拼缝个数相同的线网缝隙;
待切割线布满整个主辊后,将切割线的线头引出至切割机的收线室的收线轮,完成线网的布线工作;
S3、调整线网缝隙;
根据步骤S1中粘好的硅棒组的硅棒之间的拼缝位置,调整线网缝隙的位置;
S4、切割;
切割完成后,停机、取下硅棒组,对切割形成的硅片进行脱胶、清洗和分选,完成多晶硅片的加工。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,步骤S2中,相邻两个所述硅棒之间的拼缝宽度为0.5-1mm;线网缝隙宽度为4-5mm。
6.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,步骤S2中,所述切割机的放线室和/或收线室内设置有冷却液供给装置,所述冷却液供给装置将冷却液均匀地供给切割线,以使切割线表面形成一定的冷却液膜,增加切割线的润滑性,以减少切割线在布线过程中的跳线压线情况或收线轮切割线互相摩擦造成切割线的磨损。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述冷却液供给装置包括储液槽,所述储液槽中装有冷却液,所述储液槽的正上方设置有喷淋头,所述储液槽的底部连接有冷却液出水管,所述冷却液出水管连接所述喷淋头,以供给冷却液给所述喷淋头。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述储液槽的相对的两侧部开设有通孔,以供所述切割线进出;其中,
所述通孔低于所述喷淋头,高于所述冷却液的液面;或
所述通孔低于所述冷却液的液面,所述通孔处设置有液流阻挡装置。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述通孔的直径为1-3mm。
10.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,步骤S4中,所述切割步骤具体为:
打开冷却液供应系统,冷却液流量设置为8000-10000立方/小时,左右两侧建立相应的张力12-25N,热机循环;热机结束后,按照线速10-25m/s和台速0.2-1.4mm/min,进行切割。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201611168766.6A CN106696103B (zh) | 2016-12-16 | 2016-12-16 | 粘棒方法及切割铸造多晶硅棒的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201611168766.6A CN106696103B (zh) | 2016-12-16 | 2016-12-16 | 粘棒方法及切割铸造多晶硅棒的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106696103A CN106696103A (zh) | 2017-05-24 |
CN106696103B true CN106696103B (zh) | 2018-11-27 |
Family
ID=58938035
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201611168766.6A Active CN106696103B (zh) | 2016-12-16 | 2016-12-16 | 粘棒方法及切割铸造多晶硅棒的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106696103B (zh) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108162217A (zh) * | 2017-12-30 | 2018-06-15 | 洛阳阿特斯光伏科技有限公司 | 一种硅块的加工方法 |
CN110871505B (zh) * | 2018-08-30 | 2022-02-08 | 洛阳阿特斯光伏科技有限公司 | 一种晶体硅棒的复合切割方法 |
CN111531733B (zh) * | 2020-05-25 | 2022-07-26 | 乐山高测新能源科技有限公司 | 一种m12大尺寸硅片切割工艺 |
CN112078038B (zh) * | 2020-07-30 | 2022-07-22 | 乐山高测新能源科技有限公司 | 一种140μm厚度以下硅片的切割方法 |
CN112372489A (zh) * | 2020-12-02 | 2021-02-19 | 上饶师范学院 | 一种晶圆切割加工所用导辊表面导槽快速加工方法及装置 |
CN114670352B (zh) * | 2022-05-26 | 2022-08-12 | 广东高景太阳能科技有限公司 | 一种实时自动控制的硅片生产方法、系统、介质及设备 |
CN116811049A (zh) * | 2023-08-09 | 2023-09-29 | 安徽华晟新材料有限公司 | 一种粘接硅棒切片方法 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09183119A (ja) * | 1995-12-28 | 1997-07-15 | Mitsubishi Materials Corp | ワイヤ式切断加工装置 |
TW383249B (en) * | 1998-09-01 | 2000-03-01 | Sumitomo Spec Metals | Cutting method for rare earth alloy by annular saw and manufacturing for rare earth alloy board |
DE10232768A1 (de) * | 2002-07-18 | 2004-02-05 | Scanwafer Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Vorschubregelung an einer Drahtsäge |
CN102133776A (zh) * | 2010-12-31 | 2011-07-27 | 常州天合光能有限公司 | 一种多晶铸锭的线切割方法 |
CN102350741A (zh) * | 2011-09-22 | 2012-02-15 | 英利能源(中国)有限公司 | 硅块切割方法 |
CN205033405U (zh) * | 2015-10-16 | 2016-02-17 | 无锡荣能半导体材料有限公司 | 一种切割用分线网 |
-
2016
- 2016-12-16 CN CN201611168766.6A patent/CN106696103B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN106696103A (zh) | 2017-05-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106696104B (zh) | 粘棒方法及切割铸造多晶硅棒的方法 | |
CN106696103B (zh) | 粘棒方法及切割铸造多晶硅棒的方法 | |
CN1228162C (zh) | 稀土合金的切断方法和稀土磁铁的制造方法 | |
JP5515593B2 (ja) | ワイヤーソーによるシリコンインゴットの切断方法およびワイヤーソー | |
US20120167733A1 (en) | Cooling Device for Diamond-Wire Cutting System | |
US7793647B2 (en) | Method and device for sawing a workpiece | |
CN105216127B (zh) | 多线切割方法及多线切割机 | |
CN107901256B (zh) | 金刚线切割多晶硅片的装置及切割方法 | |
CN107116712A (zh) | 一种电镀金刚线高效切割硅片的方法 | |
CN1328008C (zh) | 稀土类合金的切断方法 | |
JP2007180527A (ja) | 半導体基板の製造方法及び半導体基板の製造装置 | |
CN102350741A (zh) | 硅块切割方法 | |
US6832606B2 (en) | Wire saw and cutting method thereof | |
CN110076919A (zh) | 一种蓝宝石晶棒浸没式多线切割装置及方法 | |
CN106079126A (zh) | 一种半导体单晶硅多线切割夹紧装置及方法 | |
CN111590769A (zh) | 一种高台速金刚线快速切割工艺 | |
CN102172997B (zh) | 硅晶体线切割设备 | |
US20130206163A1 (en) | Methods and Systems For Removing Contaminants From A Wire Of A Saw | |
CN103056974A (zh) | 多线切割方法及专用设备 | |
JP2003165046A (ja) | ワイヤソー及び切断方法 | |
WO2008121001A1 (en) | A saw wire apparatus | |
JPH07106288A (ja) | 半導体基板の形成方法 | |
CN206393838U (zh) | 采用金刚线切割铸造多晶硅棒的装置 | |
JP2000296455A (ja) | 固定砥粒マルチワイヤソー | |
JP2016101611A (ja) | 基板の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |