CN111186041A - 一种沉浸式金刚线切割晶硅及冷却润滑的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种沉浸式金刚线切割晶硅及冷却润滑的方法，属于晶硅加工领域，金刚线沉浸在切削液中切割晶硅，切削液进入切割区，对切割区进行冷却和润滑，切削液浸满沉浸槽，金刚线贯穿沉浸槽并沉浸在切削液中对晶硅进行切割，切削液带入切割区，切割区带出的切屑由沉浸槽下方的泄流口排出，所述沉浸槽设置于金刚线网下方，其包括侧壁和与侧壁相连接的槽底，所述侧壁和槽底围成容纳切削液的空间，金刚线对应的侧壁上部设置有供金刚线贯穿的线槽，使用该方法切割的晶硅表面粗糙度质量更好，尤其在高进给速率等高生产率下，表面粗糙度更好，显著提高晶硅产品的质量，成本低廉、构思巧妙，应用前景广泛。

Description

一种沉浸式金刚线切割晶硅及冷却润滑的方法

技术领域

本发明属于晶硅加工领域，具体地说涉及一种沉浸式金刚线切割晶硅及冷却润滑的方法。

背景技术

晶硅是太阳能电池板实现光电转换的重要组成部分，其需要经过多个工序的加工才能成为符合标准的晶硅片。在晶硅的加工过程中，加工效率和切割质量是单/多线金刚线切割领域主要关注的问题。传统的加工过程中采用喷淋作为主要的降温方式，传统喷嘴喷淋和浇注方式可以一定程度上降低切削区温度，冲走切屑，但是由于金刚线线径极细，在多线切割方面线径可低至50μm，单线截断也可达到120μm以下。因此，切缝极小，切削液在细线带入切削区的能力较有限，不能保证充足的冷却和润滑效果，尤其是切削液的润滑能力没有充分发挥，导致切削质量和加工效率受到一定的限制。因此，有效提高切削液的润滑能力对单/多线金刚线切割领域中加工效率和切割质量的提高具有极为重要的意义。

发明内容

针对现有技术的种种不足，现提出一种沉浸金刚线切割晶硅的方法，能够使得金刚线沉浸在切削液中，有效保证切削液进入切缝，充分发挥切削液的润滑能力和冷却效果。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种沉浸式金刚线切割晶硅及冷却润滑的方法，金刚线沉浸在切削液中切割晶硅，切削液进入切割区，对切割区进行冷却和润滑。

进一步，切削液浸满沉浸槽，金刚线贯穿沉浸槽并沉浸在切削液中对晶硅进行切割，切削液带入切割区，切割区带出的切屑由沉浸槽下方的泄流口排出。

进一步，所述沉浸槽设置于金刚线网下方，所述沉浸槽的上部开口，其包括侧壁和与侧壁相连接的槽底，所述侧壁和槽底围成容纳切削液的空间，金刚线对应的侧壁上部设置有供金刚线贯穿的线槽。

进一步，所述槽底设置有凸起，且所述凸起朝向沉浸槽的开口，利于切屑向槽底边缘聚集。

进一步，所述侧壁与槽底相接处设置有多个泄流口，供切削液排出。

进一步，所述沉浸槽的纵截面成矩形，且所述泄流口沿着沉浸槽的长度方向设置。

进一步，在金刚线网的上方设置有喷嘴，用于补充沉浸槽内的切削液。

进一步，所述喷嘴设置在晶硅的两侧。

本发明的有益效果是：

1、金刚线沉浸在切削液中切割晶硅，实现沉浸切削，有效克服切削区内金刚线较细，切入硅棒两侧夹紧金刚线，线缝极小，普通浇注方法切削液无法进入切割区的弊端，对切削区更好地润滑和冷却的目的，创新性极强。

2、沉浸槽底设置泄流口，用于排出沉淀到槽底的切屑和切削液。

3、沉浸槽上部开设线槽，有效避免侧壁干涉金刚线。

4、喷嘴位于硅棒两侧的上方，补充沉浸槽损失切削液，减少对金刚线切割的影响。

附图说明

图1是沉浸槽的整体结构示意图；

图2是本发明的结构示意图；

图3是本发明的切割区结构示意图；

图4是两种方法平均粗糙度对比；

图5是两种方法粗糙度偏度分布对比；

图6是两种方法粗糙度峰度分布对比。

附图中：1-侧壁、2-槽底、3-线槽、4-泄流口。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。此外，以下实施例中提到的方向用词，例如“上”“下”“左”“右”等仅是参考附图的方向，因此，使用的方向用词是用来说明而非限制本发明创造。

下面结合附图和较佳的实施例对本发明作进一步说明。

如图1-3所示，一种沉浸槽，设置在两个平行的切割辊之间，且其位于切割辊上所布设金刚线网的下方。所述沉浸槽包括侧壁1以及与侧壁1相连接的槽底2，侧壁1与槽底2的边缘处密封连接，围成用于容纳切削液的空间，所述沉浸槽的上部设置有开口，用于将金刚线沉浸在切削液中。为便于金刚线的架设，在金刚线下方对应的侧壁1的上部设置有供金刚线贯穿的线槽3，同时，由于晶硅在切割的过程中会产生切屑，因此，在侧壁1的边缘处设置有多个泄流口4，供切屑排出，所述泄流口4沿着侧壁1的底部边缘间隔设置。为便于切屑在底部聚集并随切割液流出，所述槽底2的底部设置有凸起，且所述凸起朝向开口。

在本实施例中，所述沉浸槽的纵截面成矩形，且其与切割辊相平行设置，所述泄流口4沿着沉浸槽的长度方向间隔设置，同时，所述槽底2的纵截面成三角形，便于切屑碎片滑向槽底2的边缘，进而从泄流口4处流出。金刚线网的上方设置有喷嘴，用于补充沉浸槽内损失的切削液。在其他实施例中，所述沉浸槽的纵截面以及槽底2的纵截面还可以是其他形状。

在使用该沉浸槽时，将切削液浸满沉浸槽，金刚线贯穿线槽3并浸润在切削液中，晶硅从金刚线的上方与金刚线接触，在切割的过程中，沉浸槽内的切削液被带入切割区，能够有效的为晶硅的切割起到润滑作用，并带走金刚线与晶硅摩擦所产生的热量，同时，切削区带出的切屑滑向槽底2的边缘，最终由泄流口4随切削液排出沉浸槽。在本实施例中，喷嘴设置两组，两组喷嘴分别设置在晶硅的两侧。

实验实施例

实验一

相同切削参数(线速度、进给率)和金刚线规格(金刚线线径)条件下，分别利用浇注切削和沉浸切削两种方式切割晶体硅，切削参数如表1例，并测量获得的硅片质量。测量并记录硅片表面的平均粗糙度。

表1线速和张力(压强)为定值

序号	台速mm/min	线速m/s	压强Mpa
				1	2	3	0.04
2	3	3	0.04
				3	5	3	0.04
4	7	3	0.04
				5	10	3	0.04
6	15	3	0.04
				7	20	3	0.04

由图4可知，采用沉浸切削的晶硅表面粗糙度质量更好，尤其在高进给速率等高生产率下，表面粗糙度更好。

实验二

对试验一获得的硅片表面测量表面粗糙度的偏态系数，统计分析粗糙度的偏态分布。由图5可知，良好的加工表面的特性具有负歪斜，具有正歪斜的表面，承受保持力较差。沉浸切削表面的ssk比传统浇注切削具有更多的负歪斜，说明加工表面更好。

实验三

对试验一获得的硅片表面测量表面粗糙度的峰态系数，统计分析粗糙度的峰态分布。由图6可知，峰态系数Sku<3时，相对于平均面，高度分布偏上方(波峰)。峰态系数Sku＝3时，高度分布为正态分布。峰态系数Sku>3时，高度分布呈尖锐状。沉浸切削sku更接近3，表面质量更均匀。

由于高进给条件下，采用沉浸切削的硅片加工表面质量较浇注切削获得的表面更好，说明本发明方法更适合高生产效率加工，能够获得更高的加工效率。

由于润滑和冷却效果更好，因此，金刚线线耗更低。

以上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。

Claims (8)

1.一种沉浸式金刚线切割晶硅及冷却润滑的方法，其特征在于，金刚线沉浸在切削液中切割晶硅，切削液进入切割区，对切割区进行冷却和润滑。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，切削液浸满沉浸槽，金刚线贯穿沉浸槽并沉浸在切削液中对晶硅进行切割，切削液带入切割区，切割区带出的切屑由沉浸槽下方的泄流口排出。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述沉浸槽设置于金刚线网下方，所述沉浸槽的上部开口，其包括侧壁和与侧壁相连接的槽底，所述侧壁和槽底围成容纳切削液的空间，金刚线对应的侧壁上部设置有供金刚线贯穿的线槽。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述槽底设置有凸起，且所述凸起朝向沉浸槽的开口，利于切屑向槽底边缘聚集。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述侧壁与槽底相接处设置有多个泄流口，供切削液排出。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述沉浸槽的纵截面成矩形，且所述泄流口沿着沉浸槽的长度方向设置。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在金刚线网的上方设置有喷嘴，用于补充沉浸槽内的切削液。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述喷嘴设置在晶硅的两侧。

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