CN114750312A - 单线三线切割硅棒的方法、切割设备及切割系统 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种单线三线切割硅棒的方法、切割设备及切割系统，其中，方法包括：通过一条切割线对硅棒进行切割，形成第一侧面，第一侧面的宽度小于硅棒的直径；通过一条切割线对硅棒进行切割，形成第二侧面；第二侧面与第一侧面垂直相交，且第二侧面的宽度小于硅棒的直径；通过至少三条切割线对硅棒进行切割，其中一个切割线切割形成的切割面与第二侧面垂直相交，且与第一侧面分别位于硅棒中心线的两侧；另一条切割线切割形成的切割面与第一侧面垂直相交；经切割后得到至少两个横截面为矩形的小硅棒。本申请实施例提供的单线三线切割硅棒方法能够直接得到尺寸较小的硅棒，经过切片形成硅片，满足对小尺寸硅片的要求，且能提高成品率。
Description
技术领域
本申请涉及硬质材料切割技术，尤其涉及一种单线三线切割硅棒的方法、切割设备及切割系统。
背景技术
随着异质结电池的发展，小片硅片的需求越来越大，而且对薄片的需求量也比较大。硅片厚度从原来180微米到150微米，将来的市场甚至可能需要100微米厚度硅片，而硅片越薄其切割难度就越大，切割质量越不容易保证。
传统方案中，通常是先将圆柱形的单晶硅棒切割成方棒，然后将方棒切割成大片硅片，再采用激光技术上对大片硅片进行划片切割形成小片硅片，但激光划片的过程会造成小片硅片的横断面产生损伤和缺陷态，严重影响最终加工成的异质结电池的转换效率。
发明内容
为了解决上述技术缺陷之一，本申请实施例中提供了一种单线三线切割硅棒的方法、切割设备及切割系统。
根据本申请实施例的第一个方面，提供了一种单线三线切割硅棒的方法，包括：
沿着硅棒的长度方向通过一条切割线对硅棒进行切割，切割后形成第一侧面，第一侧面的宽度小于硅棒的直径；
沿着硅棒的长度方向通过一条切割线对硅棒进行切割，切割后形成第二侧面；第二侧面与第一侧面垂直相交，且第二侧面的宽度小于硅棒的直径；
沿着硅棒的长度方向通过至少三条切割线对硅棒进行切割，其中一个切割线切割形成的切割面与第二侧面垂直相交，且与第一侧面分别位于硅棒中心线的两侧；另一条切割线切割形成的切割面与第一侧面垂直相交；经切割后得到至少两个横截面为矩形的小硅棒。
根据本申请实施例的第二个方面，提供了一种应用如上单线三线切割硅棒方法的切割设备，包括：
基座；
承载台，设置于所述基座上，用于承载硅棒；
线切割装置，设置于所述基座上，与承载台可沿硅棒的长度方向相对移动；所述线切割装置包括线轮支架及设置于线轮支架上的单线切割轮组和/或三线切割轮组，所述单线切割轮组绕设有一条切割线，用于通过一条切割线对硅棒进行切割；所述三线切割轮组绕设有三条切割线，用于通过三条切割线对硅棒进行切割；三线切割轮组中的两条切割线平行，另一条切割线与该两条切割线垂直。
根据本申请实施例的第二个方面，提供了一种单线三线切割硅棒的切割系统，包括：
如上所述的切割设备；以及对硅棒进行磨削的磨削设备。
本申请实施例所提供的技术方案，先沿着硅棒的长度方向通过一条切割线对硅棒进行切割，切割后形成第一侧面，第一侧面的宽度小于硅棒的直径；然后沿着硅棒的长度方向通过一条切割线对硅棒进行切割，切割后形成第二侧面；第二侧面与第一侧面垂直相交，且第二侧面的宽度小于硅棒的直径；再沿着硅棒的长度方向通过至少三条切割线对硅棒进行切割，其中一个切割线切割形成的切割面与第二侧面垂直相交，且与第一侧面分别位于硅棒中心线的两侧；另一条切割线切割形成的切割面与第一侧面垂直相交；经切割后得到至少两个横截面为矩形的小硅棒。小硅棒直接切割得到尺寸较小的硅片，能更好地满足异质结电池的需要，且无需采用激光对硅片进行切割，提高了硅片的成品率，进而保障异质结电池的转换效率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本申请实施例一提供的单线三线切割硅棒方法的流程图；
图2为本申请实施例二提供的单线三线切割硅棒方法的流程图；
图3为本申请实施例二提供的单线三线切割硅棒的结构示意图；
图4为本申请实施例二提供的另一单线三线切割硅棒的结构示意图；
图5为本申请实施例二提供的又一单线三线切割硅棒的结构示意图；
图6为本申请实施例三提供的单线三线切割硅棒方法的流程图；
图7为本申请实施例三提供的单线三线切割硅棒的结构示意图；
图8为本申请实施例四提供的立式切割设备的结构示意图；
图9为本申请实施例四提供的立式切割设备线切割装置的结构示意图；
图10为本申请实施例四提供的立式切割设备中单线切割轮组对硅棒进行切割的结构示意图；
图11为本申请实施例四提供的立式切割设备中三线切割轮组对硅棒进行切割的结构示意图；
图12为本申请实施例四提供的卧式切割设备的结构示意图；
图13为本申请实施例四提供的卧式切割设备线切割装置的结构示意图；
图14为本申请实施例四提供的卧式切割设备中单线切割轮组对硅棒进行切割的结构示意图；
图15为本申请实施例四提供的卧式切割设备中三线切割轮组对硅棒进行切割的结构示意图。
附图标记：
1-硅棒；11-第一侧面；12-第二侧面；3-小硅棒；31-子硅棒；4-硅片；41-子硅片；51-第一切割线；52-第二切割线；53-第三切割线；54-第四切割线；55-第五切割线；56-第六切割线；61-底座；62-机架；7-承载台；8-线切割装置；81-线轮支架；82-切割轮；83-切割线。
具体实施方式
为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一
本实施例提供一种单线三线切割硅棒的方法，用于对单晶硅棒或多晶硅棒进行切割。硅棒的横截面可以为圆形、椭圆形或不规则形状。本实施例以横截面为圆形的硅棒为例进行说明，硅棒为圆柱形，具有两个圆形的端面及位于两个端面之间的圆周侧面，硅棒的中心线经过两个端面的圆心且与两个端面垂直。硅棒的长度方向为与硅棒中心线平行的方向。
硅棒可通过开方机等切割设备进行切割，切割设备上设有切割线用于对硅棒进行切割。切割线具体可以为金刚线，其上设有多个细小颗粒的金刚石。
图1为本申请实施例一提供的单线三线切割硅棒方法的流程图。如图1所示，本实施例提供的单线三线切割硅棒方法包括：
步骤101、沿着硅棒的长度方向通过一条切割线对硅棒进行切割，切割后形成第一侧面，第一侧面的宽度小于硅棒的直径。
在切割过程中，用于对硅棒施加切割作用力的切割线的延伸方向与硅棒的端面平行。沿着硅棒的长度方向对硅棒进行切割，切割后形成第一侧面，该侧面为平面，与硅棒的长度方向平行。第一侧面的宽度小于硅棒的直径，即：第一侧面与硅棒端面的相交线为端面的一条弦，第一侧面不经过硅棒的中心线。
步骤102、沿着硅棒的长度方向通过一条切割线对硅棒进行切割，切割后形成第二侧面；第二侧面与第一侧面垂直相交，且第二侧面的宽度小于硅棒的直径。
步骤103、沿着硅棒的长度方向通过至少三条切割线对硅棒进行切割，其中一个切割线切割形成的切割面与第二侧面垂直相交，且与第一侧面分别位于硅棒中心线的两侧；另一条切割线切割形成的切割面与第一侧面垂直相交；经切割后得到至少两个横截面为矩形的小硅棒。
每个小硅棒具有两个底面，分别为硅棒底面的一部分，小硅棒具有四个侧面，每个侧面均为平面。
本实施例所提供的技术方案，先沿着硅棒的长度方向通过一条切割线对硅棒进行切割，切割后形成第一侧面，第一侧面的宽度小于硅棒的直径；然后沿着硅棒的长度方向通过一条切割线对硅棒进行切割，切割后形成第二侧面；第二侧面与第一侧面垂直相交，且第二侧面的宽度小于硅棒的直径；再沿着硅棒的长度方向通过至少三条切割线对硅棒进行切割，其中一个切割线切割形成的切割面与第二侧面垂直相交，且与第一侧面分别位于硅棒中心线的两侧；另一条切割线切割形成的切割面与第一侧面垂直相交；经切割后得到至少两个横截面为矩形的小硅棒。小硅棒直接切割得到尺寸较小的硅片，能更好地满足异质结电池的需要，且无需采用激光对硅片进行切割，提高了硅片的成品率，进而保障异质结电池的转换效率。
两个小硅棒的横截面积之比大于或等于1:3，例如可以为1:3、1:2或1:1。当两个小硅棒的横截面积之比为1:1时，相当于两个小硅棒的横截面积相等。
进一步的，还可以沿着硅棒的长度方向通过一条切割线对其中一个小硅棒进行切割，将该小硅棒切割为横截面为矩形的两个子硅棒，从而得到横截面积更小的硅棒以满足不同尺寸异质结电池的需要。子硅棒与小硅棒的横截面积可以相同，也可以不同。
例如：当两个小硅棒的横截面积之比为1:2时，相当于一个小硅棒的横截面积是另一个小硅棒横截面积的2倍。对横截面积较大的小硅棒进行切割，得到两个子硅棒，两个子硅棒的横截面积相等，且与面积较小的小硅棒的横截面积相等。
上述方案中，在得到方棒之后，先对方棒的每个侧面进行磨削，然后对方棒的每条棱进行磨削形成倒角。然后对方棒进行切割得到小硅棒，之后对小硅棒的新表面进行磨削、新生成的棱进行磨削形成倒角，再对小硅棒进行切片。
另一种方案，在切割得到小硅棒之后，才对小硅棒的每个侧面进行磨削，然后对小硅棒的每条棱进行磨削形成倒角，再沿着垂直于硅棒的长度方向对小硅棒进行切割，得到多个硅片。如此设置，节省了磨削步骤，减少在切割工位和磨削工位进行运输硅棒的次数，进而能够提高生产效率，减少参与运输的设备、人工等，降低生产成本。
对子硅棒也可以对其每个侧面进行磨削，然后沿着垂直于硅棒的长度方向对子硅棒进行切割，得到多个硅片。
切片的步骤可通过切片机等切割设备来实现。
本实施例的方案中，步骤103采用至少三条切割线对硅棒进行切割，例如可以采用三条切割线进行切割，以得到两个小硅棒；也可以采用四条线进行切割，得到三个小硅棒；还可以采用五条线进行切割，得到四个小硅棒。
实施例二
基于上述方案，本实施例提供一种单线双线切割硅棒方法，尤其是提供一种针对步骤103采用三条切割线进行切割得到两个小硅棒的实施方式。
图2为本申请实施例二提供的单线三线切割硅棒方法的流程图，图3为本申请实施例二提供的单线三线切割硅棒的结构示意图，图4为本申请实施例二提供的另一单线三线切割硅棒的结构示意图。如图2至图4所示，本实施例提供的单线三线切割硅棒方法包括：
步骤201、沿着硅棒的长度方向通过一条切割线对硅棒进行切割，切割后形成第一侧面，第一侧面的宽度小于硅棒的直径。
该步骤中的切割线为第一切割线51，第一切割线51不经过硅棒中心线，切割后形成第一侧面11，第一侧面11为平行于硅棒中心线的平面。
步骤202、沿着硅棒的长度方向通过一条切割线对硅棒进行切割，切割后形成第二侧面；第二侧面与第一侧面垂直相交，且第二侧面的宽度小于硅棒的直径。
该步骤中的切割线为第二切割线52，第二切割线52与第一侧面11垂直相交。第二切割线52不经过硅棒中心线。经第二切割线52切割形成第二侧面12，第二侧面12与第一侧面11垂直。
在步骤201中，通过线切割装置中的一条切割线作为第一切割线51对硅棒进行切割，切割完毕后，将硅棒转动90°，再通过切割线作为第二切割线52对硅棒进行切割。
步骤203、沿着硅棒的长度方向通过三条切割线对硅棒进行切割，其中一个切割线切割形成的切割面与第二侧面垂直相交，且与第一侧面分别位于硅棒中心线的两侧；另一条切割线切割形成的切割面与第一侧面垂直相交；再一条切割线与第一侧面垂直或与第二侧面垂直；经切割后得到两个横截面为矩形的小硅棒。
该步骤中的切割线分别为第三切割线53、第四切割线54和第五切割线55。其中，第三切割线53与第一侧面11垂直相交，且第三切割线53与第二侧面12分别位于硅棒中心线的两侧。
第四切割线54与第二侧面12垂直相交，且第四切割线54与第一侧面11分别位于硅棒中心线的两侧。
第五切割线55与第一侧面11垂直相交或与第二侧面12垂直相交。图3展示的第五切割线55与第一侧面11垂直相交，图4展示的第五切割线55与第二侧面12垂直相交。第五切割线55与硅棒中心线的之间的距离较近，也可以经过硅棒中心线。
经上述各步骤切割后，得到横截面为矩形的两个小硅棒3，以及三块尺寸较大的边皮料。两个小硅棒3的横截面积之比可以大于或等于1:3。图3和图4展示的两个小硅棒3的横截面积相等。
一种实现方式：第一切割线51与第四切割线54相对于硅棒中心线对称布置。以使经第一切割线51与第四切割线54切割得到的边皮料形状和尺寸相同，则采用同一个型号的边皮料夹爪就能够将两块边皮料取出。并且后续对边皮料进行回收再次切割，两块边皮料可通过同一规格的切割设备进行切割，无需更换切割设备或调整具体的切割位置，以提高切割效率。类似的，第二切割线52和第三切割线53也相对于硅棒中心线对称布置，技术效果相似，而且得到的四块边皮料形状和尺寸均相同。
一种实现方式：以图3为例，第一切割线51与第四切割线54相对于硅棒中心线对称布置，第二切割线52和第三切割线53也相对于硅棒中心线对称布置，第五切割线55经过硅棒中心线，则两个小硅棒3的横截面积相同，得到的四块边皮料尺寸相同。
在得到小硅棒3之后，还可以执行如下步骤：
步骤204、对小硅棒的每个侧面进行磨削。
步骤205、对小硅棒中沿长度方向的四条棱进行磨削，形成倒角。
步骤206、沿着垂直于硅棒的长度方向对小硅棒进行切割，得到多个硅片。
在上述方案的基础上，还可以在步骤204之前对其中一个小硅棒进行切割，将小硅棒切割成横截面积为矩形的两个子硅棒，然后对子硅棒也进行磨削及切片，得到子硅片。
本实施例提供一种方案：图5为本申请实施例二提供的又一单线三线切割硅棒的结构示意图。如图5所示，以图3的方案为例，步骤203中，第五切割线55在硅棒中心线的左侧。经过步骤203之后得到两个横截面积不等的小硅棒3。沿硅棒的长度方向通过第六切割线56对右侧的小硅棒3进行切割，得到两个横截面为矩形的子硅棒31。再对子硅棒31也进行切片，得到子硅片41。图5中的其他方案均与上述内容相同。
一种实现方式：小硅棒3、两个子硅棒31的横截面积之比为1：1：1。得到的小硅片4和子硅片41的尺寸相同，利于规模化生产。当然也可以根据硅片的尺寸需要调整各切割线的位置，以满足各种硅片尺寸的需要。
本实施例所提供的技术方案，第一次和第二次均采用单线切割，第三次切割采用三条切割线，三次切割就能够得到小硅棒，能够减少切割步骤，具有较高的切割效率，有利于减少切割过程中的控制、检测、核准等步骤所需时间及设备成本。另外，单线切割具有较高的灵活性，可适应不同规格的硅棒，也可以随着生产安排及时调整切割顺序。并且，单线切割的方式也使切割设备上切割线的布线方式较为简单，降低了切割设备的结构复杂性和控制复杂性，零件损坏率也较低，进而降低了维护成本。
实施例三
在上述实施例的基础上，本实施例提供另一种单线三线切割硅棒的方法，尤其是提供一种针对步骤103采用四条切割线进行切割得到两个小硅棒的实施方式。
图6为本申请实施例三提供的单线三线切割硅棒方法的流程图，图7为本申请实施例三提供的单线三线切割硅棒的结构示意图。如图6和图7所示，本实施例提供的单线三线切割硅棒方法包括：
步骤301、沿着硅棒的长度方向通过一条切割线对硅棒进行切割，切割后形成第一侧面，第一侧面的宽度小于硅棒的直径。
该步骤中的切割线为第一切割线51，第一切割线51不经过硅棒中心线，切割后形成第一侧面11，第一侧面11为平行于硅棒中心线的平面。
步骤302、沿着硅棒的长度方向通过一条切割线对硅棒进行切割，切割后形成第二侧面；第二侧面与第一侧面垂直相交，且第二侧面的宽度小于硅棒的直径。
该步骤中的切割线为第二切割线52，第二切割线52与第一侧面11垂直相交。第二切割线52不经过硅棒中心线。经第二切割线52切割形成第二侧面12，第二侧面12与第一侧面11垂直。
在步骤201中，通过线切割装置中的一条切割线作为第一切割线51对硅棒进行切割，切割完毕后，将硅棒转动90°，再通过切割线作为第二切割线52对硅棒进行切割。
步骤303、沿着硅棒的长度方向通过四条切割线对硅棒进行切割，其中一个切割线切割形成的切割面与第二侧面垂直相交，且与第一侧面分别位于硅棒中心线的两侧；另外三条切割线切割形成的切割面平行，且与第一侧面相交；经切割后得到三个横截面为矩形的小硅棒。
该步骤中的四条切割线分别为第三切割线53、第四切割线54、第五切割线55和第六切割线56。
其中，第四切割线54与第二侧面12垂直相交，且第四切割线54与第一侧面11分别位于硅棒中心线的两侧。
第三切割线53、第五切割线55和第六切割线56平行，且均与第一侧面11垂直相交。切割后得到三个横截面为矩形的小硅棒3。通过调整第三切割线53、第五切割线55和第六切割线56的间距得到不同横截面积的小硅棒3。当第三切割线53、第六切割线56分别与第五切割线55间的距离相等，且与第三切割线53与第二侧面12的距离也相等时，得到的三个横截面面积相等的小硅棒3，也就是横截面积之比为1:1:1。
步骤304、对小硅棒的每个侧面进行磨削。
步骤305、对小硅棒中沿长度方向的四条棱进行磨削，形成倒角。
步骤306、沿着垂直于硅棒的长度方向对小硅棒进行切割，得到多个硅片。
本实施例中，其余的方案均可参照实施例二来实现。
本实施例所提供的技术方案，第一次和第二次均采用单线切割，第三次切割采用四条切割线，三次切割就能够得到小硅棒，能够减少切割步骤，具有较高的切割效率，有利于减少切割过程中的控制、检测、核准等步骤所需时间及设备成本。另外，单线切割具有较高的灵活性，可适应不同规格的硅棒，也可以随着生产安排及时调整切割顺序。并且，单线切割的方式也使切割设备上切割线的布线方式较为简单，降低了切割设备的结构复杂性和控制复杂性，零件损坏率也较低，进而降低了维护成本。
实施例四
在上述实施例的基础上，本实施例还提供一种切割设备，可用于执行上述任一内容所提供的方法。本实施例提供的切割设备可包括：基座、承载台和线切割装置。其中，承载台和线切割装置均设置于基座上。承载台用于承载硅棒，线切割装置与承载台可沿硅棒的长度方向相对移动。
线切割装置包括线轮支架及设置于线轮支架上的单线切割轮组和/或三线切割轮组。其中，单线切割轮组绕设有一条切割线，用于通过一条切割线对硅棒进行切割。三线切割轮组绕设有三条切割线，用于通过三条切割线对硅棒进行切割；三线切割轮组中的两条切割线平行，另一条切割线与该两条切割线垂直。
进一步的，切割设备还包括：旋转机构，设置于基座上，用于驱动承载台绕硅棒的中心线旋转。
进一步的，切割设备还包括：平移机构，设置于基座上，用于驱动线切割装置或承载台在与硅棒长度方向垂直的平面内移动。
按照硅棒的设置方向，可将切割设备分为立式和卧式两种，其中，立式切割设备中，硅棒的中心线沿竖向放置于承载台，线切割装置或承载台沿竖向移动，通过切割线对硅棒进行切割。平移机构用于驱动线切割装置水平移动。
卧式切割设备中，硅棒的中心线沿水平方向设置于承载台，线切割装置或承载台沿水平方向移动，通过切割线对硅棒进行切割。平移机构用于驱动线切割装置水平移动和/或竖向移动。
图8为本申请实施例四提供的立式切割设备的结构示意图。如图8所示，本实施例提供的切割设备包括：基座、承载台7和线切割装置8。
其中，基座包括底座61和机架62，底座61为一基础结构，机架62为一板状结构，沿竖向固定于底座61上。承载台7和线切割装置8设置于机架62上，承载台7包括上下两个顶座，硅棒1沿竖向设置在两个顶座之间进行固定。一种方案为：顶座上设置有旋转机构，用于驱动硅棒1沿中心线转动。
机架62上设有导轨，承载台7与导轨配合可相对于机架62上下移动。或者，线切割装置8与导轨配合相对于机架62上下移动。以使线切割装置8可沿硅棒的长度方向相对于硅棒1移动，以对硅棒1进行切割。
图9为本申请实施例四提供的立式切割设备线切割装置的结构示意图，图10为本申请实施例四提供的立式切割设备中单线切割轮组对硅棒进行切割的结构示意图。如图9和图10所示，线切割装置8包括线轮支架81及设置于线轮支架81上的单线切割轮组，单线切割轮组上绕设有一根切割线83。在一次切割步骤中通过一条切割线83进行切割。线轮支架81大致为方框形结构，其内部空间设置有一组单线切割轮组，单线切割轮组包括至少两个切割轮82，切割线83绕设于各切割轮82上。
图11为本申请实施例四提供的立式切割设备中三线切割轮组对硅棒进行切割的结构示意图。如图11所示，另一种方案，线轮支架81上设有三线切割轮组，包含三组切割轮82，每组包括至少两个切割轮82，一组切割轮82上绕设有一根切割线83。两组切割轮82上的切割线83平行，且与另一组切割轮82上的切割线83垂直。
切割轮82在线轮支架81上的位置可以固定，或者，切割轮82可在线轮支架81上移动，以满足不同位置的切割需要。
另一种实现方式：线切割装置8可以设置两个线轮支架，其中一个线轮支架设置有单线切割轮组，另一个线轮支架设置有三线切割轮组。两个线轮支架并排设置，可根据具体的切割顺序控制对应的线轮支架与硅棒相对移动进行切割。
以实施例二的方案为例，先通过单线切割轮组以第一切割线51进行切割，然通过旋转机构驱动硅棒转动90°，再通过单线切割轮组以第二切割线52进行切割。然后通过三线切割轮组以垂直的第三切割线53、第四切割线54、第五切割线55进行切割。
在实施过程中，可以根据需要配合旋转机构驱动硅棒进行转动，以配合硅棒切割。
图12为本申请实施例四提供的卧式切割设备的结构示意图。如图12所示，本实施例提供的切割设备包括：基座、承载台7和线切割装置8。
其中，基座包括底座61和机架62，底座61为一基础结构，机架62具有一顶板及多个立柱，立柱沿竖向固定于底座61上，顶板连接于各立柱的顶部。承载台7设置于机架62上，承载台7包括两个顶座，硅棒1沿水平设置在两个顶座之间进行固定。一种方案为：顶座上设置有旋转机构，用于驱动硅棒1沿中心线转动。
一种实现方式：机架62上设有导轨，承载台7与导轨配合可相对于机架62水平移动。另一种方式：底座61设有导轨，线切割装置8与导轨配合相对于机架62水平移动。以使线切割装置8可沿硅棒的长度方向相对于硅棒1移动，以对硅棒1进行切割。
图13为本申请实施例四提供的卧式切割设备线切割装置的结构示意图，图14为本申请实施例四提供的卧式切割设备中单线切割轮组对硅棒进行切割的结构示意图。如图13和图14所示，线切割装置8包括线轮支架81及设置于线轮支架81上的单线切割轮组，单线切割轮组上绕设有一根切割线83。在一次切割步骤中通过一条切割线83进行切割。线轮支架81包括相对设置的两个“几”字形框，其内部空间设置有一组单线切割轮组，单线切割轮组包括至少两个切割轮82，切割线83绕设于各切割轮82上。
图15为本申请实施例四提供的卧式切割设备中三线切割轮组对硅棒进行切割的结构示意图。如图15所示，线轮支架81上设有三线切割轮组，包含三组切割轮82，每组包括至少两个切割轮82，一组切割轮82上绕设有一根切割线83。两组切割轮82上的切割线83平行，且与另一组切割轮82上的切割线83垂直。
切割轮82在线轮支架81上的位置可调，其上设置有导向机构及驱动机构，用于驱动切割轮82移动。
另一种实现方式：线切割装置8可以设置两个线轮支架，其中一个线轮支架设置有单线切割轮组，另一个线轮支架设置有三线切割轮组。两个线轮支架并排设置，可根据具体的切割顺序控制对应的线轮支架与硅棒相对移动进行切割。
本实施例所提供的技术方案，第一次和第二次均采用单线切割，第三次切割采用三条切割线或四条切割线，经三次切割就能够得到小硅棒，能够减少切割步骤，具有较高的切割效率，有利于减少切割过程中的控制、检测、核准等步骤所需时间及设备成本。另外，单线切割具有较高的灵活性，可适应不同规格的硅棒，也可以随着生产安排及时调整切割顺序。并且，单线切割的方式也使切割设备上切割线的布线方式较为简单，降低了切割设备的结构复杂性和控制复杂性，零件损坏率也较低，进而降低了维护成本。
另外，本实施例还提供一种单线三线切割硅棒的切割系统，包括：上述任一一种切割设备以及对硅棒进行磨削的磨削设备。本实施例所提供的切割设备和切割系统，具有与上述切割方法相同的技术效果。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (12)
1.一种单线三线切割硅棒的方法，其特征在于，包括：
沿着硅棒的长度方向通过一条切割线对硅棒进行切割，切割后形成第一侧面，第一侧面的宽度小于硅棒的直径；
沿着硅棒的长度方向通过一条切割线对硅棒进行切割，切割后形成第二侧面；第二侧面与第一侧面垂直相交，且第二侧面的宽度小于硅棒的直径；
沿着硅棒的长度方向通过至少三条切割线对硅棒进行切割，其中一个切割线切割形成的切割面与第二侧面垂直相交，且与第一侧面分别位于硅棒中心线的两侧；另一条切割线切割形成的切割面与第一侧面垂直相交；经切割后得到至少两个横截面为矩形的小硅棒。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，沿着硅棒的长度方向通过至少三条切割线对硅棒进行切割，具体为：
沿着硅棒的长度方向通过三条切割线对硅棒进行切割，其中一个切割线切割形成的切割面与第二侧面垂直相交，且与第一侧面分别位于硅棒中心线的两侧；另一条切割线切割形成的切割面与第一侧面垂直相交；再一条切割线与第一侧面垂直或与第二侧面垂直；经切割后得到两个横截面为矩形的小硅棒。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：
沿着硅棒的长度方向通过一条切割线对其中一个小硅棒进行切割，将该小硅棒切割为横截面为矩形的两个子硅棒。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，沿着硅棒的长度方向通过至少三条切割线对硅棒进行切割，具体为：
沿着硅棒的长度方向通过四条切割线对硅棒进行切割，其中一个切割线切割形成的切割面与第二侧面垂直相交，且与第一侧面分别位于硅棒中心线的两侧；三条切割线切割形成的切割面平行，且与第一侧面相交；经切割后得到三个横截面为矩形的小硅棒。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
对小硅棒的每个侧面进行磨削；
对小硅棒中沿长度方向延伸的棱角进行磨削，形成倒角；
沿着垂直于硅棒的长度方向对小硅棒进行切割，得到多个硅片。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，两个小硅棒的横截面积之比大于或等于1:3。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在沿着硅棒的长度方向通过一条切割线对硅棒进行切割，切割后形成第二侧面之前，还包括：
将硅棒绕其中心线旋转90°。
8.一种应用权利要求1-7任一项单线三线切割硅棒方法的切割设备，其特征在于，包括：
基座；
承载台，设置于所述基座上，用于承载硅棒；
线切割装置，设置于所述基座上，与承载台可沿硅棒的长度方向相对移动；所述线切割装置包括线轮支架及设置于线轮支架上的单线切割轮组和/或三线切割轮组，所述单线切割轮组绕设有一条切割线，用于通过一条切割线对硅棒进行切割；所述三线切割轮组绕设有三条切割线，用于通过三条切割线对硅棒进行切割；三线切割轮组中的两条切割线平行，另一条切割线与该两条切割线垂直。
9.根据权利要求8所述的切割设备，其特征在于，还包括：
旋转机构，设置于所述基座上，用于驱动承载台绕硅棒的中心线旋转；和/或，
平移机构，设置于所述基座上，用于驱动线切割装置在与硅棒长度方向垂直的平面内移动。
10.根据权利要求9所述的切割设备，其特征在于，所述硅棒沿竖向设置于所述承载台；线切割装置沿竖向移动通过切割线对硅棒进行切割；所述平移机构用于驱动线切割装置水平移动。
11.根据权利要求9所述的切割设备，其特征在于，所述硅棒沿水平方向设置于所述承载台；线切割装置沿水平方向移动通过切割线对硅棒进行切割；所述平移机构用于驱动线切割装置水平移动和/或竖向移动。
12.一种单线三线切割硅棒的切割系统，其特征在于，包括：
权利要求8-11任一项所述的切割设备；以及，
对硅棒进行磨削的磨削设备。
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|---|---|
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Citations (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102049818A (zh) * | 2009-10-28 | 2011-05-11 | 上海日进机床有限公司 | 晶体硅锭的切割方法 |
| CN202016131U (zh) * | 2011-04-11 | 2011-10-26 | 黄禹宁 | 三辊多线切割机 |
| JP2014125358A (ja) * | 2012-12-25 | 2014-07-07 | Mitsubishi Materials Corp | 多結晶シリコン製造用シードの製造方法 |
| CN104441276A (zh) * | 2014-11-06 | 2015-03-25 | 江苏协鑫硅材料科技发展有限公司 | 晶体硅锭的切割方法 |
| CN205631053U (zh) * | 2016-05-23 | 2016-10-12 | 上海日进机床有限公司 | 硅棒组合加工机 |
| JP2017212268A (ja) * | 2016-05-24 | 2017-11-30 | 信越半導体株式会社 | 単結晶インゴットの切断方法 |
| EP3321020A1 (de) * | 2016-11-11 | 2018-05-16 | Ideal-Werk C. & E. Jungeblodt GmbH & Co.KG | Vorrichtung zur nachbearbeitung von stumpfgeschweissten werkstücken, insbesondere sägebändern oder bandmessern |
| CN108839276A (zh) * | 2018-06-25 | 2018-11-20 | 青岛高测科技股份有限公司 | 一种单层线网切割的多晶硅开方机 |
| US20200020823A1 (en) * | 2018-07-13 | 2020-01-16 | Disco Corporation | Led wafer processing method |
| CN111361027A (zh) * | 2020-04-30 | 2020-07-03 | 常州时创能源股份有限公司 | 硅棒切割工艺 |
| CN111745844A (zh) * | 2019-03-26 | 2020-10-09 | 赛维Ldk太阳能高科技(新余)有限公司 | 边皮籽晶及其制备方法和应用 |
| CN111844489A (zh) * | 2019-04-30 | 2020-10-30 | 天通日进精密技术有限公司 | 硅棒多工位开方设备及其多工位切割方法 |
| CN112297263A (zh) * | 2019-08-02 | 2021-02-02 | 天通日进精密技术有限公司 | 硅棒切磨一体机及硅棒切磨方法 |
| CN112643910A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-04-13 | 天合光能股份有限公司 | 一种大尺寸硅片的切割方法 |
| CN113618938A (zh) * | 2021-08-19 | 2021-11-09 | 青岛高测科技股份有限公司 | 一种硅棒切割装置 |
| CN113650181A (zh) * | 2021-08-19 | 2021-11-16 | 青岛高测科技股份有限公司 | 一种硅棒切割装置及硅棒切割方法 |
| CN113665011A (zh) * | 2021-07-30 | 2021-11-19 | 隆基绿能科技股份有限公司 | 一种硅片的制备方法、硅片及电池 |
| CN113815137A (zh) * | 2021-07-30 | 2021-12-21 | 隆基绿能科技股份有限公司 | 一种硅棒加工方法 |
-
2022
- 2022-04-21 CN CN202210421499.8A patent/CN114750312A/zh active Pending
Patent Citations (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102049818A (zh) * | 2009-10-28 | 2011-05-11 | 上海日进机床有限公司 | 晶体硅锭的切割方法 |
| CN202016131U (zh) * | 2011-04-11 | 2011-10-26 | 黄禹宁 | 三辊多线切割机 |
| JP2014125358A (ja) * | 2012-12-25 | 2014-07-07 | Mitsubishi Materials Corp | 多結晶シリコン製造用シードの製造方法 |
| CN104441276A (zh) * | 2014-11-06 | 2015-03-25 | 江苏协鑫硅材料科技发展有限公司 | 晶体硅锭的切割方法 |
| CN205631053U (zh) * | 2016-05-23 | 2016-10-12 | 上海日进机床有限公司 | 硅棒组合加工机 |
| JP2017212268A (ja) * | 2016-05-24 | 2017-11-30 | 信越半導体株式会社 | 単結晶インゴットの切断方法 |
| EP3321020A1 (de) * | 2016-11-11 | 2018-05-16 | Ideal-Werk C. & E. Jungeblodt GmbH & Co.KG | Vorrichtung zur nachbearbeitung von stumpfgeschweissten werkstücken, insbesondere sägebändern oder bandmessern |
| CN108839276A (zh) * | 2018-06-25 | 2018-11-20 | 青岛高测科技股份有限公司 | 一种单层线网切割的多晶硅开方机 |
| US20200020823A1 (en) * | 2018-07-13 | 2020-01-16 | Disco Corporation | Led wafer processing method |
| CN111745844A (zh) * | 2019-03-26 | 2020-10-09 | 赛维Ldk太阳能高科技(新余)有限公司 | 边皮籽晶及其制备方法和应用 |
| CN111844489A (zh) * | 2019-04-30 | 2020-10-30 | 天通日进精密技术有限公司 | 硅棒多工位开方设备及其多工位切割方法 |
| CN112297263A (zh) * | 2019-08-02 | 2021-02-02 | 天通日进精密技术有限公司 | 硅棒切磨一体机及硅棒切磨方法 |
| CN112297264A (zh) * | 2019-08-02 | 2021-02-02 | 天通日进精密技术有限公司 | 硅棒切磨一体机及硅棒切磨方法 |
| CN111361027A (zh) * | 2020-04-30 | 2020-07-03 | 常州时创能源股份有限公司 | 硅棒切割工艺 |
| WO2021218656A1 (zh) * | 2020-04-30 | 2021-11-04 | 常州时创能源股份有限公司 | 硅棒切割工艺 |
| CN112643910A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-04-13 | 天合光能股份有限公司 | 一种大尺寸硅片的切割方法 |
| CN113665011A (zh) * | 2021-07-30 | 2021-11-19 | 隆基绿能科技股份有限公司 | 一种硅片的制备方法、硅片及电池 |
| CN113815137A (zh) * | 2021-07-30 | 2021-12-21 | 隆基绿能科技股份有限公司 | 一种硅棒加工方法 |
| CN113618938A (zh) * | 2021-08-19 | 2021-11-09 | 青岛高测科技股份有限公司 | 一种硅棒切割装置 |
| CN113650181A (zh) * | 2021-08-19 | 2021-11-16 | 青岛高测科技股份有限公司 | 一种硅棒切割装置及硅棒切割方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 彭思齐;李立根;: "大型太阳能硅片多线切割机的张力控制", 太阳能学报, no. 09, pages 139 - 143 * |
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