CN115805668A - 一种切片机中金刚线的冷却工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于硅片加工技术领域，尤其涉及一种切片机中金刚线的冷却工艺。该工艺包括如下步骤：S1：切片机中放线轮放线将金刚线缠绕在切割辊上，同时，切片机中收线轮进行收线；S2：供浆管路向浆管机构中注入切割液，切割液从浆管机构的喷淋通道中喷出以从金刚线的下方喷淋金刚线的切割位；S3：硅棒安装于垂直进给装置上，垂直进给装置带动硅棒做向下进给运动，使金刚线对硅棒进行切割形成硅片；S4：垂直进给装置做向上运动，将硅片提到金刚线的上方，硅片通过脱胶后取下。由此，该工艺在切割金刚线的下方安装了浆管机构，浆管机构可以对准切割位置直喷切割液，冷却润滑更加充分，从而使加工的晶片精度高，同时断线率低，提高金刚线的寿命。

Description

一种切片机中金刚线的冷却工艺

技术领域

本发明属于硅片加工技术领域，尤其涉及一种切片机中金刚线的冷却工艺。

背景技术

金刚线切片机是当今光伏硅片加工的一种高效机床，主要加工方法是采用往复运动的金刚线对硅棒进行切割。金刚线缠绕在切割辊上，切割辊正反向旋转以实现金刚线往复运动，硅棒在进给装置的驱动下向切割辊之间的金刚线做进给运动，往复运动的金刚线将硅棒切成片。在切割过程中，必须采用切割液通过浆管对加工部位冷却。现有技术中浆管安装在金刚线的上方，通过金刚线的高速运动将切割液带入切割部位，起到冷却，润滑和排屑的作用。

然而，随着光伏切片细线化，薄片化的发展，细线的带液作用大大降低，削减了冷却效果，从而导致断线率升高，晶片精度、产品良率下降。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种切片机中金刚线的冷却工艺，从而解决了由于细线的带液作用降低，导致断线率升高，晶片精度、产品良率下降的技术问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本发明提供了一种切片机中金刚线的冷却工艺，包括如下步骤：

S1：切片机中放线轮放线将金刚线缠绕在切割辊上，同时，切片机中收线轮进行收线；

S2：供浆管路向浆管机构中注入切割液，切割液从浆管机构的喷淋通道中喷出以从金刚线的下方喷淋金刚线的切割位；

S3：硅棒安装于垂直进给装置上，垂直进给装置带动硅棒做向下进给运动，使金刚线对硅棒进行切割形成硅片；

S4：垂直进给装置做向上运动，将硅片提到金刚线的上方，硅片通过脱胶后取下。

进一步，S2中注入到浆管机构内的切割液内颗粒物的直径＜80μm。

进一步，S2中切割液的温度范围控制在20℃～25℃之间，且供浆管路中切割液的最小流量＞150L/min。

进一步，切片机包括一体支座以及相对设置的一组浆管机构，一体支座内设置有呈倒三角布置的三个切割辊，三个切割辊上均缠绕有金刚线；一组浆管机构设置在三个切割辊中位于上方的两个切割辊之间的金刚线下方。

进一步，浆管机构包括浆管；浆管包括第一钢板、第二钢板和第三钢板，第一钢板与第三钢板均与第二钢板焊接连接，第一钢板与第三钢板之间的空隙形成喷淋通道，喷淋通道的开口对准金刚线。

进一步，浆管机构还包括清理组件；冷却工艺还包括步骤S5：利用清理组件清除浆管机构中喷淋通道内的杂质。

进一步，三个切割辊中位于上方的两个切割辊之间设置有接片盒，接片盒用于承载切割硅棒时掉落的碎片；接片盒上端开口，接片盒沿长度方向的两端分别通过连接块与一体支座内壁固定；接片盒沿长度方向两端的盒壁上设置有流水孔用于释放流入的切割液。

进一步，第二钢板上设置有第一安装孔，接片盒开口边缘设置有第二安装孔，第一安装孔能够与第二安装孔对齐并通过螺钉固定连接。

进一步，清理组件包括滑块和刮片，滑块长度方向垂直于接片盒的长度方向布置，刮片固定于滑块沿长度方向两端，刮片设置的角度为能够无障碍伸入喷淋通道；清理组件上还设置有连接端，连接端位于滑块中心处，一体支座外侧设置有气缸用于驱动滑块沿接片盒的长度方向运动，气缸内的气缸轴穿设于一体支座的侧壁与连接端固定。

进一步，浆管机构远离气缸的一端连接有供浆管路，供浆管路与浆管连接。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：

本发明提供的一种切片机中金刚线的冷却工艺，在切割金刚线的下方安装了浆管机构来替代现有技术中切割金刚线上方的浆管，浆管机构可以对准切割位置直喷切割液，冷却润滑更加充分，排屑更加顺畅，从而使加工的晶片精度高，同时断线率低，提高金刚线的寿命。

附图说明

图1为切片机中金刚线的冷却工艺中浆管机构与一体支座配合的结构示意图；

图2为切片机中金刚线的冷却工艺中浆管机构与一体支座配合的主视结构示意图；

图3为切片机中金刚线的冷却工艺中浆管机构与接片盒连接的结构示意图；

图4为切片机中金刚线的冷却工艺中浆管机构与气缸连接的结构示意图。

【附图标记说明】

1：浆管机构；11：浆管；111：第一钢板；112：第二钢板；113：第三钢板；114：喷淋通道；12：清理组件；121：滑块；122：刮片；123：连接端；

2：一体支座；3：切割辊；4：金刚线；

5：接片盒；51：流水孔；

6：连接块；7：螺钉；

8：气缸；81：气缸轴；

9：供浆管路；10：导向块。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明提供一种切片机中金刚线的冷却工艺，如图1-4所示，为切片机中金刚线的冷却工艺使用的冷却装置。其中，切片机使用Φ30μm-Φ40μm范围内的金刚线4，切削速度高达40m/s。金刚线切片机包括金刚线管理系统(图中未示出)、切割液循环系统(图中未示出)和晶棒进给系统(图中未示出)。

金刚线管理系统包括放线轮、切割辊3和收线轮。其中切割辊3有三个，且呈倒三角布置在切片机的一体支座2内。放线轮上的金刚线4放线后缠绕于三个切割辊3，缠绕于三个切割辊3上的金刚线4出线后收线缠绕于收线轮。三个切割辊3中位于上方的两个切割辊3之间的金刚线4用于切割硅棒。

切割液循环系统用于对三个切割辊3中位于上方的两个切割辊3之间，即切割部位喷切割液。切割液循环系统包括相对设置在一体支座2内的一组浆管机构1，一组浆管机构1设置在三个切割辊3中位于上方的两个切割辊3之间的金刚线4下方。

晶棒进给系统安装在一体支座2上方，晶棒进给系统包括垂直进给装置和晶托夹紧装置，垂直进给装置上方连接有减速机，由伺服驱动电机驱动减速机，减速机带动丝杠旋转，从而驱动垂直进给装置在垂直方向上下移动。晶托夹紧装置安装在垂直进给装置下端，硅棒用胶粘到树脂板上，树脂板用胶粘到晶托上，然后用晶托夹紧装置夹紧晶托。从而硅棒在垂直进给装置的驱动下做向下进给运动。金刚线4上携带着大量碳化硅颗粒，由于碳化硅的硬度大于硅，所以往复运动的金刚线4依靠碳化硅的棱角不断地对硅棒进行磨削，起到切割作用，从而将硅棒切成片。

具体地，如图3所示，浆管机构1包括浆管11，浆管11包括第一钢板111、第二钢板112和第三钢板113，第一钢板111与第三钢板113均与第二钢板112焊接连接，第一钢板111与第三钢板113之间的空隙形成喷淋通道114，喷淋通道114的开口对准金刚线4。

如图4所示，浆管11连接有供浆管路9，供浆管路9向浆管11内注入压力范围为0.5～0.6MPa的切割液，使切割液能够从喷淋通道114中喷出，喷到金刚线4的切割位来进行冷却。

同时，如图1-3所示，三个切割辊3中位于上方的两个切割辊3之间设置有接片盒5，用于承载切割硅棒时掉落的碎片。接片盒5上端开口，接片盒5沿长度方向的两端分别通过连接块6与一体支座2内壁固定，接片盒5沿长度方向两端的盒壁上设置有流水孔51用于释放流入的切割液。

如图3所示，浆管11与接片盒5固定，具体地，浆管11的第二钢板112上设置有第一安装孔，接片盒5开口边缘设置有第二安装孔，第一安装孔能够与第二安装孔对齐并通过螺钉7固定连接。

当浆管11长时间工作后，喷淋通道114中难免会有杂质的残留并堆积堵塞喷淋通道114使喷淋范围减小，影响冷却效果，所以需要定时的清理喷淋通道114，因而浆管机构1还包括清理组件12，并将其垂直于接片盒5的长度方向布置来清除浆管机构1中喷淋通道114内的杂质。

其中，如图2-4所示，清理组件12包括滑块121和刮片122，滑块121长度方向垂直于接片盒5的长度方向布置，刮片122固定于滑块121沿长度方向两端，刮片122设置的角度为能够无障碍伸入喷淋通道114。一体支座2外侧设置有气缸8用于驱动滑块121带动刮片122沿接片盒5的长度方向运动，使刮片122在喷淋通道114内滑动，清除喷淋通道114内的杂质。

具体地，如图4所示，清理组件12上设置有连接端123，连接端123位于滑块121中心处，气缸8内的气缸轴81穿设于一体支座2的侧壁与连接端123固定，同时，在此固定处设置有导向块10与一体支座2连接，导向块10可以对伸入一体支座2内的气缸轴81进行导向，防止偏移。

供浆管路9设置在浆管机构1远离气缸8的一端。

金刚线的冷却工艺包括如下步骤；

S1：切片机中放线轮放线将金刚线4缠绕在切割辊3上，同时，切片机中收线轮进行收线。

S2：供浆管路9向浆管机构1中注入切割液，切割液从浆管机构1的喷淋通道114中喷出以从金刚线4的下方喷淋金刚线4的切割位。

S3：硅棒安装于垂直进给装置上，垂直进给装置带动硅棒做向下进给运动，使金刚线4对硅棒进行切割形成硅片。

S4：垂直进给装置做向上运动，将硅片提到金刚线4的上方，硅片通过脱胶后取下。

S5：利用清理组件12清除浆管机构1中喷淋通道114内的杂质。

需要说明的是，为减少喷淋通道114的清理频率，提高工作效率，要保证S2中注入到浆管机构1内的切割液内颗粒物的直径＜80μm。同时，为了保证冷却效果，切割液的温度范围控制在20℃～25℃之间，且供浆管路中切割液的最小流量＞150L/min。

硅棒的横截面为正方形，正方形的尺寸为182mmx182mm和210mmx210mm两种，硅棒的长度范围为：700～850mm，所需硅片的厚度范围为：120～140μm。

当硅棒横截面尺寸为182mmx182mm时，将硅棒切割为硅片需要的时间为≤90min；当硅棒横截面尺寸为210mmx210mm时，将硅棒切割为硅片需要的时间为≤125min。

按照以上的工艺，可以提高硅片的加工品质，使切割得到的硅片的合格率达到：当硅棒横截面尺寸为182mmx182mm时，合格率为＞95％，当硅棒横截面尺寸为210mmx210mm时，合格率为＞94％。

具体地，TTV≤40μm，Warp≤40μm。TTV是硅片在厚度测量值中的最大厚度与最小厚度的差值，也称作硅片的总厚度变化。它是衡量硅片优劣的一个重要标准，硅片的薄厚片存在会影响硅片合格率及生产工艺。

Warp是硅片中线面与一基准平面偏离的量度，即硅片中线面与一基准平面之间的最大距离与最小距离的差值，也称硅片的翘曲度。它是表述硅片在空间中的弯曲程度，能全面反映硅片的形变状态。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种切片机中金刚线的冷却工艺，其特征在于，包括如下步骤：

S1：切片机中放线轮放线将金刚线(4)缠绕在切割辊(3)上，同时，切片机中收线轮进行收线；

S2：供浆管路(9)向浆管机构(1)中注入切割液，所述切割液从所述浆管机构(1)的喷淋通道(114)中喷出以从所述金刚线(4)的下方喷淋所述金刚线(4)的切割位；

S3：硅棒安装于垂直进给装置上，所述垂直进给装置带动所述硅棒做向下进给运动，使所述金刚线(4)对所述硅棒进行切割形成硅片；

S4：所述垂直进给装置做向上运动，将所述硅片提到所述金刚线(4)的上方，所述硅片通过脱胶后取下。

2.根据权利要求1所述的切片机中金刚线的冷却工艺，其特征在于,S2中注入到所述浆管机构(1)内的所述切割液内颗粒物的直径＜80μm。

3.根据权利要求1所述的切片机中金刚线的冷却工艺，其特征在于,S2中所述切割液的温度范围控制在20℃～25℃之间，且所述供浆管路中所述切割液的最小流量＞150L/min。

4.根据权利要求1所述的切片机中金刚线的冷却工艺，其特征在于，所述切片机包括一体支座(2)以及相对设置的一组所述浆管机构(1)，所述一体支座(2)内设置有呈倒三角布置的三个切割辊(3)，所述三个切割辊(3)上均缠绕有所述金刚线(4)；

一组所述浆管机构(1)设置在三个所述切割辊(3)中位于上方的两个所述切割辊(3)之间的所述金刚线(4)下方。

5.根据权利要求4所述的切片机中金刚线的冷却工艺，其特征在于，所述浆管机构(1)包括浆管(11)；

所述浆管(11)包括第一钢板(111)、第二钢板(112)和第三钢板(113)，所述第一钢板(111)与所述第三钢板(113)均与所述第二钢板(112)焊接连接，所述第一钢板(111)与所述第三钢板(113)之间的空隙形成所述喷淋通道(114)，所述喷淋通道(114)的开口对准所述金刚线(4)。

6.根据权利要求5所述的切片机中金刚线的冷却工艺，其特征在于,所述浆管机构(1)还包括清理组件(12)；

所述冷却工艺还包括步骤S5：利用所述清理组件(12)清除所述浆管机构(1)中所述喷淋通道(114)内的杂质。

7.根据权利要求6所述的切片机中金刚线的冷却工艺，其特征在于，三个所述切割辊(3)中位于上方的两个所述切割辊(3)之间设置有接片盒(5)，所述接片盒(5)用于承载切割所述硅棒时掉落的碎片；

所述接片盒(5)上端开口，所述接片盒(5)沿长度方向的两端分别通过连接块(6)与所述一体支座(2)内壁固定；

所述接片盒(5)沿长度方向两端的盒壁上设置有流水孔(51)用于释放流入的切割液。

8.根据权利要求7所述的切片机中金刚线的冷却工艺，其特征在于，所述第二钢板(112)上设置有第一安装孔，所述接片盒(5)开口边缘设置有第二安装孔，所述第一安装孔能够与所述第二安装孔对齐并通过螺钉(7)固定连接。

9.根据权利要求7所述的切片机中金刚线的冷却工艺，其特征在于，所述清理组件(12)包括滑块(121)和刮片(122)，所述滑块(121)长度方向垂直于所述接片盒(5)的长度方向布置，所述刮片(122)固定于所述滑块(121)沿长度方向两端，所述刮片(122)设置的角度为能够无障碍伸入所述喷淋通道(114)；

所述清理组件(12)上还设置有连接端(123)，所述连接端(123)位于所述滑块(121)中心处，所述一体支座(2)外侧设置有气缸(8)用于驱动所述滑块(121)沿所述接片盒(5)的长度方向运动，所述气缸(8)内的气缸轴(81)穿设于所述一体支座(2)的侧壁与所述连接端(123)固定。

10.根据权利要求9所述的切片机中金刚线的冷却工艺，其特征在于，所述浆管机构(1)远离所述气缸(8)的一端连接有供浆管路(9)，所述供浆管路(9)与所述浆管(11)连接。

Images