CN212421833U - 一种硅片切割用冷却装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种硅片切割用冷却装置，包括用于储存冷却液的槽缸和用于与所述槽缸连接并使所述冷却液流至切割区的引流槽，所述冷却液从所述槽缸经所述引流槽至所述切割区为折线溢流路线。本实用新型设计的冷却装置，结构设计合理且易于控制，使冷却液溢流速度均匀一致，提高钢线的冷却效果及润滑性，保证硅片的切割质量，降低钢线的断线率和槽轮的跳线率，同时更易与观察槽轮与钢线的配合情况，冷却效率高且实用性强，易于推广。

Description

一种硅片切割用冷却装置

技术领域

本实用新型属于太阳能硅片切割技术领域，尤其是涉及一种硅片切割用冷却装置。

背景技术

冷却装置是硅片切割过程中必不可少的附件，冷却液通过冷却装置对钢线进行冷却和润滑，目的是降低钢线与硅片摩擦而产生的热量，并清洗钢线表面裹敷着的硅粉以及硅片与硅片之间夹杂的硅粉，以提高钢线的润滑效果，保证钢线的切割速度，同时也降低钢线断线率。

常用的在线冷却装置有直流式和溢流式两种结构：

1)直流式就是在金刚线的两侧上方各设有一套喷管，在喷管上设置若干喷水孔直接对准金刚线进行冷却和润滑，但这种结构容易造成硅粉堵塞水流孔，导致液流不顺畅，使得钢线冷却不均匀，容易造成断线或槽轮跳线，严重影响切割效果和生产进度。

2)溢流式是通过冷却液溢出的方式对刚线进行冷却和润滑，但由于结构设计的不合理，溢流速度不均匀，容易导致钢线断线或槽轮跳线发生，且由于结构的缺陷，操作人员不易观察钢线断线或槽轮跳线的情况，致使操作人员无法判定硅片的切割效果，导致切割后的硅片质量不稳定，成品率无法保证，且生产效率低，需要经常更换钢线，致使生产成本加大。

因此如何设计一种硅片切割用的冷却装置以解决溢流速度不均匀和无法观察钢线断线或槽轮跳线的技术问题，同时可提高生产效率、降低钢线辅料的损耗是高质量、低成本加工硅片的关键。

实用新型内容

本实用新型提供一种硅片切割用冷却装置，解决了现有技术中由于结构设计的不合理，冷却液溢流速度不均匀，容易导致钢线断线或槽轮跳线发生且无法观察钢线断线或槽轮跳线的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种硅片切割用冷却装置，包括用于储存冷却液的槽缸和用于与所述槽缸连接并使所述冷却液流至切割区的引流槽，所述冷却液从所述槽缸经所述引流槽至所述切割区为折线溢流路线。

进一步的，所述槽缸具有槽体，所述槽体长度并行于硅棒轴线设置；所述槽体靠近所述引流槽一侧壁高不大于远离所述引流槽一侧壁高。

进一步的，所述槽缸还包括置于所述槽体内侧的挡板，所述挡板并行于所述槽体长度方向，并靠近所述引流槽一侧沿所述槽体高度方向悬空设置。

进一步的，所述挡板下端面位置低于所述槽体靠近所述引流槽一侧壁高；所述挡板距离所述槽体靠近所述引流槽一侧壁面有间隙。

进一步的，所述槽体靠近所述引流槽一侧壁面还设有向外延伸设置的过渡板，所述过渡板两端还设有与所述槽体端面一体连接的端板。

进一步的，所述引流槽具有前导板和与所述前导板一体设置的后导板，所述前导板与所述过渡板连接，所述后导板倾斜朝所述切割区设置。

进一步的，还包括在所述前导板和所述后导板端部设置的侧板，所述侧板高度小于所述端板高度。

进一步的，所述前导板与所述后导板的夹角为100-140°。

进一步的，在所述后导板远离所述前导板一端还设有向下倾斜设置的延长板，所述延长板与所述后导板之间的夹角不小于所述前导板与所述后导板之间的夹角。

进一步的，所述槽缸和所述引流槽对称设置在所述切割区两侧，且相邻所述引流槽最小距离大于所述切割区宽度。

与现有技术相比，本实用新型设计的冷却装置，结构设计合理且易于控制，使冷却液溢流速度均匀一致，提高钢线的冷却效果及润滑性，保证硅片的切割质量，降低钢线的断线率和槽轮的跳线率，同时更易与观察槽轮与钢线的配合情况，冷却效率高且实用性强，易于推广。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的喷水装置在切割室内的位置示意图；

图2是本实用新型一实施例的喷水装置的结构示意图；

图3是本实用新型一实施例的槽缸的立体图；

图4是本实用新型一实施例的槽缸中的挡板的示意图；

图5是本实用新型另一实施例的槽缸中的挡板在的示意图；

图6是本实用新型一实施例的导流板的立体图；

图7是本实用新型一实施例的导流板的侧视图；

图8是本实用新型另一实施例的喷水装置的结构示意图。

图中：

10、槽缸 11、槽体 12、挡板

13、支撑板 14、过渡板 15、耳架

16、固定块 17、端板 20、引流槽

21、前导板 22、后导板 23、延长板

24、侧板 30、切割区 40、槽轮

50、硅棒 60、钢线

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

本实施例提出一种硅片切割用冷却装置，如图1和图2所示，包括用于储存冷却液的槽缸10和用于与槽缸10连接并使冷却液流至切割区30的引流槽20，切割区30由硅棒50和钢线60形成，即硅棒50与多线钢线60接触的区域，钢线60绕设在槽轮40上。冷却液从槽缸10经引流槽20至切割区30为折线溢流路线，冷却液溢流路径如图1中带箭头的虚线所示。从图1中可以看出，槽缸10和引流槽20均对称设置在切割区30的两侧，且相邻引流槽20的最小距离大于切割区30的宽度。

具体地，如图3所示，槽缸10具有槽体11，槽体11的长度并行于硅棒50的轴线设置且开口朝上设置，冷却液从外设供应源通过水管进入槽体11中。槽缸10且位于槽轮40的上方，槽体11距离槽轮40有一定距离。槽体11的横截面需要根据切割室的空间位置而定，但其长度不小于硅棒50的长度。在本实施例中，槽体11的横截面如图3所示，多边形结构，下方左右两侧的设置目的是适应切割室空间位置的排布，且槽体11靠近引流槽20的一侧壁面高度不大于远离引流槽20一侧壁面高度，有利于冷却液从槽体11中溢流出来进入切割区30中对钢线60进行冷却；槽体11靠近引流槽20一侧的壁面高度大于槽体11整体高度的1/3且小于槽体11整体高度的2/3。若槽体11靠近引流槽20一侧的壁面高度大于槽体11整体高度的2/3，导致进入槽体11中的冷却液溢流的高度提高，使得进入槽体11中的冷却液需要绕过挡板12后再上升很高的距离才能溢出槽体11外，间接提高了溢流的阻力，不利于冷却液的排出，且需要消耗更多的冷却液从槽体11内绕过挡板12溢流出来，增加循环时间，而且需要浪费更多的水、电能源以保证溢流速度，生产成本较高。若若槽体11靠近引流槽20一侧的壁面高度小于槽体11整体高度的1/3，使得冷却液绕过挡板12后溢流的高度限制降低，进而加大溢流速度，冷却液的流速增加会加大向切割区30排入的冲击力，进而会影响钢线60的稳定性，极易产生槽轮跳线；同时硅片很薄，过大的冲击力会加大硅片的碎裂，这样不仅无法保证硅片切割质量，而且还无形地加大操作人员的工作量，需要多次观察槽轮跳线情况，影响生产效率。故，优选地，槽体11靠近引流槽20一侧的壁面高度大于槽体11整体高度的1/3且小于槽体11整体高度的2/3，更有利于冷却液的溢流，保证硅片切割质量的情况下，最大限度地提高冷却效率，更有利于切割生产。

进一步的，让图4所示，槽缸10还包括置于槽体11内侧的挡板12，挡板12并行于槽体11的长度方向，并靠近引流槽20的一侧沿槽体11的高度方向悬空设置，挡板12的下端面位置高于槽体11靠近引流槽20一侧的壁面高度，且挡板12距离槽体11靠近引流槽20一侧的壁面有间隙通道，进而流入槽体11内的冷却液在槽体11内汇聚一定高度后再绕设挡板12的下底面经间隙通道溢流出槽体11，进而冷却液在槽体11内完成一个折线方式的溢流路径，这样更有利于控制冷却液的流速，促使冷却液稳流溢出。

优选地，如图5所示，挡板12的上端面与槽体11的上端面齐平设置，且挡板12的下端面位置低于槽体11靠近引流槽20一侧的壁面高度，可进一步加大冷却液流经路线的折弯路径，加大冷却液先从高位经低位绕行，再从低位流到高位攀升溢流，保证冷却液溢流速度的均匀性，使得溢出的冷却液流速一致且稳定，保证冷却效果的同时还可保证钢线60不会对出现跳线的问题，还可降低断线率，提高硅片的切割质量。

进一步的，槽体11靠近引流槽20的一侧壁面还设有向外延伸设置的过渡板14，过渡板14与槽体11一体加工设置，过渡板14的两端还设有与槽体11的端面一体连接设置的端板17，端板17的设置可使冷却液安全地沿过渡板14流入引流槽20中，同时还可防止冷却液浪费，提高冷却液的利用率。过渡板14的长度与槽体14的长度一致，其宽度可根据实际情况而定，在此不具体限制。在过渡板14的长度方向上设有一组通孔，用于与引流槽20连接固定。

进一步的，为保证槽体11的支撑强度，可在槽体11的内侧设有若干支撑板13，支撑板13悬空设置在槽体11的长度方向上，本实施例中的支撑板13的位置如图3所示，当然支撑板13也可以沿槽体11的宽度方向设置，都在本案保护范围之内。在槽体11长度方向的两端外侧设有两个耳架15，目的是将槽缸10固定安装在切割室内。同时在槽体11远离引流槽20的一侧上端面设有若干固定块16，目的是固定冷却液流通水管，向槽体11内加灌冷却液，耳架15和固定块16的结构不具体限定，在此不再详述。

如图6和图7所示，引流槽20包括前导板21和与前导板21一体设置的后导板22，前导板21通过螺栓与过渡板14叠片连接。当然，前导板21还可以与过渡板14一体加工设置，结构如图8所示。由于槽缸10和引流槽20均为钣金件折弯而成，壁厚一般为2-3mm，对于分开连接设置槽缸10和引流槽20或一体加工设置的槽缸10和引流槽20，都不影响其冷却液的溢流效果。前导板21水平设置，前导板21的长度与后导板22的长度均与槽体11的长度相适配。后导板22倾斜向下朝切割区30设置，且前导板21与后导板22的夹角θ为100-140°，这一角度更有利于冷却液向切割区30的位置溢流。这是由于，若前导板21与后导板22的夹角θ大于140°，会加大后导板22的长度的同时还会降低冷却液向下流动的速度，影响冷却效果。若前导板21与后导板22的夹角θ小于100°，会加速冷却液向下流动的速度，容易冲击钢线60产生跳线或冲碎硅片，不利于硅片的切割，影响产品质量。故，前导板21与后导板22的夹角θ为100-140°，优选地，夹角θ为120°时，溢流速度均匀且稳定，冷却和润滑效果最好。

进一步的，为保证冷却液经后导板22向下溢流的效果，提高其喷洒的面积，在后导板22远离前导板21的一端还设有向下倾斜设置的延长板23，延长板23与后导板22之间的夹角α不小于前导板21与后导板22之间的夹角θ，优选地，延长板23与后导板22之间的夹角α为130°，且延长版23的宽度15-25mm，长度与后导板22一致，也即是在后导板22的下沿设一缓冲段，在进一步保证冷却液溢流稳定且均匀的情况下，进一步提高冷却液喷洒的面积，以提高冷却液的覆盖面，提高冷却效果和冷却效率。

当然，在前导板21、后导板22和延长板23的端部设有一体连接设置的侧板24，侧板24的结构前导板21、后导板22和延长板23相适配，且侧板24的高度小于端板17的高度，侧板24的高度20-50mm，有利于操作人员观看切割区30中的切割进度，还有利于观察槽轮跳线的情况，不妨碍操作人员视野观察，保证生产进度。

在切割过程中，冷却液溢流路径如图1和图8中带箭头的虚线所示，具体地，冷却液从外设供应源通过水管进入槽体11中，在槽体11内汇聚一定高度后再绕设挡板12的下底面经间隙通道溢流出槽体11，再依次经水平设置的过渡板14和前导板21，再斜向下流经后导板22后再沿延长板23斜向下流入切割区30内，冷却液在槽体11内完成一个折线方式的路径后，再在引流槽20内连续完成两个折线方式的路径，最终流入切割区30内的钢线60和硅片进行冷却和润滑，多个折弯路线的溢流路径更有利于控制冷却液的流速，促使稳流溢出一致性和持续性，保证冷却和润滑效果，进而可最大限度地降低断线率和槽轮跳线，保证切割质量；同时引流槽20结构的设计，可进一步提高观察视野范围，更有利于观察切割室内的切割进度，注意其它事项，如槽轮跳线情况。

本实用新型设计的冷却装置，结构设计合理且易于控制，使冷却液溢流速度均匀一致，提高钢线的冷却效果及润滑性，保证硅片的切割质量，降低钢线的断线率和槽轮的跳线率，同时更易与观察槽轮与钢线的配合情况，冷却效率高且实用性强，易于推广。

以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种硅片切割用冷却装置，其特征在于，包括用于储存冷却液的槽缸和用于与所述槽缸连接并使所述冷却液流至切割区的引流槽，所述冷却液从所述槽缸经所述引流槽至所述切割区为折线溢流路线。

2.根据权利要求1所述的一种硅片切割用冷却装置，其特征在于，所述槽缸具有槽体，所述槽体长度并行于硅棒轴线设置；所述槽体靠近所述引流槽一侧壁高不大于远离所述引流槽一侧壁高。

3.根据权利要求2所述的一种硅片切割用冷却装置，其特征在于，所述槽缸还包括置于所述槽体内侧的挡板，所述挡板并行于所述槽体长度方向，并靠近所述引流槽一侧沿所述槽体高度方向悬空设置。

4.根据权利要求3所述的一种硅片切割用冷却装置，其特征在于，所述挡板下端面位置低于所述槽体靠近所述引流槽一侧壁高；所述挡板距离所述槽体靠近所述引流槽一侧壁面有间隙。

5.根据权利要求2-4任一项所述的一种硅片切割用冷却装置，其特征在于，所述槽体靠近所述引流槽一侧壁面还设有向外延伸设置的过渡板，所述过渡板两端还设有与所述槽体端面一体连接的端板。

6.根据权利要求5所述的一种硅片切割用冷却装置，其特征在于，所述引流槽具有前导板和与所述前导板一体设置的后导板，所述前导板与所述过渡板连接，所述后导板倾斜朝所述切割区设置。

7.根据权利要求6所述的一种硅片切割用冷却装置，其特征在于，还包括在所述前导板和所述后导板端部设置的侧板，所述侧板高度小于所述端板高度。

8.根据权利要求6或7所述的一种硅片切割用冷却装置，其特征在于，所述前导板与所述后导板的夹角为100-140°。

9.根据权利要求8所述的一种硅片切割用冷却装置，其特征在于，在所述后导板远离所述前导板一端还设有向下倾斜设置的延长板，所述延长板与所述后导板之间的夹角不小于所述前导板与所述后导板之间的夹角。

10.根据权利要求1-4、6-7、9任一项所述的一种硅片切割用冷却装置，其特征在于，所述槽缸和所述引流槽对称设置在所述切割区两侧，且相邻所述引流槽最小距离大于所述切割区宽度。

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