CN216968296U - 一种切割液控制装置及硅片切片机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种切割液控制装置，包括：砂浆缸，设置在切割室下方，砂浆缸上方形成有与切割室连通的回流口，砂浆缸上开设有第一进水口、第二进水口和第一出水口，其中，第一出水口设置在砂浆缸的顶部；进水管路，进水管路与第一进水口连通；补水管路，补水管路的一端穿过第二进水口并延伸至砂浆缸的底部，另一端与进水管路连通；溢流槽，溢流槽上设置有第三进水口，第三进水口通过连接管与第一出水口连接；控制器，控制补水管路在预定时间向砂浆缸补液，使得砂浆缸的切割液溢流至溢流槽。本实用新型的切割液控制装置可以通过补水管路控制砂浆缸内的切割液溢流，使得包裹硅粉杂事的浮沫随溢流排出砂浆缸，有效的降低砂浆内切割液的硅粉浓度，实现了良好的切割效果。

Description

一种切割液控制装置及硅片切片机

技术领域

本实用新型涉及硅片生产技术领域，具体涉及一种切割液控制装置及硅片切片机。

背景技术

目前硅片切片机切割硅片主要采用单缸闭缸切割模式，切割前，砂浆缸内添加一定配比的RO水/循环水和冷却液以形成切割硅片时使用的切割液，切割液在由砂浆缸、管路、砂浆管组成的循环系统内循环，通过砂浆管控制水流分布和落点，将切割液输送至切割室，然后，切割液再从切割室回流至砂浆缸内。切割液往复以上循环，直至硅棒完成切割，切割完成后再对砂浆缸进行排放、冲洗、加液等操作。目前这种切割模式存在以下几点问题：切割过程中产生的硅粉等杂质进入切割液，导致切割液硅粉等杂质浓度升高，在内循环使用中，切割液中的含有硅粉等杂质的切割液再次输送至切割室进行切割时，硅粉包裹金刚线，容易导致切割后的硅片产生线痕、薄厚片等质量问题；同时，切割液含有的硅粉进入切割室后易产生硅片侧面及倒角处脏污质量隐患。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种切割液控制装置及硅片切片机，用以解决现有技术中砂浆中硅粉浓度增加和浮沫无法及时排出的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

根据本实用新型实施例的一种切割液控制装置，包括：

砂浆缸，设置在切割室下方，砂浆缸上方形成有与切割室连通的回流口，砂浆缸上开设有第一进水口、第二进水口和第一出水口，其中，第一出水口设置在砂浆缸的顶部；

进水管路，进水管路与第一进水口连通；

补水管路，补水管路的一端穿过第二进水口并延伸至砂浆缸的底部，另一端与进水管路连通；

溢流槽，溢流槽上设置有第三进水口，第三进水口通过连接管与第一出水口连接；

控制器，控制补水管路在预定时间向砂浆缸补液，使得砂浆缸的切割液溢流至溢流槽。

在本实用新型的一个实施例中，补水管路上设置有与控制器连接的第一电磁阀和流量计。

在本实用新型的一个实施例中，砂浆缸在底部还设置有第二出水口，溢流槽在底部还设置有第三出水口，第二出水口和第三出水口分别与回水管路连通。

在本实用新型的一个实施例中，溢流槽包括：

溢流槽本体，溢流槽本体内形成有上方开口的空腔，空腔分别与第三进水口和第三出水口连通；

槽盖，槽盖覆盖在空腔上方，槽盖上设置有通孔；

液位计，液位计一端形成为圆柱形的监测杆，监测杆的自由端穿过通孔并设于空腔内，监测杆上设有用于监测空腔内液位的液位传感器。

在本实用新型的一个实施例中，液位计为浮球式双液位液位计，液位传感器包括：

高液位传感器，设置在溢流槽本体的空腔的顶部以感测溢流槽本体内的最高水位；

低液位传感器，设置在溢流槽本体的空腔的底部以感测溢流槽本体内的最低水位。

在本实用新型的一个实施例中，回水管路上依次设置有与控制器连接第一水泵和单向阀门。

在本实用新型的一个实施例中，砂浆缸的第二出水口处设置有与控制器连接的第二电磁阀，溢流槽的第三出水口处设置有与控制器连接的第三电磁阀；

回水管路的一端形成三通管路，其中的两个管路分别与第二电磁阀和第三电磁阀连接。

在本实用新型的一个实施例中，砂浆缸底部设置有第四出水口，第四出水口通过输送管与切割室连通，输送管上设置有与控制器连接的第二水泵。

在本实用新型的一个实施例中，溢流槽为不锈钢材质。

本实用新型还提供一种硅片切片机，包括上述实施例中任一项的切割液控制装置。

本实用新型的上述技术方案至少具有如下有益效果之一：

1、本实用新型的切割液控制装置，通过在砂浆缸上设置补水管路，在切割至预定时间时可以向砂浆缸内补充RO水或循环水，有效降低了切割液内的硅粉浓度，提升了切割效果；

2、本实用新型的切割液控制装置，在砂浆缸外设置与砂浆缸连通的溢流槽，在补水管路持续补液的情况下，使得切割液上层包裹有硅粉的浮沫可以在水流的作用下浮在表面然后及时排出砂浆缸，降低了切割液中硅粉的含量，提升了切割硅片的良品率。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种切割液控制装置的结构示意图。

附图标记：100、砂浆缸；101、回流口；110、第一进水口；120、第一出水口；130、第二进水口；140、第二出水口；141、第二电磁阀；150、第四出水口；151、输送管；152、第二水泵；200、进水管路；210、补水管路；211、第一电磁阀；212、流量计；300、溢流槽；301、溢流槽本体；302、槽盖；310、第三进水口；320、第三出水口；321、第三电磁阀；330、液位计；331、高液位传感器；332、低液位传感器；333、监测杆；400、回水管路；410、第一水泵；420、单向阀门；500、切割室。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

除非另作定义，本实用新型中使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

目前金刚石切片机切割硅片主要采用单缸闭缸切割模式，切割前，砂浆内添加一定配比的RO水或循环水和冷却液以形成切割硅片所使用的切割液，在RO水/循环水和冷却液组成切割液环境下，硅片切片机使用金刚线将硅棒切割成一片片的硅片，切割方式为磨削切割，切割过程由于金钢线往复运动与硅棒磨削，导致硅料损失，硅材料以微米级粉末形态随着切割液在切割机内不断循环。在金刚石切片机装载量不变的前提下，随着工件进给，系统内金刚线的硅粉浓度不断升高，同时由于切割液中冷却液的分散、润湿、润滑、冷却等能力下降，金刚线被硅粉包裹越来越严重，进而切割能力逐步下降，影响造成线痕、加切、断线等切割异常。为解决上述问题，本实用新型提供一种切割液控制装置和硅片切片机。

下面首先结合附图具体描述根据本实用新型实施例的切割液控制装置。

请参考图1，图1为本实用新型提供的一种切割液控制装置，包括：砂浆缸100、进水管路200、补水管路210、溢流槽300和控制器。

具体地，砂浆缸100用于设置在切割室500下方，砂浆缸100上方形成有与切割室500连通的回流口101，砂浆缸100上开设有第一进水口110、第二进水口130和第一出水口120。其中，第一出水口120设置在砂浆缸100的顶部。进水管路200与第一进水口110连通。补水管路210一端穿过第二进水口130并延伸至砂浆缸100底部，另一端与进水管路200连通。溢流槽300上设置有第三进水口310，第三进水口310通过连接管与第一出水口120连接。控制器控制所述补水管路210在预定时间向所述砂浆缸100补液，使得砂浆缸100的切割液溢流至所述溢流槽300。

当需要对硅棒进行切割时，通过进水管路200注入一定量的RO水(纯净水)/循环水和冷却液混合成的切割液。此时，设置在砂浆缸100上方的切割室500可以抽取砂浆缸100内的切割液并喷射至金钢线上以对硅棒进行磨削切割，切割过程由于金钢线往复运动与硅料磨削而导致硅料损失，硅材料以微米级粉末形态随着切割液通过回流口101一同进入砂浆缸100，使得砂浆缸100内的硅粉浓度不断升高。当切割进度达到工艺设定值时，即预定时间时，可以通过进水管路200上分支出的补水管路210向砂浆缸100内通入纯净水或循环水以降低砂浆中硅粉浓度，从而有效减少砂浆中硅粉对金钢线的附着，降低了造成线痕、加切和断线等异常发生的几率，实现了良好的切割效果。此外，由于补水管路210管径较细，流速与流量较低，当从砂浆缸100的顶部补水时，补充的纯净水或循环水无法充分与切割液混合。因此，与第二进水口110处连通的补水管路210可以延伸至砂浆缸100的底部进行补水，此时补充的纯净水或循环水可以充分与切割液混合，有效降低硅粉浓度。由此，避免了从砂浆缸100的顶部补水时，补充的纯净水或循环水无法充分与切割液混合的问题。同时，在切割过程中，砂浆缸100中上层砂浆会产生浮沫，并随切割液一同抽出至切割室500中，浮沫中包括表面活性剂和硅粉，黏着力较强，会造成硅片侧面和倒角处的脏污。通过设置补水管路210向砂浆缸100内补水。当砂浆缸100装满时，包裹着硅粉的浮沫会漂浮在切割液的上表面，在补水管路210持续补水的情况下，砂浆缸内的切割液开始从第一出水口120溢流出去，液面表层的浮沫由于其浮力会随着溢流被流至溢流槽300中，可以通过溢流槽300收集砂浆缸100中多余的溢流和砂浆上层的浮沫，从而砂浆切割液上层包裹有硅粉的浮沫和多余的溢流可以及时排出砂浆缸100，降低了砂浆缸内的硅粉等杂质的浓度。同时，解决了砂浆缸100中多余溢流溢出而污染砂浆缸100外层表面及地面的问题。

此外，砂浆缸100和溢流槽300分别通过第二排水口和第三排水口与回水管路400连通，在停止切割或溢流槽300集满浮沫和多余溢流后，可以通过回水管路400进行排液或冲洗等操作。由此，排液或冲洗等操作实施方便，有效节省了工序时间。

如图1所示，在本实用新型的一个实施例中，补水管路210上设置有第一电磁阀211和流量计212。具体来说，流量计212为管道式流量计212。在切割硅片前，可以分别对第一电磁阀211和流量计212设置开\关阀时间和检测流量以控制溢流时机和溢流量。更具体来说，砂浆缸100中砂浆的硅粉浓度与切割进度成正比例关系，即切割进度越靠后，砂浆中硅粉浓度也越高。在切割过程中，第一电磁阀211和流量计212可以根据硅料切割进度，控制开\关阀时间并补充一定体积的纯净水或循环水以降低砂浆缸100中砂浆的硅粉浓度，使砂浆中的硅粉浓度始终保持在较低水平，从而实现了良好的切割效果。此外，补水管路210的管径较细，并同时设置有第一电磁阀211和流量计212，可以精确控制补水时机和补水量。由此，在有效降低砂浆中硅粉浓度的同时节省了纯净水或循环水。

如图1所示，所述砂浆缸在底部还设置有第二出水口140，所述溢流槽在底部还设置有第三出水口320，所述第二出水口140和所述第三出水口320分别与回水管路400连通。在本实用新型的一个实施例中，溢流槽300包括：溢流槽本体301、槽盖302和液位计330。其中，溢流槽本体301内形成有上方开口的空腔，空腔分别与第三进水口310和第三出水口320连通。槽盖302用于覆盖在空腔上方，槽盖302上设置有通孔。液位计330一端形成为圆柱形的监测杆333，监测杆333的自由端穿过通孔并设于空腔内，且监测杆333上设有用于监测液位的传感器。具体来说，当溢流槽本体301内设置的空腔可以用于容纳砂浆上层的浮沫及多余的溢流时，分体式设计的溢流槽300可以便于工作人员打开槽盖302的方式检查溢流槽300内部的情况。此外，通过设置在槽盖302上方的液位计330以及设于空腔内的监测杆333可以实时监测溢流槽本体301内的液位情况，并可以根据液位情况来控制第三出水口320的打开和关闭以将溢流槽本体301内的多余溢流和浮沫排出。例如，当液位达到设定的高度时，可以自动控制溢流槽本体301将多余溢流和浮沫排出。由此，实现了自动监测的作用，免去了人工监测的繁琐，省时省力。

如图1所示，在本实用新型的一个实施例中，液位计330为浮球式双液位液位计，液位计330的监测杆333的长度方向上分别设有：高液位传感器331和低液位传感器332。其中，高液位传感器331设置在溢流槽本体301的空腔的顶部以感测所述溢流槽本体内的最高水位；低液位传感器332设置在溢流槽本体301的空腔的底部以感测所述溢流槽本体内的最低水位。具体来说，当高液位传感器331检测到最高液位时，表明溢流槽300即将装满，可以控制打开第三出水口320以将溢流槽本体301内的液体通过回水管路400排出。此外，在第一水泵410抽吸溢流槽300中的液体时，由于第一水泵410进行空转时会损伤泵体，所以需要防止溢流槽300内液体排空，因此当低液位传感器332监测到最低液位时，可以通过控制器控制关闭第三出水口320及第一水泵410。由此，有效避免了因第一水泵410空转造成的泵体损伤的问题，提升了装置的使用寿命，同时也实现了自动收集和排放砂浆缸100排出的上层浮沫和多余溢流的功能。

如图1所示，在本实用新型的一个实施例中，回水管路400上设置依次设置有与控制器连接第一水泵410和单向阀门420。具体来说，在切割完成或溢流槽300收集满上层浮沫和多余溢流后，回水管路400的单向阀门420和第一水泵410可以依次打开以将溢流和浮沫一同排出。同时，单向阀门420可以避免回水管路400中的溢流发生倒流从而使浮沫污染砂浆缸100，保证了砂浆缸100的清洁。

如图1所示，在本实用新型的一个实施例中，砂浆缸100的第二出水口140处设置有与控制器连接第二电磁阀141，溢流槽300的第三出水口320处设置有与控制器连接第三电磁阀321。回水管路400的一端形成三通管路，其中的两个管路分别与第二电磁阀141和第三电磁阀321连接。具体来说，第二出水口140处设置的第二电磁阀141用于在切割前和切割时关闭以保证砂浆缸100的密闭，或在切割完成后打开以将砂浆缸100中的切割液快速排出。第三出水口320处设置的第三电磁阀321可以用于在高液位传感器331监测到最高水位时打开以排出浮沫和多余溢流，或者低液位传感器332监测到最低水位时关闭防止溢流槽300中液体抽空。电磁阀可以远程进行控制开启和关闭，同时开关迅速，可以精确地控制砂浆缸100或溢流槽300的开闭。此外，第二电磁阀141和第三电磁阀321连接的管路均与回水管路400连接，当第二电磁阀141或第三电磁阀321开启时，第一水泵410均会同步开启，在排出浮沫和多余溢流时，可以使用同一段回水管路400，无需分别设置排水管路，有效节省了材料。

如图1所示，在本实用新型的一个实施例中，砂浆缸100底部设置有第四出水口150，第四出水口150通过输送管151与切割室500连通，输送管151上设置有与控制器连接第二水泵152。具体来说，在切片机工作时，可以通过与砂浆缸100连通的第二水泵152从砂浆缸100中抽取砂浆以供切片机使用，使用完的砂浆可以通过回流口101流入砂浆缸100。由此，实现了砂浆缸100内的切割液的循环。

在本实用新型的一个实施例中，控制器与第一电磁阀211、双液位液位计330、第二电磁阀141、第三电磁阀321、第一水泵410和第二水泵152电连接。具体来说，控制器为PLC(Programmable Logic Controller)控制器，PLC控制器可以分别控制上述各部件的打开或关闭，在切割硅料前，可以预先在数控面板上通过PLC控制器对溢流流量、溢流时机、溢流排放时间及排放量进行设置，从而实现了自动化的对溢流的精确控制。

在本实用新型的一个实施例中，溢流槽300为不锈钢材质。具体来说，切片过程中，使用过的砂浆中含有硅粉和表面活性剂等材料，在切割过程中不断的与溢流槽本体301的空腔壁产生摩擦，同时，机床定期使用NaOH溶液进行碱洗，具有一定的腐蚀性。不锈钢材质耐腐蚀、耐冲击，可以耐受NaOH溶液的腐蚀和砂浆的摩擦。由此，有效提升了设备的使用寿命。

本实用新型还提供一种硅片切片机，包括以上所述的切割液控制装置。本申请的切割液控制装置，通过在砂浆缸100外的进水管路200上额外设置一段与砂浆缸100连通的补水管路210，在切割时可以通过补水管路210定时定量向砂浆缸100内补充纯净水或循环水，有效降低了切割液内的硅粉浓度，减少了硅粉附着在金钢线上的几率，提升了切割效果。同时还在砂浆缸100外设置通过第一出水口120连接的溢流槽300，通过补水管路210不断向砂浆缸100补充纯净水或循环水，使得在砂浆缸100内形成向外溢流的水流，漂浮在液面表层的浮沫包裹着硅粉等杂质随着溢流被排出砂浆缸100而进入溢流槽300内，使得切割液上层包裹有硅粉的浮沫和多余的溢流可以及时排出砂浆缸100，降低砂浆缸100内切割液的硅粉浓度，降低了硅片侧面及倒角处的脏污率，提升了良品率。

需要说明的是，根据本发明实施例的硅片切片机的其他结构和操作对于本领域技术人员而言都是可以理解并且容易实现的，因此不再详细描述。以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种切割液控制装置，其特征在于，包括：

砂浆缸，设置在切割室下方，所述砂浆缸上方形成有与所述切割室连通的回流口，所述砂浆缸上开设有第一进水口、第二进水口和第一出水口，其中，所述第一出水口设置在所述砂浆缸的顶部；

进水管路，所述进水管路与所述第一进水口连通；

补水管路，所述补水管路的一端穿过所述第二进水口并延伸至所述砂浆缸的底部，另一端与所述进水管路连通；

溢流槽，所述溢流槽上设置有第三进水口，所述第三进水口通过连接管与所述第一出水口连接；

控制器，控制所述补水管路在预定时间向所述砂浆缸补液，使得砂浆缸的切割液溢流至所述溢流槽。

2.根据权利要求1所述的切割液控制装置，其特征在于，所述补水管路上设置有与所述控制器连接的第一电磁阀和流量计。

3.根据权利要求2所述的切割液控制装置，其特征在于，所述砂浆缸在底部还设置有第二出水口，所述溢流槽在底部还设置有第三出水口，所述第二出水口和所述第三出水口分别与回水管路连通。

4.根据权利要求3所述的切割液控制装置，其特征在于，所述溢流槽包括：

溢流槽本体，所述溢流槽本体内形成有上方开口的空腔，所述空腔分别与所述第三进水口和所述第三出水口连通；

槽盖，所述槽盖覆盖在所述空腔上方，所述槽盖上设置有通孔；

液位计，所述液位计一端形成为圆柱形的监测杆，所述监测杆的自由端穿过所述通孔并设于所述空腔内，所述监测杆上设有用于监测所述空腔内液位的液位传感器。

5.根据权利要求4所述的切割液控制装置，其特征在于，所述液位计为浮球式双液位液位计，所述液位传感器包括：

高液位传感器，设置在所述溢流槽本体的空腔的顶部以感测所述溢流槽本体内的最高水位；

低液位传感器，设置在所述溢流槽本体的空腔的底部以感测所述溢流槽本体内的最低水位。

6.根据权利要求5所述的切割液控制装置，其特征在于，所述回水管路上依次设置有与所述控制器连接第一水泵和单向阀门。

7.根据权利要求6所述的切割液控制装置，其特征在于，所述砂浆缸的第二出水口处设置有与所述控制器连接的第二电磁阀，所述溢流槽的第三出水口处设置有与所述控制器连接的第三电磁阀；

所述回水管路的一端形成三通管路，其中的两个管路分别与所述第二电磁阀和所述第三电磁阀连接。

8.根据权利要求7所述的切割液控制装置，其特征在于，所述砂浆缸底部设置有第四出水口，所述第四出水口通过输送管与所述切割室连通，所述输送管上设置有与所述控制器连接的第二水泵。

9.据权利要求1所述的切割液控制装置，其特征在于，所述溢流槽为不锈钢材质。

10.一种硅片切片机，其特征在于，包括根据权利要求1-9任一项所述的切割液控制装置。

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