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独家结构线切割硅片方法研究

病院定阅哦当今太阳能行业,硅片的加工是指将硅块切割成必然厚度的硅片。硅块的切割首要以钢线推动沙浆切割为主。沙浆有悬浮液和碳化硅构成。在硅片加工中,需求有钢线、沙浆、导轮参加,同时还要知足钢线高速晃动、沙浆不断地流在钢线来达成硅片的切割。详细切割历程:具备必然张力的钢线在导轮的推动下水准高速晃动,沙浆不断地流在钢线上,具备稠密性的悬浮液能够带领碳化硅附着在晃动的钢线上。跟着硅块的降落,钢线带领碳化硅对硅块举行切割。1媒介

行业广泛操纵过程热轧工艺表面平滑的钢线,推动沙浆对硅块举行切割,由于向例钢线的表面的对照平滑,带领沙浆的手腕较低,需求更多的沙浆才具达成硅片的切割。

其余金刚石钢线切割硅片曾经在部份公司开端实验,当今并未孕育批量的操纵的金刚石钢线替代向例的钢线,操纵冷却液替代悬浮液,并省去碳化硅,从实质上彻底有液体切割改成金刚石颗粒的固体切割。

操纵金刚石钢线对硅块举行切割,金刚石钢线的表面附着有金刚石颗粒,金刚石的莫氏硬度10,硅的莫氏硬度为6.5,金刚石轻易对硅举行切割。切割历程中操纵冷却液来冷却金刚石对硅块摩掠历程中孕育的热量。

操纵向例钢线对硅块举行切割,该技艺成为行业对照老练的技艺,然则该技艺存在必然的瑕玷。

由于钢线的表面对照平滑,带领沙浆的手腕对照弱,钢线对硅片的切割手腕较差,为了知足切割成效,需求更多的沙浆来参加切割,如许致使切割需求操纵更长的工夫,会增加切割的成本;

其它向例钢线的切割速率、办事台的挪动速率和沙浆的流量都对照低,办事效率较低,成本较高。

金刚石钢线切割硅片,切割速率对照快,存在的不够,由于当今没有对照般配的切割工艺,在切割硅片历程中会致使硅片表面涌现锯痕,切割后的硅粉轻易残留在切割设立上,不易举行算帐,且用金刚线切割中由于切割速率快,钢线易断,成本较高。

2构造线孕育

构造线的孕育包含直径D为0.1mm-0.15mm的钢线1,钢线1表面面镀有一层抗氧化层4,抗氧化层4为黄铜合金层,钢线的材质为高碳钢,这类高碳钢的碳含量为0.75%-0.9%,硫、磷的含量小于0.02%;所述钢线表面面设有螺旋形凹陷2,螺旋形凸2起可所以矩形罗纹、梯形罗纹,等等。

螺旋形凹陷2为矩形罗纹,在钢线轴断面上,矩形罗纹的宽度为0.10mm-0.20mm,罗纹槽根间距为0.05mm-0.08mm,罗纹深度为0.05mm-0.08mm。

螺旋形凹陷上设有三条小凹槽3,小凹槽3沿螺旋形凹陷2方位环绕,小凹槽3断面为矩形,小凹槽3的宽度为0.01mm-0.02mm,深度为0.mm-0.02mm,相邻小凹槽3间的小凹陷5的宽度为0.03mm-0.04mm。

螺旋形凹陷上设有小凹槽,小凹槽沿螺旋形凹陷方位环绕。

小凹槽为三条,小凹槽断面为矩形;所述小凹槽的宽度为0.01mm-0.02mm,深度为0.mm-0.02mm,相邻小凹槽间的小凹陷的宽度为0.03mm-0.04mm。

抗氧化层为黄铜合金层,钢线的材质为高碳钢,碳含量为0.75%-0.9%,硫、磷含量小于0.02%。

图1

图2

图1是本法子中所述构造线践诺例2的构造示用意,图2是图1的剖视示用意。

图中:1.钢线;2.螺旋形凹陷;3.小凹槽;4.抗氧化层;5.小凹陷;D.直径。

3构造线的制备法子

构造线的制备包含如下环节:

(1)对盘条表面举行死板除锈解决,盘条的材质为高碳钢,碳含量为0.75%-0.9%,硫、磷含量小于0.02%;

(2)将上述死板除锈解决后的盘条举行化学表面铁锈解决,再水洗、烘干。个中化学除锈是将经死板除锈解决后的盘条置于H2SO4浓度为(±20)g/L,Fe2+浓度为25-50g/L的电解液中,20℃-45℃下,通入24-36V直流电源,15-30分钟,至盘条表面铁锈解决停止;

(3)加热,拉丝,制成半制品钢线,过程表面解决的盘条在℃-℃加热,拉丝机以6-8m/s的拉丝速率,拉制成直径为0.8mm-1.2mm的半制品钢线;

(4)热解决消除应力,将半制品钢线放在℃-℃恒温箱中,举行5-10分钟热解决消除应力;

(5)加热,过程定型孔模具,拉丝机举行晃动拉丝,制成切割用钢线,定型孔模具为内孔直径与钢线直径相等的圆环,圆环的内孔面轴向设有能孕育螺旋形凹陷的缺口,优选的,缺口的表面面处还设有能孕育小凹槽的内凹陷。将消除应力的半制品钢线在℃-℃加热,拉丝机以8-12m/s的线速率和40-60rad/s的角速率举行晃动,过程定型孔模具,拉制成直径为0.1mm-0.15mm的切割用钢线;

(6)对切割用钢线表面面电镀抗氧化层(黄铜合金层),水洗。

4构造线切割硅块法子

构造线切割硅块包含如下环节:

(1)配制沙浆并注入浆料缸,在切割历程中,凭借硅块有用切割长度增加沙浆;配制沙浆,操纵的回收碳化硅用量为40%-%,操纵的回收悬浮液的用量为40%-%,把沙浆的密度调制为1.-1.kg/L;切割历程中,增加沙浆的增加比例为0.-0.3L/mm,mm为硅块有用切割长度,沙浆的增加量=硅块有用切割长度×沙浆的增加比例;

(2)采用导轮,使导轮的槽口与钢线般配,钢线的直径采用um或um,导轮的槽口采用um、um、um、um,操纵直径为um的钢线般配槽口是um或um的导轮,操纵直径为um的钢线般配槽口是um或um的导轮;

(3)工艺参数的设定:

钢线的切割速率设定为12-14m/s;办事台挪动速率-um/min;沙浆的流量-kg/min,沙浆的温度为18-25℃;

(4)开端切割,切割历程中钢线的张力为:当钢线直径为um时,放线轴张力为20-23N,收线轴张力为19-21N;当钢线直径为um时,放线轴张力为21-24N,收线轴张力为19-22N;所述(4)中切割历程中的回砂温度≦40℃,钢线线弓≦7㎜;

(5)切割停止,举行冷却掏出硅片,切割好的硅片举行冷却,冷却工夫为3-10min。冷却停止后,设定办事台的高涨速率30-mm/min,钢线设定速率0.4-0.6m/s,将钢线从切割好的硅片中掏出。[]所述构造线的直径D为0.1mm-0.15mm,所述螺旋形凹陷为矩形罗纹,在钢线轴断面上,矩形罗纹的宽度为0.10mm-0.20mm,罗纹槽根间距为0.05mm-0.08mm,罗纹深度为0.05mm-0.08mm。

5构造线切割硅块法子的益处

采纳上述技艺计划所孕育的有利成效在于:

成效一:本法子的办事台的速率能够抵达um/min,比拟以前的um/min提拔18%,钢线的最大切割速率能够抵达14m/s,与采纳向例钢线切割硅片的法子比拟,办事效率大大抬高,切割硅片所需求的工夫低沉;

成效二:本法子沙浆的革新量低沉,操纵回收碳化硅和回收悬浮液的比例能够抵达%,沙浆增加比例由正本的0.3L/mm低沉到当今的0.L/mm,沙浆的密度由正本的1.-1.kg/L低沉到当今的1.-1.kg/L,沙浆的密度和沙浆增加比例都比采纳时时钢线切割硅片的法子低,大大低沉临盆成本;

成效三:本法子的um的构造线般配um槽距的导轮临盆的硅片的碎片比时时钢线切割较少,次品率大大低沉;

成效四:由于构造线的携砂手腕好,沙浆的最大流量可达kg/min,比拟时时钢线沙浆的流量kg/min,沙浆流量大幅增加,硅块的切割速率响应加速,切割硅片的表面对照平坦,硅片的制品率大大提拔;

成效五:与采纳金刚石钢线切割硅片的法子比拟,切割的硅片表面平滑,钢线不易断,且沙浆成本比金刚石低,于是归纳低沉了硅片的切割成本。

6构造线切割硅块工艺设定

(1)首先将配制好的沙浆注入到浆料缸,为了更好的低沉临盆的成本,碳化硅操纵回收碳化硅的用量为40%-%,悬浮液操纵回收悬浮液的用量为40%-%,操纵碳化硅和悬浮液,遵照1:1的比例举行开头设置,尔后再举行微调将着末沙浆的密度调制1.-1.kg/L,沙浆的增加比例为0.-0.3L/mm,沙浆的增加量=硅块有用切割长度×沙浆的增加比例;

(2)采用槽距适合的导轮与钢线举行般配操纵,构造钢线的直径um、um,导轮的槽距um、um、um、um,操纵直径为um的构造线般配槽距是um、um的导轮,操纵直径为um的构造线般配槽距是um、um的导轮;

(3)工艺参数的设定[]在硅片加工中,需求有钢线、沙浆、导轮参加,同时还要知足钢线高速晃动、沙浆不断地流在钢线来达成硅片的切割。

a.钢线的切割速率设定为12-14m/s

切割比例是指钢线从机床设定的原点开端到切割停止所过程的一切历程的某个阶段;

b.钢线的张力

钢线从放线轴出来过程张力臂赐与必然的张力,尔后过程一系列滑轮外衣环绕到导轮编织线网,对硅块举行切割,切割后的钢线过程另一系列滑轮外衣回到收线轴。具备必然张力的钢线才具对硅块举行切割,张力过小,不能带领充足沙浆参加切割;张力太大,轻易致使钢线的断裂;[]钢线从放线轴引出,需求必然张力,参加切割后的钢线过程磨削后会变细,需求的张力会减小,不同型号的钢线的张力设置如下表:

c.办事台速率

硅块被停止在办事台上,办事台高低挪动能够推动硅块的高低挪动。办事台的速率巨细能够直接反映切割效率;

办事台的挪动速率-um/min

d.沙浆流量和温度

沙浆在切割历程中,起到首要的磨削影响,沙浆流量的巨细直接影响硅片的切割成效;

沙浆的流量-kg/min

沙浆的温度18-25℃。

(4)开端切割,将硅块停止在切割机的办事台上,将构造线环绕在切割机的导轮上,设定好工艺参数,启动切割机,办事台推动硅块向构造线挨近,同时导轮高速晃动,推动构造线高速晃动,对硅片举行切割。切割历程中检察回砂温度和钢线线弓情景,回砂温度不得高于40℃,钢线线弓不得大于7mm。

(5)切割停止后取片:

切割停止后,首先检察钢线是不是彻底将硅片举行切割。

如没有彻底举行切割,再连续举行2-5min的切割,直到肯定彻底切割停止。翻开沙浆,流量设定在-kg/min,对切割好的硅片举行冷却,时时冷却3-10min;冷却停止后,设定办事台的高涨速率30-mm/min,钢线设定速率0.4-0.6m/s,开端将钢线从切割好的硅片中掏出。

7构造线切割硅块对成本的影响

硅块切割中所用的沙浆首要由碳化硅和悬浮液构成,在硅块的切割加工中,沙浆的成本占了50%以上,于是操纵沙浆的用量成为低沉成本的紧要要素。

在切割历程中,并排的钢线在行动中将切割用的沙浆带入硅块切割裂缝,过程沙浆与硅块的冲突抵达切割方针,本法子中采纳构造线替代时时钢线举行切割,如许的构造线在平面空间内沿轴向方位有停止的方位改变,这些平面空间的改变使构造线孕育高低不平的地域,这些地域能够大幅的增加对沙浆的带领手腕,并过程构造线的切割速率和张力的调度、办事台的挪动速率和沙浆流量的调度,过程操纵回收沙浆和调度沙浆的密度,抵达切割速率快、次品率低、切割成效好,有用低沉了硅块切割的归纳成本。

低沉成本的有利成效如下:

成效一:提拔切割效率,有用增加死板的欺诈率,低沉死板折旧均派,低沉成本。

本法子的办事台的速率能够抵达um/min,比拟以前的um/min提拔18%,钢线的最大切割速率能够抵达14m/s,与采纳向例钢线切割硅片的法子比拟,办事效率大大抬高,切割硅片所需求的工夫低沉;

由于构造线的携砂手腕好,沙浆的最大流量可达kg/min,比拟时时钢线沙浆的流量kg/min,沙浆流量大幅增加,硅块的切割速率响应加速,切割硅片的表面对照平坦,硅片的制品率大大提拔,低沉成本;

成效二:低沉沙浆革新量,低沉沙浆成本。

本法子中沙浆的革新量低沉,操纵回收碳化硅和回收悬浮液的比例能够抵达%,沙浆增加比例由正本的0.3L/mm低沉到当今的0.L/mm,沙浆的密度由正本的1.-1.kg/L低沉到当今的1.-1.kg/L,沙浆的密度和沙浆增加比例都比采纳时时钢线切割硅片的法子低,大大低沉临盆成本;

成效三:低沉钢线操纵量,低沉钢线成本。

本法子操纵的um的构造线般配um槽距的导轮临盆的硅片的碎片比时时钢线切割较少,次品率大大低沉,直接增加收益,低沉成本;

成效四:抬高制品的出材率,低沉成本。

与采纳金刚石钢线切割硅片的法子比拟,切割的硅片表面平滑,钢线不易断,且沙浆成本比金刚石低,于是归纳低沉了硅片的切割成本。

8归纳

本法子与时时钢线切割比拟,提拔硅片切割速率、钢线切割速率、办事台速率、沙浆流量都有很大的抬高,其工艺般配性好,硅片表面的切割成效大大抬高;

在提拔办事效率的同时,大大低沉沙浆的革新量,低沉了硅片切割的成本;与采纳金刚石钢线切割硅片的法子比拟,由于金刚石成本昂贵且操纵中钢线易断,响应成本高,本法子归纳低沉了硅片的切割成本。

本法子操纵构造线替代时时钢线对硅块举行切割,过程操纵本法子中的硅片切割法子,能够大大抬高切割速率的同时,低沉沙浆的革新量,同时切割出更多的硅片,归纳低沉硅片的切割成。

采纳该构造线切割硅块所孕育的有利成效在于:该构造线大大抬高了切割硅块时所带领的沙浆量,裁减了沙浆的操纵量和钢线的磨损状态,抬高了办事台的切割速率,低沉了硅块表面锯痕的孕育,同时裁减了硅块表面厚度误差题目的产生,抬高了硅块切割品质,进而低沉了硅块切割成本;

钢线表面面镀有抗氧化层能够有用防备钢线被氧化,防备钢线直接与硅块来往,伸长了钢线的操纵寿命;钢线在环绕历程中不会涌现压线景象;小凹槽的策画便于钢线在切割硅块历程中盛放一些磨削下来的硅粉,防备因硅粉混入浆估中而影响碳化硅的切割手腕。

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