專利名稱：硅塊切割方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能電池制造技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種硅塊切割方法。
背景技術(shù)：
多線切割機是近年來發(fā)展極為迅速的高效切割設(shè)備，其主要特點是切割耗材較小，切割的硅片表面粗糙度、TTV值、彎曲度、翹曲度等性能指標均好于其他的加工方式。因而，多線切割機除了在傳統(tǒng)的半導(dǎo)體加工中廣泛應(yīng)用外，隨著太陽能行業(yè)的爆發(fā)式發(fā)展，也成為了太陽能級硅片切割的主要手段。其中，多線切割是一種通過金屬絲的高速往復(fù)運動， 把磨料帶入半導(dǎo)體加工區(qū)域進行研磨，將半導(dǎo)體等硬脆材料一次同時切割為數(shù)百片薄片的一種新型切割加工方法。目前在太陽能電池加工行業(yè)，都是采用鋼線在高速轉(zhuǎn)動下帶動砂漿進行硅塊切割的方法。砂漿主要由碳化硅和懸浮液組成，其切割的工作原理是砂漿由砂漿供給泵抽到熱交換器內(nèi)，在熱交換器內(nèi)對砂漿進行恒溫到工藝要求的溫度，然后通過砂漿供給管道供給到砂漿噴嘴處，砂漿由噴嘴均勻噴覆到線網(wǎng)上，在主輥的帶動下，由運動的鋼線帶到切割區(qū)進行切割。但是砂漿中的切割主體是碳化硅，切割硅塊時，必須保證足夠的碳化硅參與切割， 而碳化硅的制取過程耗能高，污染大，從而導(dǎo)致這種切割方法成本高，而且受到鋼線切割能力和碳化硅參與能力的限制，切割速率比較低。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明實施例提供了一種硅塊切割方法，提高了硅塊切割的切割速率， 降低了硅塊切割成本。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例提供了如下技術(shù)方案本發(fā)明公開了一種硅塊切割方法，該方法包括向砂漿缸中打入冷卻液；將金剛石鋼線依次纏繞在滑輪和導(dǎo)輪上，以編織成線網(wǎng)；將硅塊放置在機床上，并設(shè)定機床零點和硅塊切割過程中的各項工藝參數(shù)；采用金剛石鋼線對該硅塊進行切割。優(yōu)選的，所述冷卻液為質(zhì)量分數(shù)為3-10%的DI水。優(yōu)選的，所述冷卻液的流量為150kg/l_180kg/l。優(yōu)選的，所述冷卻液的溫度為20°C -25°C。優(yōu)選的，所述金剛石鋼線通過在普通鋼絲上電鍍一層鎳，再在鎳層上電鍍金剛石顆粒制作而成。優(yōu)選的，所述線網(wǎng)要編織兩遍；其中，第一遍編織線網(wǎng)用低張力編織；第二遍編織線網(wǎng)用高張力編織。優(yōu)選的，所述低張力為10N-15N ；所述高張力為^N_32N。
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優(yōu)選的，所述金剛石鋼線的切割速度為13m/s-15m/s。優(yōu)選的，所述機床零點位于工作臺上的硅塊距離線網(wǎng)lmm-1. 5mm的位置。優(yōu)選的，所述工作臺的速度為400 μ m/min-600 μ m/min。與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案具有以下優(yōu)點本發(fā)明實施例所提供的切割方法，采用將金剛石鋼線編織成線網(wǎng)，然后利用線網(wǎng)對硅塊進行切割的方式，代替了現(xiàn)有技術(shù)中利用鋼線帶動砂漿對硅塊進行切割的方法，由于金剛石顆粒硬度高，切割能力強，因此，金剛石鋼線的切割能力要比攜帶砂漿的鋼線切割能力強，從而大大提高了硅塊的切割效率。而且，由于本發(fā)明實施例所提供的切割方法中，避免了砂漿的使用，而砂漿主要由懸浮液和碳化硅組成，也就自然避免了切割過程中碳化硅的使用。由于砂漿中的切割主體為碳化硅，因此在鋼線帶動砂漿進行切割時，必須保證足夠的碳化硅參與切割，而碳化硅的制取過程耗能高、污染大，因此切割過程中避免碳化硅的使用，可以有效地降低硅塊切割的成本。同時，本發(fā)明實施例所提供的切割方法中，利用金剛石鋼線進行切割，還解決了在保證砂漿中足夠的碳化硅參與切割的同時，由于受到鋼線的切割能力和碳化硅的參與能力的限制，從而導(dǎo)致實際操作時切割速率較低的問題。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明實施例所公開的硅塊切割方法裝置主視圖的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實施例所公開的硅塊切割方法裝置俯視圖的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施例的限制。其次，本發(fā)明結(jié)合示意圖進行詳細描述，在詳述本發(fā)明實施例時，為便于說明，表示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明保護的范圍。此外，在實際制作中應(yīng)包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。正如背景技術(shù)部分所述，現(xiàn)有技術(shù)中的切割方法成本高、切割效率低，這是因為在現(xiàn)有技術(shù)中，利用鋼線帶動砂漿對硅塊進行切割，而砂漿的主要組成部分為懸浮液和碳化硅，其中，碳化硅為砂漿中的切割主體，因此，在切割硅塊時，必須保證足夠的碳化硅參
4與切割，但是，鋼線的切割能力和碳化硅的參與能力有限，因此，為了保證切割質(zhì)量，在切割時就需要對工作臺的工作速度進行限制，在實際切割過程中，工作臺的速度通?？刂?290-320 μ m/min (即每分鐘平均切割8塊)，或350-380 μ m/min (即每分鐘切割4塊)，從而導(dǎo)致現(xiàn)有技術(shù)中硅塊切割方法的切割速率比較低，而且砂漿中的碳化硅的制取過程耗能高、污染大，使得碳化硅的制取成本較高，而砂漿中的懸浮液的成本也比較高，從而導(dǎo)致現(xiàn)有技術(shù)中的的切割方法成本較高。此外，砂漿中的懸浮液在參與切割后，不能直接排放，否則會污染環(huán)境。為了解決上述問題，本發(fā)明實施例提供了一種硅塊切割方法，下面將結(jié)合附圖對該切割方法進行詳細的描述。參考圖1和圖2，其中，圖1為本發(fā)明實施例所公開的硅塊切割方法裝置主視圖的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實施例所公開的硅塊切割方法裝置俯視圖的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中示出了 導(dǎo)輪1、金剛石鋼線2、硅塊3、砂漿嘴4。本發(fā)明實施例所公開的硅塊切割方法，包括以下步驟S1 向砂漿缸中打入冷卻液。冷卻液一般具有良好的冷卻、潤滑、清洗以及防銹的功能。本發(fā)明實施例所提供的切割方法中，在金剛石鋼線2切割硅塊3時，冷卻液從砂漿缸中流出進入砂漿嘴4，然后通過砂漿嘴4噴覆到轉(zhuǎn)動的金剛石鋼線2上，這樣不僅可以利用冷卻液的冷卻作用，降低金剛石鋼線2表面的溫度，從而使得金剛石顆粒不易脫落，而且還可以利用冷卻液的潤滑和清洗作用，對金剛石鋼線2進行潤滑和清洗，從而帶走切割時金剛石鋼線2上留下的硅粉，保持機床的衛(wèi)生。而且冷卻液的防銹性，不僅對機床的表面有保護作用，而且對金剛石鋼線2也有一定的保護作用，從而降低了金剛石鋼線2的斷線率。需要說明的是，本發(fā)明實施例所提供的切割方法中，所使用的冷卻液為質(zhì)量分數(shù)為3-10%的DI水，效果比較好。在切割硅塊3時，所述冷卻液的流量控制在150kg/ l-180kg/l，而溫度保持在20°C -25°C，用量較少，生產(chǎn)成本較低。S2 將金剛石鋼線2經(jīng)過滑輪，并纏繞在導(dǎo)輪1上，以編織成線網(wǎng)。根據(jù)切割需要更換新的線軸，所述線軸上附有金剛石鋼線2。然后將金剛石鋼線2 依次經(jīng)過滑輪、導(dǎo)輪1，進行繞線，以編織成線網(wǎng)，待線網(wǎng)編織完成后，將金剛石鋼線2收回到線軸上。其中，所述金剛石鋼線2通過在普通鋼絲上電鍍一層鎳，再在鎳層上電鍍金剛石顆粒制作而成，而金剛石顆粒的硬度高，切割能力強，從而可以提高硅塊3切割時的切割效率。需要說明的是，線網(wǎng)需要編織兩次。在第一次編織的時候，使用10N-15N的低張力進行繞線，編織完成后，將金剛石鋼線2收回到線軸上，然后使用28N-32N的高張力，再把整個線網(wǎng)編織一遍，從而保證整個線網(wǎng)的金剛石鋼線2張力達到預(yù)設(shè)的高張力。S3 將硅塊3放置在機床上，并設(shè)定機床零點和硅塊3切割過程中的各項工藝參 數(shù)。將硅塊3提前粘接到玻璃上，以免切割完成后的硅片掉落。然后將粘接好的硅塊 3，裝載到機床上，并調(diào)節(jié)硅塊3與線網(wǎng)的位置，使其便于切割。硅塊3和線網(wǎng)的位置調(diào)整好后，下降工作臺至硅塊3底部距離線網(wǎng)lmm-1. 5mm的位置，并將此時工作臺的位置設(shè)置為機床零點，也稱切割零點。
機床零點設(shè)置好以后，設(shè)定硅塊3切割過程中的各項工藝參數(shù)。其中，所述的工藝參數(shù)包括所述冷卻液的流量為150kg/l_180kg/l ；
所述冷卻液的溫度為20°C -25°C ；第一遍纏繞金剛石鋼線2所使用的低張力為10N-15N ；第二遍纏繞金剛石鋼線2所使用的高張力為28N-32N ；所述金剛石鋼線2的切割速度為13m/s-15m/s ；所述工作臺的工作速度為400 μ m/min-600 μ m/min。需要說明的是，上述硅塊3切割過程中的各項工藝參數(shù)并不僅僅局限于以上范圍，上述參數(shù)范圍僅是更優(yōu)的范圍，超出上述范圍的值同樣可以使用。S4 采用金剛石鋼線2對該硅塊3進行切割。在切割硅塊3之前，要對機床進行熱機，熱機一般需要3min-5min，在熱機過程中， 只轉(zhuǎn)動線網(wǎng)，工作臺的位置保持不變。熱機結(jié)束后，檢查線網(wǎng)的平整度，如果線網(wǎng)不平整，則整理線網(wǎng)，然后再次進行熱機，直到線網(wǎng)平整為止；如果線網(wǎng)平整，則直接對硅塊3進行切割。需要說明的是，上述步驟中的第一步“向砂漿缸中打入冷卻液”，只要放在步驟“采用金剛石鋼線2對該硅塊3進行切割”前即可，并非僅僅局限于放在第一步進行。本發(fā)明實施例所提供的切割方法，采用將金剛石鋼線2編織成線網(wǎng)，然后利用線網(wǎng)對硅塊3進行切割的方式，替代了現(xiàn)有技術(shù)中利用鋼線帶動砂漿進行切割的方法，由于金剛石顆粒的硬度高，切割能力強，因而，金剛石鋼線2的切割能力要比攜帶砂漿的鋼線切割能力強，從而大大提高了硅塊3的切割效率。而且，本發(fā)明實施例所提供的切割方法中，利用金剛石鋼線2切割硅塊3，從而避免了砂漿的使用，自然也就避免了砂漿中碳化硅和懸浮液的使用，從而有效地解決了由于碳化硅和懸浮液的成本高，進而引起的切割成本高的問題，以及由于鋼線切割能力和碳化硅的參與能力有限，而導(dǎo)致的切割速率較低的問題，最終提高了整個工藝過程中太陽能電池的生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。同時還解決了砂漿中的懸浮液在參與切割后，不能直接排放，否則會污染環(huán)境的問題。本說明書中各個部分采用遞進的方式描述，每個部分重點說明的都是與其他部分的不同之處，各個部分之間相同相似部分互相參見即可。對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。 對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
1.一種硅塊切割方法，其特征在于，該方法包括向砂漿缸中打入冷卻液；將金剛石鋼線依次纏繞在滑輪和導(dǎo)輪上，以編織成線網(wǎng)；將硅塊放置在機床上，并設(shè)定機床零點和硅塊切割過程中的各項工藝參數(shù)；采用金剛石鋼線對該硅塊進行切割。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切割方法，其特征在于，所述冷卻液為質(zhì)量分數(shù)為3-10%的 DI水。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的切割方法，其特征在于，所述冷卻液的流量為150kg/ l-180kg/lo
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的切割方法，其特征在于，所述冷卻液的溫度為20°C_25°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切割方法，其特征在于，所述金剛石鋼線通過在普通鋼絲上電鍍一層鎳，再在鎳層上電鍍金剛石顆粒制作而成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的切割方法，其特征在于，所述線網(wǎng)要編織兩遍；其中，第一遍編織線網(wǎng)用低張力編織；第二遍編織線網(wǎng)用高張力編織。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的切割方法，其特征在于，所述低張力為10N-15N；所述高張力為 28N-32N。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的切割方法，其特征在于，所述金剛石鋼線的切割速度為13m/ s_15m/s0
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切割方法，其特征在于，所述機床零點位于工作臺上的硅塊距離線網(wǎng)lmm-1. 5mm的位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的切割方法，其特征在于，所述工作臺的速度為400μ m/ min-600μ m/min。
全文摘要
本發(fā)明實施例公開了一種硅塊切割方法，該方法包括向砂漿缸中打入冷卻液；將金剛石鋼線依次纏繞在滑輪和導(dǎo)輪上，以編織成線網(wǎng)；將硅塊放置在機床上，并設(shè)定機床零點和硅塊切割過程中的各項工藝參數(shù)；采用金剛石鋼線對該硅塊進行切割。在本發(fā)明所提供的切割方法中，采用將金剛石鋼線編織成線網(wǎng)，然后利用線網(wǎng)對硅塊進行切割的方式，代替了現(xiàn)有技術(shù)中利用鋼線帶動砂漿對硅塊進行切割的方法，由于金剛石顆粒硬度高，切割能力強，因此，金剛石鋼線的切割能力要比攜帶砂漿的鋼線切割能力強，從而大大提高了硅塊的切割效率，而且提高了硅塊切割的速度，降低了切割成本。
文檔編號B28D5/04GK102350741SQ201110284040
公開日2012年2月15日 申請日期2011年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月22日
發(fā)明者任軍海, 張曉方, 雷浩 申請人:英利能源(中國)有限公司