[发明专利]金刚石线锯装置

说明书

(一)技术领域：

本发明涉及脆硬非金属材料加工装置，具体说是一种切割硅锭的金刚石线锯装置。

(二)背景技术：

将单晶硅或者多晶硅的固体硅锭切割成硅片是太阳能光伏电池制造的关键工艺，硅锭首先被切成方块，然后被切成很薄的硅片。目前应用最常见、最为成熟的切片设备为多线锯，多线锯的工作区设置一组平行导线轮，锯丝相互平行缠绕在导线轮上形成一个以一定线速度运行的“口”字形切割线网(如图1所示)，该切割线网的上、下水平线网面为硅锭切割面，硅锭被固定于切割台上，切割台垂直通过上、下水平切割网面，多线锯边切割边向锯丝供应磨粒悬浮液的游离磨料，使硅锭被切割成硅片。

采用线锯机的切割方式，相比传统带锯切割、内圆锯片切割，在技术上有了极大的进步，但仍然存在着磨粒悬浮液对切割面上产生的表面裂纹及损伤层深度不易控制、磨粒和硅粉屑分离困难、作业环境恶劣、效率较低等问题。

固结磨料金刚石微粒线锯切割是试图解决上述问题所提出的新的加工方法，从目前的研究成果来看，固结磨粒金刚石微粒线锯具有硅粉屑易回收处理、作业环节好、切割表面损伤小、效率高、切片薄、偏厚均匀等优势。

所述固结磨料金刚石微粒线锯的固结方式主要有①树脂结合剂(含金属和非金属芯线)固结，②机械挤压(金属芯线)固结，③钎焊(金属芯线)固结，④电镀电沉积金属(金属芯线)固结等，各固结磨料金刚石微粒线锯具有不同的特点，但缺陷也明显：

①、树脂结合剂固结磨料金刚石微粒线锯，加工表面质量好，但效率不高，并且树脂耐热性差，固结强度较低，线锯线径易磨损，切缝变化大，硅片将可能因厚薄超差而增加后续加工成本。

②、机械挤压固结磨料金刚石微粒线锯，加工效率高，但芯线受到挤压破坏，强度下降而影响寿命，并且加工的表面粗糙度也难以保证。

③钎焊(金属芯线)固结磨料金刚石微粒线锯，加工效率高，但钎焊过程中温度高，破坏了芯线的强度和韧性，并且制造工艺复杂量产难度大。

④电镀电沉积金属(金属芯线)固结磨料金刚石微粒线锯，线径保持性好，加工质量尚不能够尽如人意，并且线锯易断造成切割成本较高。

在国内，上述四大类产品，部分在硅料切方得到应用，但在硅料切片的应用尚未得到普及，其主要原因是的金刚石多线锯采用同一种线丝对硅锭进行一次性切割加工，难以同时满足硅片表面质量、效率、寿命、性价比等指标要求，另外配套的设备性能及加工工艺也不尽完善。

(三)发明内容：

本发明的目的是提供了一种在切割硅片过程中用不同特性的金刚石线锯形成多次切割，满足硅片表面质量、效率、寿命、性价比等指标要求的金刚石线锯装置。

能够实现上述目的的金刚石线锯装置，包括金刚石锯丝，所不同的是沿切割进给方向，在一个切割工作面中，前后至少布置两条金刚石锯丝，或在一个以上相平行的切割工作面中，前后至少布置两组金刚石锯丝，同组中的金刚石锯丝相互平行形成一层切割网面；后一条或后一组金刚石锯丝的直径大于或等于前一条或前一组金刚石锯丝的直径。

所述切割网面是由一条或一条以上的长线金刚石锯丝于一组导线轮上缠绕而形成。

所述一组导线轮至少由两个导轮构成扁“方”形网面，或由三个导轮构成“三角”形网面，也可以由更多导线轮构成“多边”形网面。

按常规四个导线轮于四角设置而构成“方”形线网，所述“方”形线网为二组或二组以上，各组“方”形线网通过组合构成二层或二层以上切割网面。

以二层或三层切割网面为例：

所述两组“方”形线网嵌套成“回”形，或两组“方”形线网按沿切割进给方向前后排布。

所述三组“方”形线网相互嵌套；或由另一组“方”形线网沿切割进给方向排布于嵌套成“回”形的两组线网位置之前、后。

后一条或后一组金刚石锯丝的线径可等于但最好大于前一条或前一组金刚石锯丝的线径，后一条或后一组金刚石锯丝上附着的金刚石磨粒尺寸可等于但最好小于前一条或前一组金刚石锯丝上附着的金刚石磨粒尺寸。

相邻金刚石锯丝或相邻切割网面之间为平行关系，为更好消除金刚石锯丝的前次切割在硅片表面形成的切痕，相邻金刚石锯丝或相邻切割网面之间也可以形成一个夹角。

在硅片强度足够时，相邻金刚石锯丝或相邻切割网面的运行方向可以为同向，但为保持切割的稳定性，相邻金刚石锯丝或相邻切割网面的运行方向最好相反。