[发明专利]一种电镀金刚线切割硅片的方法

说明书

本发明提供了一种电镀金刚线切割硅片的方法，包括如下步骤：（1）粘棒，（2）上料，（3）配制冷却液，（4）切割，（5）下料，（6）脱胶、清洗，（7）检测、包装；所述步骤（4）切割：所述切割由切割机架带动硅棒向电镀金刚线网移动，同时主辊带动电镀金刚线网作往复运动实现切割，所述电镀金刚线上金刚石颗粒密度200‑350颗/mm，切割过程中，电镀金刚线的切割张力为6‑16N，电镀金刚线的线速度为1200‑1800m/min，工件切割速度为0.8‑3.5 mm/min，切割液温度为18‑23℃，切割过程中，电镀金刚线采用逐渐递进法或先反向供给后正向供给的方式。采用本发明切割方法能够在2h以内完成对8.4inch、650‑700mm晶体硅棒的顺利切割。

技术领域

本发明涉及多线切割太阳能级硅片的方法，特别是一种电镀金刚线切割硅片的方法。

背景技术

太阳能是一种可再生的清洁能源，其应用领域越来越广泛，光伏发电就是最重要的领域之一，根据光生伏特效应原理，利用太阳能电池将太阳能直接转化为电能。硅片是太阳能电池的重要组成部分，目前硅片的制备工艺几乎都是采用一种多线切割的方法将晶体硅棒切割成所需厚度的硅片。多线切割主要由两大切割组成：(1)游离磨粒切割，即用细丝钢线带动直径为8-20um的SiC浆液，实现对晶体硅的磨削切割，又称砂线切割；(2)固结磨粒切割，即先给细丝钢线上电镀一层直径8-16um或6-12um的金刚石微粒，然后用电镀好的细线切割晶体棒，又称金刚线切割。随着技术的改进，市场需求越来越大，砂线切割效率低，且切割工艺过程中使用的油雾对环境造成严重的污染，因此砂线切割已经逐渐被淘汰。金刚线切割由于切割效率高，成本低，环保压力小而迅速受到市场青睐。然而，采用现有的金刚线及切割工艺，每切割一个工件，所需要的时间为3-4小时，这无论是从企业自身盈利方向，还是从市场需求来看，效率还是不能满足要求。

中国专利文献CN 104476686 B公开了一种使用超高密度金刚石线切割太阳能级硅片的方法，其包括如下步骤：(1)粘棒固定；(2)安装超高密度金刚石线；(3)线切；(4)清洗检测。该专利采用超高密度金刚石线切割太阳能级硅片，提高硅片质量和设备产能，然而该专利切割一个工件需要3小时左右，生产效率低，不能满足市场需求。

中国专利文献CN 106217665 A公开了一种超细钢线切割超薄硅片方法，其包括如下步骤：(1)主轴开槽；(2)粘棒；(3)配置冷却液；(4)切割；(5)下料；(6)脱胶、清洗；(7)检测。该专利采用60um母线金刚线在日本安永TV600最新切片机型上切割，线速1600m/min，主切割速度1.1-1.3mm/min，推算切割时间为2.5小时左右。尽管切割时间有所缩短，但依照本发明观点来看，还是很慢；同时需要指出的是，该机型的各项参数比目前行业主流机型高很多(例如线速度1200m/min低于该机型的1600m/min)，如果按该专利方法在普通机型上应用则切割时间可能会达到3.5小时左右。

目前市场上的电镀金刚线在保证产品品质不受影响的情况下，不能在2小时以内完成对8.4inch、650-700mm长晶体硅棒的顺利切割。主要原因是金刚线切割要缩短时间，就必须要提高切割速度，从而带来很大的线弓，到设备最大行程时(切割结束时)线弓依然较大，进而导致切不透，最终需要通过增加更多新线量供给、更多切割时间才能完成剩余切割，为避免线弓大带来的这种不利，通常的做法就是采用低切割速度或者增加更多的新线供给量。带来结果：延长切割时间，增加了金刚线整体行程，从而增加了断线风险，带来硅片表观质量下降，成本增加，成品率下降。本发明依据对切割机理、线弓形成的新颖观点设计切割方法，所述切割方法是将开始切割、结束切割的切割速度提高为现在的2-3倍，目的是快速形成线弓，以便能够发挥金刚线切割力，这样能够在1.5-2h内完成对8.4inch、650-700mm长硅棒的加工；同时，所述切割方法将冷却液在开始切割时调节到最小或者关掉，待切割到硅棒一定深度后，再调节流量到合适大小开始切割，此方法能够防止刚开始切割时冷却液对金刚线的扰动，导致切割硅片品质差。依照本发明方法能够大幅提高产能，改善品质，降低成本。

发明内容