CN103434030A - 一种破方机切割硅锭的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种破方机切割硅锭的方法,包括以下步骤:选取F360的石英砂,采用奥克原液,设定浆料温度为18-22℃,浆料的密度为1.635-1.660之间,选定0.3mm线径的结构线,使用90N的张力切割;起刀段时以第一预设速度起刀并逐渐提高到第二预设速度,工作段时以第三预设速度切割,结束段从第三预设速度逐渐降至第四预设速度,且第一预设速度低于第二预设速度,第三预设速度为满速且高于第四预设速度。本发明将机床的切割的过程分为三段,起刀段以第一预设速度低速切割,工作段以第三预设速度高速切割,结束段降至第四预设速度,切割参数的更改在工作段提高了切割速度,缩短了硅锭的加工时间,提高了设备的利用率。

Description

一种破方机切割硅锭的方法
技术领域
本发明涉及半导体加工技术领域,更具体地说,涉及一种破方机切割硅锭的方法。
背景技术
硅是一种非常重要的半导体材料,在二极管、发光器件、太阳能电池等领域广泛使用。在快速发展的光伏行业中,高效率和低成本一直是两个主要竞争点,而晶体硅作为当前主要的太阳能电池材料,凭借其电池的高效稳定一直占据着绝对的优势。
由于生产出来的硅锭是大尺寸的硅块,为了使后续的加工方便同时得到规定尺寸的硅块需要对大尺寸的硅锭进行切割,破方机就是将大尺寸的硅锭切割成规定尺寸硅块的设备,其切割原理为利用结构线通过导向装置排列成为一个网状结构,通过电机带动线网高速往复运转,携带砂浆缓慢下降对硅锭进行磨削加工。
现有的破方机用钢线带动切削液的方式是:使用0.25mm线径切割速度一般控制在700-750um/min之间,为匀速线性切割,加工时间约7.5H;使用0.30mm线径切割速度一般控制在1200-1400um/min之间,加工时间约为4.5-5H之间。由数据可知,使用这种结构线携带砂浆切割的方法整体的速度太慢,硅锭的加工周期长,影响设备产能的发挥。
综上所述,如何提供一种破方机切割硅锭的方法,以提高切割速度缩短硅锭的加工周期,从而实现设备的高利用率,成为目前本领域的技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种破方机切割硅锭的方法,以提高切割速度缩短硅锭的加工周期,从而提高设备的利用率。
为了达到上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种破方机切割硅锭的方法,包括以下步骤:
1)设定参数,选取颗粒度为F360的石英砂,采用奥克原液,设定浆料温度为18-22℃,浆料的密度为1.635-1.660之间,选定0.3mm线径的结构线,使用90N的张力进行切割;
2)对硅锭进行切割,起刀段时工作台以第一预设速度起刀并逐渐提高到第二预设速度,工作段时工作台以第三预设速度切割,结束段工作台从第三预设速度逐渐降至第四预设速度,其中,第一预设速度低于第二预设速度,第三预设速度为满速且高于第四预设速度。
优选地,上述的破方机切割硅锭的方法中,所述步骤1)中的浆料的温度为20℃。
优选地,上述的破方机切割硅锭的方法中,所述步骤2)中,所述起刀段为硅锭的初始端面到硅锭的25%处,所述第一预设速度为1320um/min,所述第二预设速度为2000um/min;所述工作段为硅锭的25%处到80%处,所述第三预设速度为2000um/min;所述结束段为硅锭的80%处到硅锭的结束端面,所述第四预设速度为1800um/min。
优选地,上述的破方机切割硅锭的方法中,所述步骤2)中,所述起刀段为硅锭的初始端面到硅锭的15%处,所述第一预设速度为1750um/min,所述第二预设速度为1750um/min;所述工作段为硅锭的30%处到90%处,所述第三预设速度为2500um/min;所述结束段为硅锭的90%处硅锭的结束端面,所述第四预设速度为2000um/min。
从上述的技术方案可以看出,本发明提供的一种破方机切割硅锭的方法,首先设定破方机的参数,其中选取F360的石英砂,采用奥克原液,设定浆料温度为18-22℃,浆料的密度为1.635-1.660之间,选定0.3mm线径的结构线,使用90N的张力进行切割,然后以预设的速度对硅锭进行切割,起刀段时工作台以第一预设速度起刀并逐渐提高到第二预设速度,到达工作段时工作台以第三预设速度切割,结束段工作台从第三预设速度逐渐降至第四预设速度,其中,第一预设速度低于第二预设速度,第三预设速度为满速且高于第四预设速度。本发明不需要更改机床硬件无需设备投资,通过将机床的切割的过程分为三段,并以不同的速度切割起刀段以第一预设速度低速切割,工作段以第三预设速度高速切割,减少了切割时间,结束段降至第四预设速度,切割工艺参数的更改在工作段提高了切割速度,有效缩短了硅锭的加工时间,从而提高了设备的利用率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的破方机切割硅锭的方法的流程图。
具体实施方式
本发明提供了一种破方机切割硅锭的方法,以提高切割速度缩短硅锭的加工周期,从而提高设备的利用率。
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参考附图1,图1为本发明实施例提供的破方机切割硅锭的方法的流程图。
本发明提供了一种破方机切割硅锭的方法,与现有的结构线携带砂浆切割的方法相比,现有的切割速度一般控制在1200-1400um/min之间且是匀速切割,切割速度慢导致硅锭的加工时间长,影响设备产能的发挥,而本发明在不更改机床硬件无需设备投资的条件下,通过切割工艺参数的更改达到提高切割速度的目的,具体的步骤:
S1:设定参数,选取颗粒度为F360的石英砂,采用奥克原液,设定浆料温度为18-22℃,浆料的密度为1.635-1.660之间,选定0.3mm线径的结构线,使用90N的张力进行切割;
若想提高切割速度要求结构线携带的砂浆的研磨颗粒的切割能力尽可能强,通过选型确定使用颗粒度为F360的石英砂,悬浮液采用奥克原液;为了增强结构线的携砂量将浆料温度设定为18-22℃之间,浆料的密度为1.635-1.660之间;高速切割时由于工作台速度快,线弓大对结构线的强度要求很大,通过选型最终确定使用0.30mm线径的结构线;在考虑到设备原因及对机床外套、导轮的磨损受力的影响最终确定使用90N的张力进行切割。
S2:对硅锭进行切割,起刀段时工作台以第一预设速度起刀并逐渐提高到第二预设速度,工作段时工作台以第三预设速度切割,结束段工作台从第三预设速度逐渐降至第四预设速度。
为了使切割后的硅锭的外观良好,需要工作台稳定切割,在起刀段时以第一预设速度起刀并逐渐提高到第二预设速度,切割一定长度后,进入工作段;在工作段,工作台以第三预设速度切割,切割到接近结束位置时进入结束段;在结束段时,工作台从第三预设速度逐渐降至第四预设速度,并将硅锭切透,完成破方机的切割工作。
由于浆料的温度在20度时,结构线的携砂量最大,因此,本发明提供的破方机切割方法中优选地将浆料的温度设定为20度。
本发明提供的具体实施例一中的预设速度为2000um/min,使用F360和奥克原液浆料更新300L后切割前密度为1.641KG/L且砂浆的温度为20度,并且浆料的流量设定为160KG/min,用0.30mm的结构线进行切割。在起刀段时,工作台以第一预设速度1320um/min起刀,切割到硅锭的25%处时速度逐渐上升至2000um/min,并以2000um/min的速度进入工作段;在工作段时,工作台以2000um/min匀速对硅锭进行切割,直至切割到硅锭的时进入结束段;在结束段时,从硅锭的80%处到硅锭的结束面,工作台的速度从2000um/min逐渐降低到1800um/min,将硅锭切透完成对硅锭的切割。其中,线速为15m/s,回线70%,前走线300。本锯在切割过程中运转良好线弓平稳,浆料电机运转平稳,浆料的温度恒定,且切割后的硅锭的外观良好。
本发明提供的具体实施例二中,设置的预设速度为2500um/min,切割400KG的硅锭,使用F360和奥克原液浆料更新300L后添加F360石英砂使密度为1.660KG/L,砂浆的温度设定为20度,并且浆料的流量设定为160KG/min,用0.30mm的结构线进行切割。在起刀段时,工作台以1750um/min起刀,并以1750um/min匀速切割至硅锭的15%处;在工作段时,从硅锭的30%处到90%处,工作台以2500um/min的速度对硅锭进行匀速切割;在结束段,从硅锭的90%处到硅锭的结束端面,工作台的速度从2500um/min逐渐降低至2000um/min,将硅锭切透,完成了对硅锭的切割;在硅锭的15%处到硅锭的30%处,工作台的速度从1750um/min逐渐上升至2500um/min。其中,线速为14.5m/s,回线75%前走线400。本锯切割过程机床运转较平稳,热机6分钟后切透,切割后的硅锭外观较好无明显异常,硅锭***锯痕不太明显,抛光效果好。
本发明提供的具体实施例三中,设置的预设速度为3000um/min,切割270KG硅锭,使用F360和奥克原液浆料更新300L后,密度为1.635KG/L,温度为20度,用用0.30mm的结构线进行切割。在起刀段时,工作台以2100um/min起刀,并以2100um/min匀速切割至硅锭的15%处;在工作段时,从硅锭的30%处到90%处,工作台以3000um/min的速度对硅锭进行匀速切割;在结束段,从硅锭的90%处到硅锭的结束端面,工作台的速度从3000um/min逐渐降低至2400um/min,将硅锭切透完成了对硅锭的切割;在硅锭的15%处到硅锭的30%处,工作台的速度从2100um/min逐渐上升至3000um/min。其中,线速为15m/s,回线75%前走线450。本锯切割过程机床运转功率正常但是中途出现停机现象,硅锭的也没出现尺寸不合格现象。
本发明不需要更改机床硬件无需设备投资,通过将机床的切割的过程分为三段,并以不同的速度切割起刀段以第一预设速度低速切割,工作段以第三预设速度高速切割,减少了切割时间,结束段降至第四预设速度,切割工艺参数的更改在工作段提高了切割速度,有效缩短了硅锭的加工时间,从而提高了设备的利用率。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种破方机切割硅锭的方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)设定参数,选取颗粒度为F360的石英砂,采用奥克原液,设定浆料温度为18-22℃,浆料的密度为1.635-1.660之间,选定0.3mm线径的结构线,使用90N的张力进行切割;
2)对硅锭进行切割,起刀段时工作台以第一预设速度起刀并逐渐提高到第二预设速度,工作段时工作台以第三预设速度切割,结束段工作台从第三预设速度逐渐降至第四预设速度,其中,第一预设速度低于第二预设速度,第三预设速度为满速且高于第四预设速度。
2.根据权利要求1所述的破方机切割硅锭的方法,其特征在于,所述步骤1)中的浆料的温度为20℃。
3.根据权利要求2所述的破方机切割硅锭的方法,其特征在于,所述步骤2)中,所述起刀段为硅锭的初始端面到硅锭的25%处,所述第一预设速度为1320um/min,所述第二预设速度为2000um/min;所述工作段为硅锭的25%处到80%处,所述第三预设速度为2000um/min;所述结束段为硅锭的80%处到硅锭的结束端面,所述第四预设速度为1800um/min。
4.根据权利要求2所述的破方机切割硅锭的方法,其特征在于,所述步骤2)中,所述起刀段为硅锭的初始端面到硅锭的15%处,所述第一预设速度为1750um/min,所述第二预设速度为1750um/min;所述工作段为硅锭的30%处到90%处,所述第三预设速度为2500um/min;所述结束段为硅锭的90%处到硅锭的结束端面,所述第四预设速度为2000um/min。
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