TW201416159A - 電泳式切割系統及電泳式切割載體製作方法 - Google Patents

Abstract

一種電泳式切割系統及電泳式切割載體製作方法。其中，該電泳式切割系統係應用於基材的切割加工，其包含容置槽、第一電極板、切割載體、第二電極板與傳動單元。該容置槽係儲存具有磨料粒子的懸浮溶液，且該容置槽係施加第一電壓，又該切割載體係施加第二電壓，使得該第一電壓與該第二電壓係在該容置槽形成電場而使得該磨料粒子產生電泳游離，並自該懸浮溶液脫離而附著於該切割載體的表面，用以形成具有該磨料粒子的該切割載體。故本發明係利用電泳沉積之方式將該磨料粒子沉積於該切割載體的表面，而用以降低切割載體切割該基材時所造成的切口損失，以及有效地增加該懸浮溶液中該磨料的使用率。

Description

電泳式切割系統及電泳式切割載體製作方法

本發明係一種電泳式切割系統與電泳式切割載體製作方法，特別是針對具有硬脆材質或高硬度金屬材料的基材進行切割的系統與製作切割載體的方法。

在太陽能產業中，矽晶圓之製造過程基本上係包含長晶(Grown)、去頭尾(Cropping)、開方(S/Bricking)、切割(Sawing)與清洗(Clean)等製程步驟。

其中，利用線鋸進行該切割係為一般常用的方式，且該切割作業在整個矽晶圓形成過程中佔有十分重要的地位，因該線鋸的切割製程將決定矽晶圓於切割後之厚度與表面的品質等因素，而該等因素將更進一步決定該矽晶圓之後續製程的困難度和複雜度。

傳統的線鋸切割主要可區分為游離磨料和固定磨料的二種方式。又，因為游離磨料之方式具有成本低、磨料可回收以及切割出之表面較符合後段太陽能模組之製程等優點，因而使應用游離磨料之方式大量地使用於該線鋸切割作業中。

然而，在習知的該游離磨料之製程當中，其所使用之漿料係為乙二醇(Ethylene Glycol)和碳化矽(SiC)所混 合而成，而通常漿料之黏度和乙二醇之化學成分可能會造成漿料附著於該線鋸上線材表面的厚度不一致，進而造成該線鋸切割的切口損失(Kerf Loss)不同。

有鑑於上述的缺失，如何提出一種有效的系統與方法來解決習知技術的缺點，已是目前重要且極欲解決的課題。

本發明之一目的係提供一種電泳式切割載體製作方法，用以形成切割載體而達到對基材進行切割加工的目的。

本發明之另一目的係提供一種電泳式切割系統，係透過電泳游離沉積方式將磨料附著於可對該基材進行切割的切割載體，而降低在對該基材進行切割時所造成切口損失的目的。

本發明之又一目的係提供上述的該電泳式切割系統，可應用於傳統的游離磨料與固定磨料切割的技術，並可搭配不同的磨料和懸浮液，藉由電場的方式控制該磨料沉積在該切割載體之膜厚，用以達到彈性地與均勻地控制薄膜厚度及提高磨料使用率之目的。

為達到上述目的及其它目的，本發明係提供一種電泳式切割載體製作方法，係形成切割載體以應用於基材 的切割加工，該電泳式加工方法的步驟係包含，步驟(a)，係調和介質、解離劑與結合劑，以形成懸浮溶液；接著步驟(b)，係結合磨料與該懸浮溶液，並在該懸浮溶液與該磨料施加第一電極；在接著步驟(c)，係設置切割載體並在該切割載體施加第二電極，以在該懸浮溶液與該磨料之間形成電場並在該切割載體的鄰近部分產生該磨料的電泳沉積；以及，又在接著步驟(d)，係該磨料之其中一部分附著至該切割載體，以使該切割載體具有該磨料。

為達到上述目的及其它目的，本發明係提供一種電泳式切割系統，係應用於基材的切割加工，該電泳式切割系統包含容置槽、第一電極板、切割載體、第二電極板與傳動單元。其中，該容置槽係形成容置空間，該容置槽係供儲存具有磨料粒子的懸浮溶液；該第一電極板係設置於該容置槽，該第一電極板係具有第一電壓；該切割載體係設置於該容置空間的上方；該第二電極板係與該切割載體電性連接，該第二電極板係於該切割載體形成第二電壓，該第二電壓與該第一電壓的電壓極性相反；以及，該傳動單元，係設置於該容置槽的二側及連接該切割載體，該傳動單元係驅動該切割載體以一位移方向產生移動，用以供該切割載體以該位移方向對該基材進行切割。其中，該第一電極板與該第二電極板係在 該容置空間產生電場，用以對該懸浮溶液中的該磨料粒子產生電泳游離，而讓該磨料粒子之其一部分脫離該懸浮溶液而附著於該切割載體。

與習知技術相較，本發明所提供電泳式切割系統及電泳式切割載體製作方法，係藉由磨料進行電泳游離沉積的方式，使得該磨料係可均勻地分布在可供對基材進行切割的切割載體之表面，並提供對該基材進行低切口損失的切割。

為充分瞭解本發明之目的、特徵及功效，茲藉由下述具體之實施例，並配合所附之圖式，對本發明做一詳細說明，說明如後：參考第一圖，係本發明一實施例之電泳式切割載體製作方法的製作流程圖。於第一圖中，該電泳式切割工作製作方法係藉由電泳沉積(Electrophoresis Phenomenon)的方式，形成切割載體以對基材進行切割加工。

再者，該電泳沉積係為一種電動現象，即在二個電極(正極與負極)所形成的一均勻電場下，具有電性的粒子將受到電場的作用而產生遷移，進而產生電泳現象並沉積於與該粒子之表面電荷相反之電極上。

該電泳式切割工作，其起始之製作步驟S11，係為調和介質、解離劑(Charging Agent)與結合劑(Bonding Agent)以形成懸浮溶液。其中，該介質係為水、醇類、酮類或烷類；該解離劑係氫氧化物、氯化物或胺類；而該結合劑係為水溶性樹脂。此外，在電泳沉積的過程中，由於該懸浮溶液內之成分係改變粒子之表面電荷，因此該懸浮溶液的成分係為主要的關鍵。一般而言，在該懸浮溶液中，用以改變粒子表面電荷的物質係為該解離劑，而該解離劑會於該懸浮溶液中解離出分子，並吸附於粒子表面而造成粒子表面電荷之改變。

接著進行步驟S12，其係將磨料與該懸浮溶液結合，並在該懸浮溶液與該磨料中施加第一電極。其中，該磨料的材質係為碳化矽(SiC)、鑽石(Diamond)、立方碳化硼(B₄C)、氧化鋁(Al₂O₃)或氧化鋯(ZrO₂)等的硬脆材質，亦或者該磨料的材質亦可為氧化物、碳酸鹽類、錳化物或含鐵氧化物等的高硬度金屬。

再接著進行步驟S13，其係為設置切割載體並在該切割載體內施加第二電極，以在該懸浮溶液與該磨料之間形成電場，並在該切割載體的鄰近部分產生該磨料的電泳沉積。同時該第二電極的電極性係與該第一電極的電極性相反，例如該第一電極係為負極以供產生負電壓，而該第二電極則為正極以供產生正電壓。

又接著進行步驟S14，係該磨料之其中一部分將附著至該切割載體，以使得該切割載體具有該磨料。於本步驟中，該磨料係受到該電場的影響而產生電泳游離現象，並進而在該切割載體的表面沉積該磨料。

可一併參考第二圖，於另外一實施例中，在步驟S13與步驟S14之間，更可進一步包含步驟S21，係將該磨料朝該切割載體的表面進行噴塗，以使得該磨料緊密地附著於該切割載體。

回到第一圖，於步驟S12與S13中，該第一電極與該第二電極係選用脈波式供應電壓與直流定電壓之至少其一種方式來進行驅動，以產生在電泳沉積時所需之該電場。

參考第三圖，係本發明一實施例之電泳式切割系統的架構示意圖。於第三圖中，該電泳式切割系統10係應用於基材2的切割加工。於本實施例中，該基材2係以矽晶(Silicon Ingot)22與玻璃層24的組合結構為例說明。

其中，該電泳式切割系統10係包含容置槽12、第一電極板14、切割載體16、第二電極板18與傳動單元20。

一併參考第四圖，係為該容置槽的詳細示意圖。其中，該容置槽12係形成一容置空間122，且該容置槽 12係用於儲存具有磨料粒子124的懸浮溶液126。其中，該懸浮溶液126更包含調和介質、解離劑與結合劑。舉例而言，該介質係為水、醇類、酮類或烷類、該解離劑係為氫氧化物、氯化物或胺類，而該結合劑係為水溶性樹脂；該磨料的材質係為碳化矽(SiC)、鑽石(Diamond)、立方碳化硼(B₄C)、氧化鋁(Al₂O₃)或氧化鋯(ZrO₂)；同時，該磨料的材質係氧化物、碳酸鹽類、錳化物或含鐵氧化物。

該第一電極板14係設置於該容置槽12內，該第一電極板14係具有第一電壓V₁。於本實施例中，該第一電壓V₁係以負電壓為範例來說明。

該切割載體16係設置於該容置空間122的上方。於本實施例中，該切割載體16係以線狀型態為範例來說明。請一併參照第五圖，於另外一實施例中，該切割載體16係亦可為圓狀型態。

回到第三圖，該第二電極板18係與該切割載體16電性連接，又該第二電極板18係於該切割載體16形成第二電壓V₂，且該第二電壓V₂與該第一電壓V₁的電壓極性係相反，亦即，該第二電壓V₂在此係以正電壓為範例來說明。

該傳動單元20係設置於該容置槽12的二側並與該切割載體16連接，該傳動單元20係用於驅動該切割載 體16，使其朝向一位移方向產生移動，以供該切割載體16以該位移方向對該基材2進行切割。

回到第四圖，此外，該第一電極板14與該第二電極板18，會在該容置空間122內產生電場，以對該懸浮溶液126中的該磨料粒子124產生電泳游離，而讓該磨料粒子124之中的一部分，脫離該懸浮溶液126而附著於該切割載體16。

參考第六圖，其係為本發明的另一實施例之電泳式切割系統的架構示意圖。於第六圖中，該電泳式切割系統10’同樣亦被應用於該基材2的切割加工中，且該電泳式切割系統10’除了包含與前述實施例相同的該容置槽12、該第一電極板14、該切割載體16、該第二電極板18與該傳動單元20以外，更包含輔助單元26與控制單元28。

該輔助單元26係鄰近地設置於該切割載體16旁，藉以讓該輔助單元26改變該磨料粒子124的行進方向，而將該磨料粒子124導引至該切割載體16的表面。

該控制單元28係與該傳動單元20連接，該控制單元28係藉著產生直流定電壓與脈波電壓中之至少一者的驅動電壓，以驅動該傳動單元20。舉例而言，該控制單元28係藉由該驅動電壓來控制該傳動單元20，而使得該切割載體16進行移動。

故本發明所提供電泳式切割系統及電泳式切割載體製作方法，其係藉由該磨料進行電泳游離沉積的方式，以使得該磨料可被均勻地分布在可供對基材進行切割的切割載體之表面，以對該基材提供低切口損失的切割作業。

本發明在上文中已以較佳實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，該實施例僅用於描繪本發明，而不應解讀為限制本發明之範圍。應注意的是，舉凡與該實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本發明之範疇內。因此，本發明之保護範圍當以下文之申請專利範圍所界定者為準。

2‧‧‧基材

22‧‧‧矽晶

24‧‧‧玻璃層

10、10’‧‧‧電泳式切割系統

12‧‧‧容置槽

122‧‧‧容置空間

124‧‧‧磨料粒子

126‧‧‧懸浮溶液

14‧‧‧第一電極板

16‧‧‧切割載體

18‧‧‧第二電極板

20‧‧‧傳動單元

26‧‧‧輔助單元

28‧‧‧控制單元

V₁‧‧‧第一電壓

V₂‧‧‧第二電壓

S11~S14‧‧‧方法步驟

S21‧‧‧方法步驟

第一圖係本發明一實施例之電泳式切割載體製作方法的製作流程圖。

第二圖係本發明另一實施例之電泳式切割載體製作方法的製作流程圖。

第三圖係本發明一實施例之電泳式切割系統的架構示意圖。

第四圖係說明第三圖中容置槽的詳細示意圖。

第五圖係說明第三圖中切割載體的另一示意圖。

第六圖係本發明另一實施例之電泳式切割系統的 架構示意圖。

S11~S14‧‧‧方法步驟

Claims (10)

1. 一種電泳式切割載體製作方法，其包含：調和介質、解離劑與結合劑以形成一懸浮溶液；將磨料與該懸浮溶液結合，並在該懸浮溶液與該磨料中施加一第一電極；設置一切割載體並在該切割載體處施加一第二電極；分別對該第一電極與該第二電極施加電能，以在該懸浮溶液與該磨料以及該切割載體之間形成電場；以及在該切割載體上形成該磨料的電泳沉積現象，以使得該磨料之中的至少一部分附著至該切割載體，進而使該切割載體上具有該磨料。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電泳式切割載體製作方法，其中該第一電極與該第二電極，係藉由脈波式供應電壓與直流定電壓之至少其中一者來進行驅動以產生該電場。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電泳式切割載體製作方法，其更包含將該磨料朝該切割載體的表面進行噴塗之步驟，以使得該磨料得以更緊密地附著於該切割載體上。
4. 一種電泳式切割系統，其包含：一容置槽，其係用於形成一容置空間，該容置槽係用於儲存具有磨料粒子的懸浮溶液；一第一電極板，其係設置於該容置槽內，該第一電極 板係具有第一電壓；一切割載體，其係設置於該容置空間的上方；一第二電極板，其係與該切割載體電性連接，該第二電極板會於該切割載體形成第二電壓，該第二電壓與該第一電壓的電壓極性係為相反；以及一傳動單元，其係設置於該容置槽的二側及連接該切割載體，該傳動單元係驅動該切割載體而以一位移方向產生移動，以供該切割載體對一基材進行切割；其中該第一電極板與該第二電極板係會在該容置空間產生電場，以使得該懸浮溶液中的該磨料粒子產生電泳游離，進而讓該磨料粒子之其中至少一部分脫離該懸浮溶液而附著於該切割載體上。
5. 如申請專利範圍第4項所述之電泳式切割系統，更包含有輔助單元，其係鄰近地設置於該切割載體旁，該輔助單元會改變該磨料粒子的行進方向，以將該磨料粒子導引至該切割載體的表面。
6. 如申請專利範圍第4項所述之電泳式切割系統，其更包含一與該傳動單元連接之控制單元，該控制單元會產生直流定電壓與脈波電壓之至少其一者的驅動電壓，以驅動該傳動單元。
7. 如申請專利範圍第4項所述之電泳式切割系統，其中該懸浮溶液包含有調和介質、解離劑與結合劑。
8. 如申請專利範圍第7項所述之電泳式切割系統，其中該介質係為水、醇類、酮類或烷類；該解離劑係氫氧化物、氯化物或胺類；以及該結合劑係為水溶性樹脂。
9. 如申請專利範圍第4項所述之電泳式切割系統，其中該磨料的材質係為碳化矽(SiC)、鑽石(Diamond)、立方碳化硼(B₄C)、氧化鋁(Al₂O₃)或氧化鋯(ZrO₂)等硬質磨料。
10. 如申請專利範圍第4項所述之電泳式切割系統，其中該磨料的材質係氧化物、氮化物、碳酸鹽類、錳化物或有機材料。