一种倒角不合格硅块再利用的加工方法【技术领域】。[0002]目前，整个太阳能制造行业正处在降低成本、革新各环节加工技术以提高产品竞争力的时期，其中硅片切割领域一直是降低成本的重头戏。在该切割制造环节的几个主要工艺加工过程为:先由开方设备通过多线切割把单晶硅棒加工成端面为正方形的长方体硅块，然后再由研磨设备把硅块的棱逐个研磨抛光倒角，最后是粘接工序把加工好的硅块定位粘接在特定托盘上，待胶干后上多线切割机进行切片加工。[0003]但是在单晶硅棒的实际生产环节，由于多线切割过程中浆料断流或者钢线跳槽，偶尔会出现硅块尺寸加工不合格的事故。这类加工异常发生频率并不高，但是一旦发生所造成的硅块损失就很严重。分析这类硅块的特点，出现问题最多的是破方倒角不合格，如图1所示，圆形表示单晶硅棒外圆，直线表示钢线，图1A为正常切割倒角合格的硅块端面，图1B为倒角不合格的硅块端面，由于晶圆的整体偏移，导致端面四个角的尺寸不一致、硅块倒角尺寸不合格。[0004]目前，此类不合格的硅块不能再切割硅片，只能作为回收料直接报废。很显然，这是一种巨大的浪费，并且直接报废处理必然带来制造成本的升高。
[0005]本发明要解决的技术问题是提供一种，该方法可以将倒角不合格的硅块进行再利用，得到尺寸合格的硅片，该方法可大大降低由于倒角不合格造成的原料浪费，提高材料的利用率，且大大降低硅片的制作成本。[0006]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为:一种倒角不合格硅块再利用的加工方法，将不合格硅块的正方形端面的边长记为d，该加工方法包括如下步骤:
第一步、对不合格的硅块沿平行于端面的方向进行切割，得到一系列长方体小硅块，其中，切割长度均为b，且b > d;
第二步、将上述得到的小硅块进行加工得到棱长为d的正方体小硅块，将各小硅块粘接成长条形新硅块，相邻两个小硅块的粘接面为各自所在不合格硅块的侧面；
第三步、将上步得到的长条形新硅块的长边进行滚圆倒角，得到倒角合格且端面大小也合格的长方体单晶棒；
第四步、将合格的长方体单晶棒切割成合格的小硅片。
[0007]所述第一步中切割长度b与端面边长d的关系为:b = 1.1d-L 2d。
[0008]所述第二步中相邻的两个小硅块的粘接面为各自对应的相同的侧面或相对的侧面。
[0009]所述第二步的具体操作步骤为:将切割好的长方体小硅块放置到磨床辅助夹具上，用磨床将小硅块的端面或切割面打磨平整，处理成棱长为b的正方体小硅块。[0010]所述磨床辅助工具包括底座、设于底座上表面的左挡板和右挡板，所述左挡板固定于底座的左端，右挡板在水平螺栓的作用下在底座上表面上移动，螺栓的螺杆位于底座内部，螺栓的尾部与右挡板相连接，螺栓的头部设有控制螺杆旋转的旋转把手。
[0011]在底座的前边沿或后边沿设有起固定作用的横板。
[0012]采用上述技术方案取得的技术进步为:该方法可以将倒角不合格的硅块进行处理后再利用，并且可以切割得到尺寸合格的硅片，该方法可大大降低由于倒角不合格造成的原料浪费，提高材料的利用率，且大大降低硅片成本。该方法思路新颖，处理方式独特却简单，本领域技术人员一看即通，非常适用于大范围推广，并可起到较好的经济效益。



[0013]图1为倒角合格的硅片和不合格硅片的端面切割形状对比示意图；
图2所不为不合格娃片的结构不意图；
图3为图2的左视图；
图4为图2的切割不意图；
图5为正方体小娃块的粘接意图；
图6为磨床辅助夹具的主视图；
图7为图6的俯视图；
图8为磨床辅助夹具的工作状态示意图；
其中，1、左挡板，2、底座，3、旋转把手，4、横板，5、右挡板，6、螺杆，7、磨床砂轮，8、磨床
工作台。

[0014]如图1所示，圆形表示单晶硅棒外圆，直线表示钢线，图1a为正常切割倒角合格的硅棒端面，此时四个倒角相等，弧度都为22，图1b为倒角不合格的硅棒端面，由于硅棒的整体偏移，导致端面四个倒角的尺寸不一致、右下角的倒角弧度为11，为不合格倒角。现有技术中，图1b中所示的切割好的不合格的硅块就只能报废了，这将造成严重的原料浪费，导致合格硅块的成本增加。
[0015]图2所示为不合格硅片的结构示意图，图1所示为从晶棒的端面看去的结构，图2为从晶棒的侧面看去的结构，图3为图2的左视图，在图2和图3中，将不合格的硅块的两个端面记为E、F(即图1中能直接看到的圆形面为E或F)，将端面E的四个倒角按照顺时针顺序记为A、B、C、D，将硅块与开方设备直接接触的面、即除端面外的四个矩形面称为侧面，按照顺时针顺序将四个断面记为H、1、J、K。将端面E、F的边长记为d。
[0016]下面详细论述下本发明的方法。
[0017]一种倒角不合格硅块再利用的加工方法，该方法包括如下步骤:
第一步、沿平行于端面的方向对硅块进行切割，如图4所示，图4为从H面看去的硅块的切割状态，图中两条较粗的线表示切割线，将切割后得到的两个切割面都记为M或N，切割时，H面保留下来的有用长度为切割长度b，b与端面边长的关系为b > d，在实际操作中b的长度应为d的1.1-1.2倍。切割后得到一系列长方体小硅块。
[0018]第二步、将上述得到的长方体小硅块进行加工得到棱长为b的立方体小硅块，因为第一步得到的长方体小硅块的长边(切割之后硅块原来的长边保留的长度b较E、F端面的边长d还是较大，因此在这里也还是称为长边)的长度b是大于端面的边长d的，因此可以通过磨床等工具对切割面M或N进行打磨，将长方体小硅块打磨成棱长为b正方体小硅块。将这些正方体小硅块粘接起来得到以端面的四边连接起来作为长边的长条形新硅块，图5所不为两个正方体小娃块的粘接不意图，相邻两个小娃块的粘接面为各自原来的侧面:各自标号相同或相对的侧面(H、1、J或K)。如图5所示，粘接的结果是将相邻的小硅块中结构相同的倒角连接起来。原来不合格硅块的倒角所在边是硅块的长边，即H、1、J、K四个侧面的长边是硅块的长边。但是粘接之后，H、1、J、K四个面的长边被封到了新硅块的内部，不再作为新硅块的长边出现。很显然，粘接后多个断面M、N被连接起来作为新硅块的侧面，而原来的侧面H、1、J、K则被作为了新硅块的端面。在粘接时，为了保证粘接效果，相邻的两个小硅块的粘接面的标号应该相同或者相对应，即H面对应H面，或H面对应J面。当然也可以标号相邻，即H面对应I面。
[0019]第三步、将上步得到的长条形新硅块的长边进行滚圆倒角，将长边的倒角做成合格的倒角，这样新硅块就可以作为一个合格的单晶硅棒使用了。当然在小硅块的连接处、以及新硅块的两个端面处，即原来不合格倒角的部分，其尺寸还是不合格的，但是除去这些部分，其他部分是合格的。这样最后报废的不合格的晶棒的量要远小于原有的报废量，大大较少了原料的浪费，降低了硅片成本。
[0020]第四步、将第三步得到的单晶硅帮放进线锯进行切割，得到合格的单晶硅片。
[0021]在本方法的第二步中，需要将长方体小硅块打磨成正方体小硅块，这里就需要由磨床辅助夹具来实现。如图6和7所示,磨床辅助工具包括底座2、设于底座2上表面的左挡板I和右挡板5，所述左挡板I固定于底座2的左端，右挡板5在水平螺栓的作用下在底座2上表面上移动，螺栓的螺杆6位于底座2内部，螺栓的尾部与右挡板5相连接，螺栓的头部设有控制螺杆6旋转的旋转把手3。
[0022]优选的技术方案为:在底座2的前边沿或后边沿设有起固定作用的横板4。
[0023]磨床辅助夹具中底座2的上表面、左挡板I和右挡板5的相对面以及横板4的内侧面为夹具的基准面，基准面与长方体小硅块的原有的侧面或端面相接触。
[0024]该夹具的使用方法为:首先调整磨床辅助夹具的位置，令底座2与与磨床工作台8的基准面平行，横板4与磨床工作台8的基准面垂直。调整好位置后，将长方体小硅块放置到夹具上，放置时，令小硅块的侧面处于竖直状态，即H、1、J或K面与左挡板I和右挡板5的相对面以及横板4的内侧面相接触，或者令切割面M或N与底座2的上表面相接触。调整好相对位置关系后，通过旋转把手3移动右挡板5，将长方体小硅块固定在左右挡板与横板4之间，保证其在加工过程中不能随意移动，保证加工精度。固定好之后，利用磨床砂轮7开始对端面E或F进行打磨，如图8所示，边打磨边用卡尺测量切割面与端面之间的距离，直至其与端面的边长相等，即小硅块变为正方体。
[0025]当然在打磨时，也可以对切割面进行打磨，只要能加工成正方体即可。
[0026]本发明中的磨床辅助夹具实质上是一种专用工装，类似于一种台钳，其结构可以在合理范围内进行改进。
[0027]利用本发明的方法可以充分利用开方后倒角尺寸不合格的报废硅棒，将此类硅棒切割、打磨、粘贴后可以形成可加工出满足线锯切割条件的单晶硅棒，这样可以大大减少材料的浪费，显著降低硅片车间的生产成本，也避免了能源的浪费。该方法思路新颖，处理方式独特却简单，本领域技术人员一看即通，实现起来也很简单，非常适用于大范围推广，并可起到较好的经济效益。