一种采用超细钢线切割硅棒的工艺的制作方法【技术领域】，具体涉及一种采用超细钢线切割硅棒的工艺。[0002]现代信息技术和现代电子技术的基础是半导体技术，而硅材料是最重要的半导体材料。目前超过80%的太阳能电池产品需要通过对硅棒进行切割来生产。虽然近年来太阳能电池的生产以及组件的制造的成本都有了可观的下降，线切割的成本仍然很高，占到硅片生产成本的30%。多线切割是一种不影响工件特性的非化学的物理加工方法，通过切割线的高速往复运动，把砂浆带入工件加工区域进行研磨，最终把工件切割成薄片，在整个工艺过程中，主要涉及硅棒粘结、砂浆配置和被加工件、机器参数，砂浆在此起着刀具的作用，从而把硅棒切割成薄片。现有技术中由于钢线等使用规格不同，单位公斤出片率低，耗材使用量大，且切割成本高。
[0003]本发明所要解决的技术问题是提供一种采用超细钢线切割硅棒的工艺，该工艺能持续稳定生产，能有效提高切割硅片的单位公斤出片率，降低耗材使用量，降低切割成本。[0004]本发明的上述技术问题是通过以下技术方案来实现的:一种采用超细钢线切割硅棒的工艺，包括采用多线切割机切割步骤，还含以下步骤: (1)配置砂浆，将碳化硅和切削液按1:0.9^1.2的质量比搅拌混匀配制成砂浆，砂浆的密度为1.6~1.7g/cm3，砂浆的温度为200C~30。。； (2)粘棒根据娃棒的晶向将娃棒粘结； (3)上料把粘结好的硅棒置于多线切割机上，固定，下降到适合切割线切割高度，打开砂浆供给，关闭切割工作舱舱门；
(4)切割预热切割前将砂浆在切割工作舱内充分循环，将切割线以30(T700m/min的速度作往复运行；
(5)切割采用切割线的直径为0.10mm，调节切割线的预加张力为10-?7Ν，线速度为40CT800m/min,切割速度为0.1^0.4mm/min,对娃棒进行切割；
(6)下料切割完毕后，关闭砂浆供给，打开切割工作舱舱门，将切割后的硅片取出，并对切割后的硅片进行后续处理。
[0005]在上述各步骤中:
本发明步骤(1)中的切削液优选采用宁晋精细化工的晶硅切削液。
[0006]本发明步骤(1)中搅拌优选采用机械搅拌方式，搅拌时间为6~12小时。
[0007]本发明步骤(2)中娃棒的边长(娃棒的边长指它的对边长度)小于156mm任意娃棒。
[0008]本发明步骤(2)中根据硅棒的晶向将硅棒进行粘结时，优选采用环氧树脂胶进行粘结。[0009]本发明步骤(2)中采用硅棒粘结胶水粘棒时，采用的环氧树脂胶包括固化剂与环氧树脂胶主胶，二者按照1:0.5^1:1.1比例混合粘结在粘结托上，将粘结托设置在多线切割机夹具上，粘结胶水凝固3飞小时，温度控制20°C~30°C，粘结完成。
[0010]本发明步骤(2)中硅棒粘结时，需要在硅棒下面垫上玻璃垫板，然后将硅棒和玻璃垫板采用粘结剂粘结在粘结托上，所采用的粘结剂为环氧树脂胶，在硅棒相对粘结于粘结托上的相对侧面上粘结有树脂导向条。
[0011]本发明步骤(3)中粘结好的硅棒置于多线切割机上，固定，下降到距离切割线高度优选为f 5mm，打开砂浆供给，关闭切割工作舱舱门。
[0012]本发明步骤(3)中上料时，具体操作步骤可以为:用上料铲车把粘接好的硅棒放入机器内，夹紧固定，下降到适当切合线网的适当高度，选择切割工艺，打开砂浆供给，关闭舱门。
[0013]本发明步骤(4)中，预热时间为5~10min。如果预热过程中钢线线网出现杂物，及时停止预热，剔除杂物。
[0014]本发明步骤(5)中对硅棒进行切割时，调节砂浆的流量优选为6(TllO L/min，温度优选为20~30°C。
[0015]本发明步骤(6)中下料时，硅棒切割完毕后，关闭砂浆供给，打开切割舱门，确认单晶是否切割完全，点动慢速抬升按钮，确认切割线是否夹线；硅棒完全与切割线脱离后，按快速抬升按钮，工作 台复位到原点，将单晶使用下料铲车取下。
[0016]本发明步骤(6)所述后续处理包括对硅片进行去胶、清洗处理。
[0017]本发明所述去胶为将硅片置于脱胶机中，优选在5(T70°C乳酸中浸泡至胶完全被去除。
[0018]本发明所述清洗处理优选为采用硅片清洗剂伴随超声波清洗。
[0019]本发明具有如下优点:
(1)本发明中的切割工艺通过超细钢线、硅棒粘结、砂浆配比、工作台速度等设置，能提高单位硅棒出片率，降低成本，达到切割目的；
(2)本发明使用适当的张力和切割速度，与砂浆配合能获得更好的切割能力，本发明切割工艺能有效提高切割硅片的单位公斤出片率，提高切割能力，降低切割消耗和磨损量，降低切割成本。



[0020]图1为切片硅棒上料安装整体视图，其中I为硅棒，2为砂浆嘴，3为切割线，4为工作台及粘结托结合体，5为主辊。

[0021]下面给出具体实施例，进一步说明本发明是如何实现的。
[0022]实施例1
本实施例主要设备及原材料为:多线切割机型号:NTC产MWM442DM ;原料:156S单晶硅棒，外径200mm,边长156mm,长度330mm,主棍5槽距325Mm。
[0023]目标使用超细0.1Omm (直径)钢线切割硅片的规格为厚度200Mm单晶硅片采用上述设备切割工艺，具体步骤如下:
(1)砂浆配置:将碳化硅进行烘干，烘干温度为60-100?，烘干时间360min以上，本实例采用400min，按照配比计算切削液与碳化硅用量，碳化硅与切削液以质量比1:0.9进行配置，在搅拌桶中进行砂浆配置，搅拌时间为6h，切削液可采用宁晋精细化工的晶硅切削液；
(2)粘棒:硅棒I采用硅棒粘结胶水，硅棒粘结胶水为环氧树脂胶，包括主胶和固化剂，将固化剂与主胶按照1:0.58的体积比例混合粘结在粘结托上，在粘结托和硅棒之间设置玻璃垫板，并在硅棒的对面(即相对于粘结有粘结托的硅棒侧面而言)设置粘结树脂导向条，将硅棒连同玻璃垫板以及粘结托一起固定在多线切割机夹具上，待粘结胶水凝固3飞小时，温度控制20°C~30°C，粘结完成。
[0024](3)上料:用上料铲车把粘接好的硅棒I放入机器内的工作台上，如图1中的工作台及粘结拖结合体4所示，夹紧固定，下降到适当切割线网的高度，上升2_，选择切割工艺，打开砂浆供给，关闭舱门；上料切割和上料安装整体示意图参阅图1 ;
(4)切割预热:切割前砂浆在切割工作舱内进行充分循环，并使用30(T700m/min的速度进行切割线3往复运行；运转10分钟后，打开舱门，观察线网，有无跳线，观察导向轮，张力臂，线轮排线以确定机床处于正常状态；
(5)切割:切割工艺设定，使用直径为0.1Omm的切割线3，在ION的预加张力作用下，线速度540m/min，切割速度0.35、.21mm/min,切割行程根据硅棒实际直径设定，加工时间为10.5h ;砂浆嘴2喷射砂浆100L/min，温度25°C ；
(6)下料:硅棒切割完毕后，关闭砂浆供给，打开切割舱门，确认硅棒是否切割完全，点动慢速抬升按钮，确认是否夹线；硅棒完全与切割线脱离后，按快速抬升按钮，工作台复位到原点，将硅棒使用下料铲车取下，获得厚度为0.2mm的硅片；
(7)去胶:使用脱胶机的去胶方法；将硅片置于脱胶机中，经过喷淋除去表面大部分砂浆，在50°C弱酸性乳酸溶液中浸泡至粘结胶水失效，硅片与玻璃板脱离，
乳酸为无色液体，工业品为无色到浅黄色液体。无气味，具有吸湿性，相对密度
1.2060 (25/40C )，熔点 18。。，沸点 122。。(2kPa)，折射率 nD (20°C ) 1.4392。，能与水、乙醇、甘油混溶，不溶于氯仿、二硫化碳和石油醚。在常压下加热分解，浓缩至50%时，部分变成乳酸酐，因此产品中常含有10%-15%的乳酸酐；
(8)清洗:使用君合清洗剂(常州君合达克罗涂覆工程技术有限公司生产，君合硅片清洗剂，下同)伴随超声清洗的方法，进行硅片表面的清洗。
[0025]使用0.1lmm钢线每公斤8吋硅棒出片51片左右，使用本实施例中的超细钢线每公斤8吋硅棒出片54片左右。
[0026]实施例2
本实施例主要设备及原材料为:多线切割机型号:NTC产PV600多线切割机；原料:多晶娃棒，边长156mm,长度650mm,主棍槽距328μηι。
[0027]目标切割多晶硅片的规格为厚度195Mm，以下是使用直径为0.1Omm切割线进行硅片切割。
[0028]采用上述设备使用超细钢线切割太阳能硅片工艺如下:
(I)砂浆配置:将碳化硅进行烘干，烘干温度为60-100?，烘干时间360min以上，本实例采用400min，按照配比计算切削液与碳化硅用量，碳化硅与切削液以质量比1:1.0进行配置，在搅拌桶中进行砂浆配置，搅拌时间为6h，切削液可采用宁晋精细化工的晶硅切削液；
(2)粘棒:硅棒采用硅棒粘结胶水，硅棒粘结胶水为环氧树脂胶，包括固化剂和主胶，固化剂与主胶按照1:1.1的质量比例混合粘结在粘结托上，在硅棒与粘结托之间采用玻璃垫板连接，并在硅棒的对面(即相对于粘结有粘结托的硅棒侧面而言)设置粘结树脂导向条，将硅棒、玻璃垫板和粘结托一起固定在多线切割机夹具上，粘结胶水凝固3-6小时，温度控制200C~30°C，粘结完成；
(3)上料:用上料铲车把粘接好的硅棒放入机器内，夹紧固定，下降到适当切割线网的高度，上升2mm，选择切割工艺，打开砂浆供给，关闭舱门；上料切割和上料安装整体示意图参阅图1 ;
(4)切割预热:切割前砂浆在切割工作舱内进行充分循环，并使用30(T700m/min的速度进行切割线往复运行；运转10分钟后，打开舱门，观察线网，有无跳线，观察导向轮，张力臂，线轮排线以确定机床处于正常状态；
(5)切割:切割工艺设定，使用直径为0.1Omm切割线，在14N的预加张力作用下，线速度550m/min，切割速度为0.36、.22mm/min,切割行程根据硅棒实际直径设定，加工时间为9.5h ;砂浆嘴喷射砂浆100L/min，温度25度； (6)下料:硅棒切割完毕后，关闭砂浆供给，打开切割舱门，确认硅棒是否切割完全，点动慢速抬升按钮，确认是否夹线；硅棒完全与切割线脱离后，按快速抬升按钮，工作台复位到原点，将硅棒使用下料铲车取下，厚度为195Mm的硅片；
(7)去胶:使用晶硅切削液浸泡的去胶方法；浸泡温度55°C；
(8)清洗:使用君合清洗剂伴随超声清洗的方法，进行硅片表面的清洗。
[0029]实施例3
本实施例主要设备及原材料为:多线切割机型号:NTC产PV800 ；原料:156SR单晶硅棒，主辊槽距327Mm，目标切割硅片的规格为厚度0.2mm,以下是使用直径为0.1Omm切割线进行硅片切割。
[0030]采用上述设备超细钢线切割工艺，具体步骤如下:
(1)砂浆配置:将碳化硅进行烘干，烘干温度为60-100?，烘干时间360min以上，本实例采用400min，按照配比计算切削液与碳化硅用量，碳化硅与切削液以质量比1:1.2进行配置，在搅拌桶中进行砂浆配置，搅拌时间为6h ；
(2)粘棒:粘棒:硅棒采用硅棒粘结胶水，固化剂与胶按照1:0.5比例混合粘结在多线切割机夹具上，粘结胶水凝固:3~6小时，温度控制30°C，粘结完成。粘接剂使用环氧树脂胶，将硅棒粘结到粘结托上，在硅棒与粘结托之间采用玻璃垫板连接，并在硅棒的对面(即相对于粘结有粘结托的硅棒侧面而言)设置粘结树脂导向条；
(3)上料:用上料铲车把粘接好的硅棒放入机器内，夹紧固定，下降到适当切割线网的高度，上升2mm，选择切割工艺，打开砂浆供给，关闭舱门；上料切割和上料安装整体示意图参阅图1 ;
(4)切割预热:切割前砂浆在切割工作舱内进行充分循环，并使用30(T700m/min的速度进行切割线往复运行；运转10分钟后，打开舱门，观察线网，有无跳线，观察导向轮，张力臂，线轮排线以确定机床处于正常状态；
(5)切割:切割工艺设定，使用直径0.1Omm切割线，在14N的预加张力作用下，线速度550m/min，切割速度为0.36、.28mm/min,切割行程根据硅棒实际直径设定，加工时间为19h ;砂浆嘴喷射砂浆100L/min，温度25°C。
[0031](6)下料:硅棒切割完毕后，关闭砂浆供给，打开切割舱门，确认硅棒是否切割完全，点动慢速抬升按钮，确认是否夹线；硅棒完全与切割线脱离后，按快速抬升按钮，工作台复位到原点，将硅棒使用下料铲车取下，厚度为0.2mm的晶体硅片；
(7)去胶:使用脱胶机的去胶方法；浸泡温度70°C；
(8)清洗:使用君合清洗剂伴随超声清洗的方法，进行硅片表面的清洗。
[0032]以上列举具体实施例对本发明进行说明，需要指出的是，上述实施例只用于对本发明作进一步说明，不代表本发明的保护范围，其他人根据本发明的提示做出的非本质的修改和调整，仍属于本发明的保护范围。