專利名稱：硅片加工裝置與方法
技術領域：
本發明涉及多線切割太陽能硅片切割技術領域，特別是涉及一種硅片加工裝置及方法。
背景技術：
光伏發電主要是通過光生伏特效應原理將光能轉化為電能的新技術。光伏技術是人類進一步利用太陽能資源的一種新思路，它的發展極大的方便了人類的生活。光伏產業的基礎是硅材料工業，硅單晶材料是半導體工業的基礎，材料加工又是基礎之基礎。硅片的制作主要是通過SiC(碳化硅)游離磨料的線切割來實現的，硅錠切片作為光伏技術中最基本的工序，它對以后的工序(外延、氧化、擴散、腐蝕、鈍化、光刻等)有至關重要的作用。在硅片加工的過程中，必須達到以后工序所要求的平坦度、平行度、彎曲度、翹曲度，必須最大限度地減少雜質微粒，為以后工序的進行打下基礎。因此，SiC游離磨料線切割技術在光伏產業的發展中占有舉足輕重的作用。線切割技術是新興的硅晶片的加工工藝，在硅片加工領域逐漸取代內切圓切割。 它適用于加工大直徑、超薄片、大批量硅晶片的生產。多線切割過程中金屬線左右方向迅速移動，硅錠則配合金屬線移動速度由上至下緩慢移動。游離磨料直徑為5 30μπι，在高速運轉的鋼絲帶動下，以滾動、嵌入和刮擦的形式作用在硅晶棒上，完成切割。多線切割機為單線往復式切割，包括其特有的垂直平衡滑動系統、弧形搖擺切割系統，砂漿噴嘴半浸入系統和線輪半同步遞減可變速系統等，保證了硅片加工過程的穩定性。在太陽能級硅片的線切割加工過程中，線切割能力不足往往導致線痕、崩邊等不良品出現，嚴重時導致斷線，大大的制約了游離磨料線切割技術的發展。長期以來人們試圖通過增加砂漿用量，降低切割臺速，更改切割鋼線直徑等方法來解決線切割能力不足的問題。研究領域涉及到硅片線切割過程中的各個環節，此類改善研究取得了一定的成效，但是改善成本較高，并且不可控因子始終存在，改善性價比較低。
發明內容
基于此，有必要針對切割能力不足問題，提供一種提高硅片加工線鋸切割能力的硅片加工裝置。一種硅片加工裝置，其包括兩個平行設置的主輥、纏繞在所述兩個主輥外圓周的若干鋼線形成的線網、固定在線網上側并朝向線網方向進給的工作臺及安裝于所述主輥附近的砂漿機構，所述砂漿機構包括給線網噴射砂漿的噴嘴，所述硅片加工裝置還包括設置于噴嘴下方的砂漿滯留機構，所述砂漿滯留機構設置有接受噴嘴噴射出的砂漿的收容腔， 所述鋼線穿過所述收容腔。在其中一個實施例中，所述砂漿滯留機構為中空槽型結構，具有沿所述工作臺進給方向設置的兩側壁，所述兩側壁分別設置有供鋼線穿過但未接觸到砂漿滯留機構的縫隙。
在其中一個實施例中，所述砂漿滯留機構沿垂直于所述工作臺進給方向的寬度大于所述噴嘴噴出的砂漿簾的寬度。在其中一個實施例中，所述縫隙包括遠離主輥的第一縫隙及靠近主輥的第二縫隙，其中所述第一縫隙的寬度大于等于所述第二縫隙的寬度，所述第二縫隙的寬度大于所述工作臺進給時在所述鋼線上形成的線弓的最大值。在其中一個實施例中，所述第一縫隙的寬度大于第二縫隙寬度，所述第一縫隙沿所述工作臺進給方向上的下邊界低于第二縫隙的下邊界。在其中一個實施例中，所述砂漿滯留機構包括底板，所述兩側壁安裝于所述底板兩側，所述側壁的底端設置有凹型槽，所述底板對應設置有凸型肋，所述凹型槽和凸型肋相卡接。在其中一個實施例中，所述砂漿滯留機構采用硬性材質，所述硬性材質選用金屬、 塑料及玻璃中的一種或多種。在其中一個實施例中，所述工作臺上安裝有硅錠，所述砂漿滯留機構在切割硅錠時與硅錠的距離為8-10mm。此外，還提供一種硅片加工方法，在平行設置的兩個主輥之間布置切割硅片的若干鋼線并形成線網，固定在工件臺上的硅錠朝向線網方向進給，在所述兩個主輥的附近分別安裝砂漿機構，用砂漿機構的噴嘴給線網噴射砂漿，在所述噴嘴下方設置接受噴嘴噴射出的砂漿的砂漿滯留機構，切割硅錠的過程中，所述鋼線浸在所述砂漿滯留機構中的砂漿之中。在其中一個實施例中，所述砂漿滯留機構為中空槽型結構，具有包括沿所述工作臺進給方向設置的兩側壁，所述兩側壁分別設置有供鋼線穿過但未接觸到砂漿滯留機構的縫隙。上述硅片加工裝置及方法，通過在噴嘴下方設置砂漿滯留裝置，所述砂漿滯留裝置接受噴嘴噴出的砂漿，并使鋼線浸在砂漿滯留裝置中的砂漿中，以增加鋼線的攜砂量，并提高硅片加工的線鋸切割能力。
圖I為本實施方式硅片加工的裝置的結構示意圖；圖2為本實施方式砂漿滯留機構的分解示意圖；圖3為本實施方式砂漿滯留機構的側視圖。
具體實施例方式請參圖I至圖3，一種硅片加工裝置100，其包括兩個平行設置的主輥110、纏繞在兩個主輥110外圓周的若干鋼線121形成的線網120、固定在線網120上側并朝向線網120 方向進給的工作臺130及安裝于主輥110附近的砂漿機構140。砂漿機構140包括給線網 120噴射砂漿150的噴嘴141。硅片加工裝置100還包括設置于噴嘴141下方的砂漿滯留機構160，砂漿滯留機構160設置有接受噴嘴141噴射出的砂漿150的收容腔161，鋼線121 穿過收容腔161。噴嘴141噴出的砂漿150灌滿收容腔161，而鋼線121穿過收容腔161可使鋼線121在切割時，鋼線121浸在砂漿滯留機構160中的砂漿中，以增加鋼線121的攜砂量，并提高硅片加工的線鋸切割能力。工作臺130上安裝有硅錠170，工作臺130進給時帶動硅錠170進給，使鋼線121切割硅錠170。一個具體的實施方式中，砂漿滯留機構160為中空槽型結構，并包括沿工作臺130 進給方向x(也即硅錠170進給方向)設置的兩側壁162。兩側壁162分別設置有供鋼線 121穿過但未接觸到砂漿滯留機構的縫隙163，以保證砂漿150能滯留在鋼線121上且防止干涉線網接地報警裝置(未圖示)。縫隙163包括遠離主輥110的第一縫隙1631及靠近主輥110的第二縫隙1632，其中第一縫隙1631的寬度大于等于第二縫隙1632的寬度，并且第二縫隙1632的寬度大于工作臺130進給時鋼線121上形成的線弓(安裝于工作臺130上的硅錠170在進給時會迫使鋼線121向進給方向X有小量變形而形成線弓，一般線弓為2-3mm,最大不超過5mm)的最大值。從而保證鋼線順利通過第一縫隙1631和第二縫隙1632且不會與砂漿滯留機構160接觸。一個具體的實施方式中，當第一縫隙1631的寬度大于第二縫隙1632的寬度時，第一縫隙1631沿工作臺130進給方向X上的下邊界低于第二縫隙1632的下邊界。也是為保證鋼線順利通過第一縫隙1631和第二縫隙1632且不會與砂漿滯留機構160接觸。砂漿滯留機構160沿垂直于工作臺130進給方向X的寬度大于噴嘴141噴出的砂漿簾的寬度，以保證砂漿噴嘴141噴出的砂漿150均能內置于砂漿滯留機構160內。砂漿機構140包括支架142及固定于支架的噴嘴141。砂漿滯留機構160可固定于線網120下的任何可以固定的位置，但都不會與線網及接地報警裝置相干涉，最方便的裝配位置為安裝于砂漿機構140的支架142上。一個優選的實施方式中，砂漿滯留機構160 為矩形槽體狀，其包括底板164及安裝于底板164兩側的兩側壁162。側壁162的底端設置有凹型槽(未圖示)，底板164對應設置有凸型肋(未圖示)，凹型槽和凸型肋相卡接，以將側壁162牢固安裝于底板164，以便于安裝、拆卸及清洗。砂漿滯留機構160采用硬性材質，硬性材質選用金屬、塑料及玻璃中的一種或多種。砂漿滯留機構160在切割硅錠170時與硅錠170的距離為8-10mm，以保證在切割時鋼線121滯留有足夠的砂漿150，而不會與硅錠170接觸。本實施方式還提供了一種硅片加工方法，在平行設置的兩個主輥110之間布置切割硅片的若干鋼線121并形成線網120，固定在工件臺130上的硅錠170朝向線網120方向進給，在兩個主輥110的附近分別安裝砂漿機構140，用砂漿機構140的噴嘴141給線網 120噴射砂漿150，在噴嘴141下方設置接受噴嘴141噴射出的砂漿的砂漿滯留機構160，切割硅錠170的過程中，鋼線121浸在砂漿滯留機構160中的砂漿之中，以增加鋼線121的攜砂量，并提高硅片加工的線鋸切割能力。砂漿滯留機構160的特征在前面已有詳細描述，這里不再贅述。本硅片加工裝置及方法主要針對目前主流硅片加工技術游離磨料線鋸切割過程中，鋼線攜砂量不足產生的切割力不足進行改善。砂漿在沒有砂漿滯留機構160的情況下， 切割鋼線以13m/s的高速運動，砂漿以130kg/min的流量沖擊線網，約有50%的砂漿因為重力作用從線網脫落，參加切割的砂漿較少，導致加工硅片出現大量的線痕、崩邊等不良。而使用本硅片加工裝置及方法可改善如下幾點I、砂漿滯留機構160形狀不受限制，只要可延長砂漿滯留于線網時間增加鋼線攜砂量即可。2、砂漿滯留槽裝置160可由多部分組成而成，其目的在于便于安裝、拆卸及清洗。3、砂漿滯留槽裝置160在兩側壁162留有縫隙163供鋼線穿過，其靠近主輥110 側空隙垂直距離須大于線弓最大值，以防止干涉線網接地報警裝置。4、砂漿滯留機構160的設計，其主要功能是，要使能延長滯留在線網上的時間，擴大砂漿與鋼線的接觸面積，增加鋼線對砂漿的裝載量，進而有效提升切割力。以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
權利要求
1.一種硅片加工裝置，其包括兩個平行設置的主輥、纏繞在所述兩個主輥外圓周的若干鋼線形成的線網、固定在線網上側并朝向線網方向進給的工作臺及安裝于所述主輥附近的砂漿機構，所述砂漿機構包括給線網噴射砂漿的噴嘴，其特征在于，所述硅片加工裝置還包括設置于噴嘴下方的砂漿滯留機構，所述砂漿滯留機構設置有接受噴嘴噴射出的砂漿的收容腔，所述鋼線穿過所述收容腔。
2.根據權利要求I所述的硅片加工裝置，其特征在于，所述砂漿滯留機構為中空槽型結構，具有沿所述工作臺進給方向設置的兩側壁，所述兩側壁分別設置有供鋼線穿過但未接觸到砂漿滯留機構的縫隙。
3.根據權利要求2所述的硅片加工裝置，其特征在于，所述砂漿滯留機構沿垂直于所述工作臺進給方向的寬度大于所述噴嘴噴出的砂漿簾的寬度。
4.根據權利要求2所述的硅片加工裝置，其特征在于，所述縫隙包括遠離主輥的第一縫隙及靠近主輥的第二縫隙，其中所述第一縫隙的寬度大于等于所述第二縫隙的寬度，所述第二縫隙的寬度大于所述工作臺進給時在所述鋼線上形成的線弓的最大值。
5.根據權利要求4所述的硅片加工裝置，其特征在于，所述第一縫隙的寬度大于第二縫隙寬度，所述第一縫隙沿所述工作臺進給方向上的下邊界低于第二縫隙的下邊界。
6.根據權利要求2所述的硅片加工裝置，其特征在于，所述砂漿滯留機構包括底板，所述兩側壁安裝于所述底板兩側，所述側壁的底端設置有凹型槽，所述底板對應設置有凸型肋，所述凹型槽和凸型肋相卡接。
7.根據權利要求I所述的硅片加工裝置，其特征在于，所述砂漿滯留機構采用硬性材質，所述硬性材質選用金屬、塑料及玻璃中的一種或多種。
8.根據權利要求I所述的硅片加工裝置，其特征在于，所述工作臺上安裝有硅錠，所述砂漿滯留機構在切割硅錠時與硅錠的距離為8-10mm。
9.一種硅片加工方法，在平行設置的兩個主輥之間布置切割硅片的若干鋼線并形成線網，固定在工件臺上的硅錠朝向線網方向進給，在所述兩個主輥的附近分別安裝砂漿機構， 用砂漿機構的噴嘴給線網噴射砂漿，其特征在于，在所述噴嘴下方設置接受噴嘴噴射出的砂漿的砂漿滯留機構，切割硅錠的過程中，所述鋼線浸在所述砂漿滯留機構中的砂漿之中。
10.根據權利要求9所述的硅片加工方法，其特征在于，所述砂漿滯留機構為中空槽型結構，具有包括沿所述工作臺進給方向設置的兩側壁，所述兩側壁分別設置有供鋼線穿過但未接觸到砂漿滯留機構的縫隙。
全文摘要
一種硅片加工裝置，其包括兩個平行設置的主輥、纏繞在所述兩個主輥外圓周的若干鋼線形成的線網、固定在線網上側并朝向線網方向進給的工作臺及安裝于所述主輥附近的砂漿機構，所述砂漿機構包括給線網噴射砂漿的噴嘴，所述硅片加工裝置還包括設置于噴嘴下方的砂漿滯留機構，所述砂漿滯留機構設置有接受噴嘴噴射出的砂漿的收容腔，所述鋼線穿過所述收容腔。本發明還提供硅片加工方法，在所述噴嘴下方設置砂漿滯留機構，并使鋼線穿過所述砂漿滯留機構，以增加鋼線的攜砂量，并提高硅片加工的線鋸切割能力。
文檔編號B28D7/00GK102601877SQ201210092940
公開日2012年7月25日 申請日期2012年4月1日 優先權日2012年4月1日
發明者孫守振 申請人:蘇州協鑫光伏科技有限公司