硅片切割中切斜问题分析.doc

硅片切割中切斜问题分析任军海 龙峰（英利能源控股有限公司， 保定 071000）摘要： 在硅片切割过程中，经常出现切斜的现象，大大影响硅片合格率。硅片切斜的原因多种多样，本文通过从钢线、导轮、砂浆等不同的方面进行切斜分析。在以后的生产中，可以更好地减少切斜问题的出现。关键词： 硅片切斜 导轮 砂浆 钢线引言目前太阳能行业，硅片的加工是指将硅块切割成一定厚度的硅片。硅块的切割主要以钢线带动砂浆切割为主。砂浆有悬浮液和碳化硅组成。晶体硅的莫氏硬度为6.5，而碳化硅的莫氏硬度为9.5。碳化硅的硬度相比晶体硅大，可以把晶体硅进行磨削切割。在硅片切割加工过程中，出现的切斜问题，极大的影响了硅片的合格率。如何很好地控制硅片切割出现的切斜问题，首先寻找问题根源。本文通过从钢线、导轮、砂浆等不同方面进行分析，提出减少硅片切斜的方法。一、硅片切斜现象 在硅片加工中，需要有钢线、砂浆、导轮参与，同时还要满足钢线高速转动、砂浆不停地流在钢线来完成硅片的切割。具体切割过程：具有一定张力的钢线在导轮的带动下水平高速转动，砂浆不停地流在钢线上，具有粘稠性的悬浮液可以携带碳化硅附着在转动的钢线上。随着硅块的下降，钢线携带碳化硅对硅块进行切割。正常情况下切割后的硅片是均匀薄厚、表面无锯痕。如果在切割过程中，有部分硅片出现掉片现象或是切割结束后观察硅片的两边出现薄厚不均，硅片表面出现明显的锯痕，统称为硅片切斜。硅片切斜表现在钢线上一般为钢线叠加在一起，或是钢线直接跳出原来所在的导轮线槽。二、引起硅片切斜的根本原因钢线在高速切割硅块过程中，需要保持钢线与硅块垂直的位置，一旦钢线出现倾斜，就会直接导致切割的硅片出现切斜问题。引起硅片出现切斜的根本原因就是由于各种因素使得钢线与硅块出现相对的横向移动，造成切割方向的移动。三、硅片切斜带来的危害在硅片切割过程中，钢线在水平方向的受力为牵引力、摩擦力，如果出现切斜的现象，必然引起钢线与硅块的水平位置发生相对的移动。这时钢线在水平方向的受力又增加了一个剪切力，加大了钢线断线的风险。 硅片切割中的切斜部分硅料，大大降低硅片合格率，降低生产效率，增加了硅片加工的成本。四、从不同的方面分析硅片切斜问题1、切割中钢线张力过小 在正常切割硅片过程中，应该保持钢线一定的张力。如：直径为0.13mm的钢线张力设定22-23N;直径为0.12mm的钢线张力设定20-21N。只有钢线保持一定的张力才能在高速转动下，携带砂浆将硅块进行切割。如果出现张力过小,就会使得钢线的牵引力减小，而受到的摩擦力过大。就会引起钢线水平的抖动，引起切斜。一般常见的有以下两种形式：（1）张力臂的气缸漏气，导致钢线的张力过小。（2）钢线在导轮上缠绕时，前后分布不均匀。导致绕线的部分的导轮相向发生移动，进而引起导轮上钢线张力减小，变得松弛。解决方案:使用张力仪测量钢线张力，及时更换气缸；在编织线网时，使得钢线均匀分布在导轮上。2、导轮对硅片切斜的影响 导轮在硅片切割过程中，起着重要的作用。导轮的槽距影响切割硅片的厚度，线槽更是约束钢线的切割方向。导轮方面引起硅片切斜的原因： （1）导轮开的线槽过浅，硅片切割中，钢线容易跳出线槽。 （2）导轮开槽不规范或搬运过程中，对导轮表面进行磕碰。引起导轮线槽不相互平行。 （3）硅片在切割中，有异物进入导轮并引起钢线跳线。解决方案：规范开槽操作，及时更换铣刀；导轮搬运注意保护导轮外表；保持机床卫生，减少异物进入。3、砂浆对硅片切斜的影响 砂浆有悬浮液和碳化硅按照1：1的配比组成，在切割硅片中有着重要的作用。 （1）悬浮液的携砂能力较差在配置砂浆时，悬浮液的密度为1.125kg/l（室温25）如果悬浮液的密度小于1.125kg/l或配置砂浆时的比例过大，会导致悬浮液的携砂能力下降。使得钢线受到的阻力增加，容易产生切斜。 （2）碳化硅切割能力不足 切割前砂浆的密度应该保持在1.620-1.630kg/l，如果密度过低，表面砂浆中碳化硅的比例偏少；使用菱角不锋利的回收碳化硅进行切割。都会引起切割能力不足，易引起切斜现象。 （3）砂浆温度的影响 在切割中，硅块、钢线摩擦产生的热会释放出来，引起砂浆温度的上升。正常砂浆温度控制在23-25，如果温度过高，引起砂浆的密度降低，使得切割能力下降。 （4）砂浆流量的影响 砂浆流量的控制很重要，过大或过小都会对切割产生影响。砂浆流量过大引起钢线的抖动；流量过小，降低硅片的切割能力。一般砂浆流量控制在130-150kg/min。解决方案：正确使用悬浮液和碳化硅的配比，并在使用砂浆过程中注意砂浆温度和流量的控制。结语 通过对硅片出现切斜的原因从不同的方面进行分析，对硅片切斜有更好的理解。在以后工作中可以容易找到硅片切斜的根本所在，并及时解决切斜问题。对于提高硅片合格率、降低硅片加工成本有很大的作用。【参考文献】1钱宏峰,林财兴,赵懿峰.多线切割机加工过程与钢丝振动J.机电工程技术,20