[發(fā)明專利]金剛石線鋸裝置

有效

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• 申請日: 2011-04-29
• 公開（公告）號: CN102225593A
• 公開（公告）日: 2011-10-26
• 發(fā)明（設計）人: 宋京新
• 申請（專利權）人: 桂林創(chuàng)源金剛石有限公司
• 主分類號: B28D5/04
• 分類號: B28D5/04
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司 45107
• 代理人: 廖世傳

(一)技術領域：

本發(fā)明涉及脆硬非金屬材料加工裝置，具體說是一種切割硅錠的金剛石線鋸裝置。

(二)背景技術：

將單晶硅或者多晶硅的固體硅錠切割成硅片是太陽能光伏電池制造的關鍵工藝，硅錠首先被切成方塊，然后被切成很薄的硅片。目前應用最常見、最為成熟的切片設備為多線鋸，多線鋸的工作區(qū)設置一組平行導線輪，鋸絲相互平行纏繞在導線輪上形成一個以一定線速度運行的“口”字形切割線網(wǎng)(如圖1所示)，該切割線網(wǎng)的上、下水平線網(wǎng)面為硅錠切割面，硅錠被固定于切割臺上，切割臺垂直通過上、下水平切割網(wǎng)面，多線鋸邊切割邊向鋸絲供應磨粒懸浮液的游離磨料，使硅錠被切割成硅片。

采用線鋸機的切割方式，相比傳統(tǒng)帶鋸切割、內(nèi)圓鋸片切割，在技術上有了極大的進步，但仍然存在著磨粒懸浮液對切割面上產(chǎn)生的表面裂紋及損傷層深度不易控制、磨粒和硅粉屑分離困難、作業(yè)環(huán)境惡劣、效率較低等問題。

固結磨料金剛石微粒線鋸切割是試圖解決上述問題所提出的新的加工方法，從目前的研究成果來看，固結磨粒金剛石微粒線鋸具有硅粉屑易回收處理、作業(yè)環(huán)節(jié)好、切割表面損傷小、效率高、切片薄、偏厚均勻等優(yōu)勢。

所述固結磨料金剛石微粒線鋸的固結方式主要有①樹脂結合劑(含金屬和非金屬芯線)固結，②機械擠壓(金屬芯線)固結，③釬焊(金屬芯線)固結，④電鍍電沉積金屬(金屬芯線)固結等，各固結磨料金剛石微粒線鋸具有不同的特點，但缺陷也明顯：

①、樹脂結合劑固結磨料金剛石微粒線鋸，加工表面質量好，但效率不高，并且樹脂耐熱性差，固結強度較低，線鋸線徑易磨損，切縫變化大，硅片將可能因厚薄超差而增加后續(xù)加工成本。

②、機械擠壓固結磨料金剛石微粒線鋸，加工效率高，但芯線受到擠壓破壞，強度下降而影響壽命，并且加工的表面粗糙度也難以保證。

③釬焊(金屬芯線)固結磨料金剛石微粒線鋸，加工效率高，但釬焊過程中溫度高，破壞了芯線的強度和韌性，并且制造工藝復雜量產(chǎn)難度大。

④電鍍電沉積金屬(金屬芯線)固結磨料金剛石微粒線鋸，線徑保持性好，加工質量尚不能夠盡如人意，并且線鋸易斷造成切割成本較高。

在國內(nèi)，上述四大類產(chǎn)品，部分在硅料切方得到應用，但在硅料切片的應用尚未得到普及，其主要原因是的金剛石多線鋸采用同一種線絲對硅錠進行一次性切割加工，難以同時滿足硅片表面質量、效率、壽命、性價比等指標要求，另外配套的設備性能及加工工藝也不盡完善。

(三)發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的是提供了一種在切割硅片過程中用不同特性的金剛石線鋸形成多次切割，滿足硅片表面質量、效率、壽命、性價比等指標要求的金剛石線鋸裝置。

能夠實現(xiàn)上述目的的金剛石線鋸裝置，包括金剛石鋸絲，所不同的是沿切割進給方向，在一個切割工作面中，前后至少布置兩條金剛石鋸絲，或在一個以上相平行的切割工作面中，前后至少布置兩組金剛石鋸絲，同組中的金剛石鋸絲相互平行形成一層切割網(wǎng)面；后一條或后一組金剛石鋸絲的直徑大于或等于前一條或前一組金剛石鋸絲的直徑。

所述切割網(wǎng)面是由一條或一條以上的長線金剛石鋸絲于一組導線輪上纏繞而形成。

所述一組導線輪至少由兩個導輪構成扁“方”形網(wǎng)面，或由三個導輪構成“三角”形網(wǎng)面，也可以由更多導線輪構成“多邊”形網(wǎng)面。

按常規(guī)四個導線輪于四角設置而構成“方”形線網(wǎng)，所述“方”形線網(wǎng)為二組或二組以上，各組“方”形線網(wǎng)通過組合構成二層或二層以上切割網(wǎng)面。

以二層或三層切割網(wǎng)面為例：

所述兩組“方”形線網(wǎng)嵌套成“回”形，或兩組“方”形線網(wǎng)按沿切割進給方向前后排布。

所述三組“方”形線網(wǎng)相互嵌套；或由另一組“方”形線網(wǎng)沿切割進給方向排布于嵌套成“回”形的兩組線網(wǎng)位置之前、后。

后一條或后一組金剛石鋸絲的線徑可等于但最好大于前一條或前一組金剛石鋸絲的線徑，后一條或后一組金剛石鋸絲上附著的金剛石磨粒尺寸可等于但最好小于前一條或前一組金剛石鋸絲上附著的金剛石磨粒尺寸。

相鄰金剛石鋸絲或相鄰切割網(wǎng)面之間為平行關系，為更好消除金剛石鋸絲的前次切割在硅片表面形成的切痕，相鄰金剛石鋸絲或相鄰切割網(wǎng)面之間也可以形成一個夾角。

在硅片強度足夠時，相鄰金剛石鋸絲或相鄰切割網(wǎng)面的運行方向可以為同向，但為保持切割的穩(wěn)定性，相鄰金剛石鋸絲或相鄰切割網(wǎng)面的運行方向最好相反。