[發明專利]一種對晶體硅棒進行切割的方法及其切割裝置

有效

• 申請號: 201610315596.3
• 申請日: 2016-05-14
• 公開（公告）號: CN105835246B
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發明（設計）人: 劉朝軒;王晨光;邵瑋
• 申請（專利權）人: 洛陽金諾機械工程有限公司
• 主分類號: B28D5/04
• 分類號: B28D5/04;B28D7/02;B28D7/04;B28D7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

【技術領域】

本發明涉及人工晶體加工領域，具體說涉及一種對晶體硅棒進行切割的方法及其切割裝置。

【背景技術】

鑄造多晶硅目前已成功取代直拉單晶硅成為主要的太陽能電池材料。而鑄造多晶硅錠原料的底部和頂部都存在低少子壽命區域。少子壽命是半導體材料和器件的重要參數，它直接反映了材料的質量和制成器件的特性。而鑄造多晶硅材料中高密度的雜質、結晶學缺陷以及少子壽命又是影響其太陽能電池轉換效率的重要因素。由于硅錠原料中間部分少子壽命值較高、密度較低且分布均勻，而底部和頂部存在缺陷、密度較高，為了提高產品的質量，一般要對硅錠原料的兩端進行切割，而切割位置通常需要通過少子壽命測試儀來檢測確定。目前，晶體切割已成為人工晶體加工領域中廣泛使用的技術。

現有技術中常用的切割裝置為臥式鋸床和立式鋸床，兩種鋸床均安裝電鍍金剛石鋸帶。臥式鋸床可單根或多根同時加工，立式鋸床一般單根加工。根據檢測結果，首先在晶棒兩端把要截掉的部分依靠人工畫線來做出標記，切割時通過人工肉眼觀察，使標記線與切割刀刃的位置重合。

就切割技術而言，鋸帶是切割單晶硅棒的主要工具。鋸帶一般被安裝在鋸床上，在一定的張力與進給速度下對單晶硅棒進行切割?，F有的鋸帶在切割單晶硅棒時會產生2mm左右的鋸縫和3mm左右的斜面，對材料的損耗較大。在此操作過程中，人工勞動強度較大。

目前還有一種使用金剛石線對單晶硅棒進行切割的技術，金剛石線切割是比較先進的硅棒切割加工技術。借助于收放線裝置使金剛石線產生高速運動，在切割液輔助冷卻的作用下對晶棒材料進行摩擦，從而達到切割的目的。

現有技術中該加工方法與臥式鋸床加工方式類似，多為單根加工，也有一次性加工多根的相關設備。采用金剛石線對單晶硅棒進行切割時，由于使用記號筆畫線、人工對線，不僅切割效率低，而且人工勞動強度大。隨著光伏技術的發展，人工晶體的應用量不斷擴大，現有技術這種低效的人工切割方式已經難以滿足生產的需求，急需開發一種生產效率高的自動化切割設備。

【發明內容】

針對現有技術中存在的不足，本發明公開了一種對晶體硅棒進行切割的方法及其切割裝置，可同時完成多根開方后多晶硅鑄錠原料頭、尾部分的切割加工，實現整個過程的多工位自動上下料、自動定位、自動切割，明顯提高了生產效率、降低了勞動強度。

本發明采用如下技術方案：

一種對晶體硅棒進行切割的方法，該方法包括：

對開方后的硅棒進行檢測，以確定硅棒的可使用范圍，將突起的定位貼片固定在硅棒的表面，標識出前后端的切割位置；

利用導軌絲杠傳動機構對多根硅棒分別進行輸送，在輸送過程中依靠多對位于同一直線上的對射傳感器分別對多根硅棒上突起的定位貼片進行探測定位，探測并儲存每根硅棒的第一定位貼片和第二定位貼片所標示的切割位置，并由數控操作系統根據該數據移動各根硅棒，待多根硅棒的相應切割線抵達同一直線后，再對其同時進行切割；

硅棒的首尾切割完成后，用機械手將兩端切割下的硅棒放至廢料輸送裝置皮帶上移出切割裝置，將中間部分成品硅棒放至成品小車。

硅棒在移動探測過程中，可以首先通過對射傳感器分別探測每根硅棒的第一定位貼片所標示的切割位置，探測到第一切割位置后，通過數控操作系統使硅棒繼續前行距離D，該距離D為探測傳感器與金剛石線切割工位間的水平間距，待第一切割線抵達切割部位后，該硅棒便停止運動，最終使三根硅棒的第一切割線在同一直線上與切割位置對齊；

利用金剛石線對三根硅棒同時進行第一次切割；

第一次切割完成之后，繼續移動硅棒，使其后端的第二定位貼片通過對射傳感器，繼續探測每根硅棒的第二定位貼片所標示的切割位置，探測到切割位置后，通過數控操作系統使硅棒繼續前行距離D，該距離D為探測傳感器與金剛石線切割工位間的水平間距，待第二切割線抵達切割部位后，該硅棒便停止運動，最終使三根硅棒的第二切割線在同一直線上與切割位置對齊；

利用金剛石線對三根硅棒同時進行第二次切割。

硅棒在移動過程中，也可以通過多組對射傳感器分別探測并存儲每根硅棒的第一定位貼片和第二定位貼片所標示的切割位置，根據所存儲的數據以及探測傳感器與切割線之間的距離D，分別將各硅棒的第一切割線移動至切割部位，對齊后對多根硅棒同時進行第一次切割；

根據所存儲的數據分別移動各根硅棒，將其第二切割線移至切割部位，對齊后對多根硅棒同時進行第二次切割。

一種對晶體硅棒進行切割的方法，該方法包括：