一种金刚石线单晶开方及多晶切断机制造技术

本实用新型专利技术涉及一种金刚石线单晶开方及多晶切断机。目的是提供的切断机能够提高单晶圆棒的开方长度，降低断线机率，而且具有结构简单、安装和维护方便、功能多样、成本较低的技术特点。技术方案是：一种金刚石线单晶开方及多晶切断机，包括机身、安装在机身上的运丝机构以及工作台机构，工作台机构可相对运丝机构作竖直和水平运动；其特征在于：所述工作台机构具有至少一层用于承载工件的承载台，每层承载台的上方分别布置有至少两段切割线，两段切割线由所述运丝机构的金刚石线形成并且相互平行布置。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及线切割
，尤其涉及一种金刚石线单晶开方及多晶切断机。
技术介绍
随着煤炭、石油、天然气等传统非再生能源日益枯竭带来能源危机问题，以及这些化石燃料造成的环境污染问题日益严峻，全球各国都在积极发展水能、风能、太阳能、生物能等可再生且清洁的能源。其中光伏发电因具有资源永不枯竭、安装条件低、不影响生态环境、安全可靠、绿色环保、可与建筑一体化等优势，在清洁能源中的比重越来越高。当前光伏发电绝大部分采用晶硅电池片(在国内占据约95％以上的市场)，晶硅电池片又分成单晶硅电池片和多晶硅电池片，上游产品分别为单晶硅片和多晶硅片。其中多晶硅片由于成本低，占据着绝大部分市场。单晶硅片虽然成本较高，但具有电池片转换效率高(当前相比多晶约高5％～10％)、组件占地面积小、单位功率安装成本低等优点，且由于单晶硅片纯度高、杂质少、晶格排列完整、缺陷少等特点，工艺上对单晶硅片可控性强，在单晶硅片及电池片生产中出现众多新工艺新技术，如多次加料/连续加料技术、金刚线切片、N型单晶硅片、PERC高效电池技术、HIT高效电池技术等，使得单晶硅片组件度电成本下降前景大，业内众企业都在纷纷投入研究，加大单晶硅片投资力度。在单晶硅片生产过程中，有一个环节是将经切断工序得到的单晶圆棒切割成带圆角的单晶方棒(如图1所示)，业内称此工序为开方。如图2、图3、图4所示，现有单晶圆棒开方机主要包括：储丝筒A1/A2、金刚石切割线B、换向导轮C、切割导轮轴D、切割导轮E以及承载台F。储丝筒A1/A2一般是两个组成一对(切割线的两端分别固定在一个储丝筒上)，也可以只使用一个(切割线的两端固定在同一个储丝筒上)；换向导轮C用于改变切割线方向，其上有一个V形槽；切割导轮轴D共四根，呈矩形布置，其中相互平行的两个导轮轴组成一对，一共两对；切割导轮E固定在切割导轮轴D上，切割导轮E上分布着多个相互平行的V形槽；承载台F用于放置/固定单晶圆棒G。上述单晶圆棒开方机中，金刚石切割线B的走向是：储丝筒A1→换向导轮C→东面切割导轮轴D上靠北第1个切割导轮E的其中一个V形槽→西面切割导轮轴D上靠北第1个切割导轮E的相同位置的V形槽→该导轮上方的换向导轮C→东面切割导轮轴D上靠北第2个切割导轮E上方的换向导轮C→该换向导轮下方的切割导轮E上的相同位置的V形槽→西面切割导轮轴D上靠北第2个切割导轮E的相同位置的V形槽→该导轮上方的换向导轮C→东面切割导轮轴D上靠北第3个切割导轮E上方的换向导轮C→(依次类推)直到西面切割导轮轴D上靠南第1个切割导轮E上方的换向导轮C→南面切割导轮轴D上靠西第1个切割导轮E上方的换向导轮C→该换向导轮下方的切割导轮E的相同位置的V形槽→北面切割导轮轴D上靠西第1个切割导轮E的相同位置的V形槽→(按东西方向上的切割线走向依次类推)完成切割线在南北方向上的布线→最后经换向导轮C进入储丝筒A2。这样就在东南西北四个切割导轮轴上的切割导轮之间形成一张横平竖直的水平切割线网(说明：东西方向上形成的6条平行切割线网与南北方向上形成的6条平行切割线网高低是不同的，这是通过切割导轮轴的高低不同或者切割导轮的直径不同来实现的)。工作时，启动储丝筒旋转，会带动所有的金刚石切割线高速运动。启动承载台上升使单晶圆棒朝切割线网移动(或者切割导轮下移使切割线网朝单晶圆棒移动)，高速运动的金刚石切割线开始切割单晶圆棒，直至切完，这样就可以一次性切割得到多个单晶方棒。在切割过程中，金刚石切割线亦会对其所经过的切割导轮和换向导轮产生切割损耗，长期切割后，导轮上的V形槽不能再使用。对于具有多个相互平行V形槽的切割导轮来说，此时需将切割线布置到其他V形槽中，对于只有一个V形槽的换向导轮来说，此时需要更换换向导轮以及调整换向导轮的位置(以适应切割导轮不同的V形槽位置)。现有的单晶圆棒开方机存在如下一些主要问题：1、由于设备结构复杂，为同时满足切割精度和降低设备成本之需求，当前设备所设计的切割高度(即单晶圆棒轴向长度)较低，主流为400～500mm。而目前在主流切片机(切片是单晶硅片生产过程中最重要的工序之一，切片机为切片工序所用的设备)上，能装夹的单根单晶方棒长度远超过开方机可切割的高度，如HCT/MB/DG切片机，能装夹的单根单晶方棒长度在800mm以上；如图5所示，在实际生产中，是通过玻璃板将几根短的单晶方棒粘合、拼接在一起再去进行切片的，这样每两根单晶方棒之间有一个拼接缝，而拼接缝会严重影响单次切片加工所产出的硅片数量；主要表现在以下方面：1)若切片时的切割线网避开拼接缝，则单晶方棒上紧挨拼接缝的这部分材料没有被切割成硅片，自然就减少了硅片产出；2)若切片时的切割线网不避开拼接缝，虽然单晶方棒上的所有材料都会被切割到，但因为拼接缝会严重影响切割良率，造成与拼接缝相近的硅片碎裂或硅片表面有严重的线痕，也不能当良品；目前在业内，这两种方法都有采用)；同时受限于单晶圆棒开方机的切割高度，原本足够长的单晶圆棒(6寸、8寸单晶圆棒原始长度主流在2400mm、1800mm以上)需要被切断成每根长度在400～500mm的单晶圆棒，切断次数增加，增加了材料损耗和加工成本；2、换线导轮只有一个线槽，因损耗需要更换的次数频繁，降低设备有效作业时间，增加耗材成本；3、切割导轮每更换一个线槽，换线导轮均需调整1次位置，降低设备有效作业时间；4、布线方式复杂，增加布线时间和运行过程中的断线风险；5、设备价格高，功能单一，一般仅限于开方使用。基于以上原因，目前急需设计一种新的开方机，来满足单晶圆棒的开方需求。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是克服上述
技术介绍
的不足，提供一种金刚石线单晶开方及多晶切断机，能够提高单晶圆棒的开方长度，降低断线机率，而且具有结构简单、安装和维护方便、功能多样、成本较低的技术特点。本技术采用的技术方案是：一种金刚石线单晶开方及多晶切断机，包括机身、安装在机身上的运丝机构以及工作台机构，工作台机构可相对运丝机构作竖直和水平运动；其特征在于：所述工作台机构具有至少一层用于承载工件的承载台，每层承载台的上方分别布置有至少两段切割线，两段切割线由所述运丝机构的金刚石线形成并且相互平行布置。作为优选，所述运丝机构设有两个运丝单元，每个运丝单元包括储丝筒组件、金刚石线以及至少一对切割轮，金刚石线的一端固定在储丝筒组件上，另一端绕过切割轮之后固定到储丝筒组件上。作为优选，所述储丝筒组件包括一个滑动架、安装在滑动架上的一个或者两个储丝筒以及驱动储丝筒转动的运丝电机，滑动架通过一号水平导轨副安装在机身上，机身上安装有驱动滑动架沿一号水平导轨副滑移的一号水平丝杆副以及一号电机。作为优选，所述两个运丝单元的储丝筒组件分别布置在承载台的两侧，承载台的两侧还分别设有一个立板，各立板固定在机身上；其中一个运丝单元的各对切割轮安装在两个立板的正面，另一个运丝单元的各对切割轮安装在两个立板的背面。作为优选，每一对切割轮的两个切割轮分开布置在承载台两侧的立板上，两个切割轮之间的金刚石线形成所述切割线。作为优选，所述每个运丝单元还设置有若干导向轮，切割轮与导向轮上均开设有至少两个沿着自身轴线方向按顺序排列的沟槽，所有导向轮以及切割轮上同一序号的沟槽为一组，形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金刚石线单晶开方及多晶切断机，包括机身(1)、安装在机身上的运丝机构(2)以及工作台机构(3)，工作台机构可相对运丝机构作竖直和水平运动；其特征在于：所述工作台机构具有至少一层用于承载工件的承载台(3‑2)，每层承载台的上方分别布置有至少两段切割线(2‑9)，两段切割线由所述运丝机构的金刚石线形成并且相互平行布置。

【技术特征摘要】
1.一种金刚石线单晶开方及多晶切断机，包括机身(1)、安装在机身上的运丝机构(2)以及工作台机构(3)，工作台机构可相对运丝机构作竖直和水平运动；其特征在于：所述工作台机构具有至少一层用于承载工件的承载台(3-2)，每层承载台的上方分别布置有至少两段切割线(2-9)，两段切割线由所述运丝机构的金刚石线形成并且相互平行布置。2.根据权利要求1所述的一种金刚石线单晶开方及多晶切断机，其特征在于：所述运丝机构设有两个运丝单元，每个运丝单元包括储丝筒组件、金刚石线以及至少一对切割轮(2-5)，金刚石线的一端固定在储丝筒组件上，另一端绕过切割轮之后固定到储丝筒组件上。3.根据权利要求2所述的一种金刚石线单晶开方及多晶切断机，其特征在于：所述储丝筒组件包括一个滑动架(2-7)、安装在滑动架上的一个或者两个储丝筒(2-6)以及驱动储丝筒转动的运丝电机(2-8)，滑动架通过一号水平导轨副(2-2)安装在机身上，机身上安装有驱动滑动架沿一号水平导轨副滑移的一号水平丝杆副(2-3)以及一号电机(2-1)。4.根据权利要求2或3所述的一种金刚石线单晶开方及多晶切断机，其特征在于：所述两个运丝单元的储丝筒组件分别布置在承载台的两侧，承载台的两侧还分别设有一个立板(2-10)，各立板固定在机身上；其中一个运丝单元的各对切...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅林军，
申请(专利权)人：傅林军，
类型：新型
国别省市：浙江;33