本发明专利技术公开了一种基于单晶硅片生产的单晶硅棒切割装置，它包括工作台(1)、开设于工作台(1)顶部的通槽(2)，所述工作台(1)的顶表面上且位于通槽(2)的前后侧分别设置有单晶硅棒滚磨装置(3)和切片装置(4)，所述工作台(1)的顶表面上且位于通槽(2)的左右侧分别设置有左夹持装置(5)和右夹持装置(6)，所述通槽(2)的正下方设置有单晶硅片清洗装置；它还公开了单晶硅片的生产方法。本发明专利技术的有益效果是：结构紧凑、极大提高单晶硅片生产效率、提高单晶硅片清洗效率、减轻工人劳动强度、操作简单。
A cutting device and method of single crystal silicon bar based on single crystal silicon chip production
【技术实现步骤摘要】
一种基于单晶硅片生产的单晶硅棒切割装置及方法
本专利技术涉及应用于光伏的单晶硅棒切片的
，特别是一种基于单晶硅片生产的单晶硅棒切割装置及方法。
技术介绍
单晶硅作为一种重要的半导体材料，具有良好的电学性能和热稳定性，自被人们发现和利用后很快替代其它半导体材料。硅材料因其具有耐高温和抗辐射性能较好，特别适用于制作大功率器件的特性而成为应用最多的一种半导体材料，集成电路半导体器件大多数硅材料制成的。在制造性能良好的硅单晶方法中，直拉法生长硅单晶具有设备和工艺相对简单、容易实现自动控制。直拉单晶硅棒从单晶炉中拉制出来以后需要进行一系列的工序，前期需要将单晶硅棒进行滚磨、切片和清洗；后期将硅片进行制绒、扩散、结晶和烧结等工序后才能制造成半导体器件或用于光伏发电的太阳能电池片。其中滚磨的目的是利用砂轮将截面为不规整的单晶硅棒打磨成截面为圆形的单晶硅棒，现有的滚磨方式是在机床上进行的，即先利用三爪卡盘夹住单晶硅棒的一端，再在单晶硅棒的另一端面上打一锥形孔，然后将机床尾部的锥头插入于锥形孔中，从而实现了单晶硅棒的工装，转动三爪卡盘，三爪卡盘带动单晶硅棒旋转，同时工人利用砂轮靠在单晶硅棒外表面，从而磨成圆柱状单晶硅棒。然而，在滚磨过程中还需要工人利用砂轮沿着单晶硅棒的轴线移动，才能对整个单晶硅棒滚磨，增大了工人的劳动强度，进一步降低了滚磨效率。当滚磨结束后，工人将合格的单晶硅棒转运到切割装置，利用切片装置将单晶硅棒切割成片状，这种切片装置是通过切割片沿着单晶硅棒的轴线一片一片的进行切割的，这种切片效率非常慢，降低了单晶硅片的生产效率，进而降低了单晶硅片的产量。当切片结束后，工人将合格的单晶硅片输送到清洗水槽内，利用清洗槽内的水将附着在单晶硅片表面上的杂质和废屑清洗掉。具体清洗工艺为：工人先将待清洗的单晶硅片放置于清洗篮中，然后将清洗篮放置于带有超声波发生器的清洗槽中，以除去附着于单晶硅片上的杂质和废屑。然而，清清洗篮和水始终是静止的，因此需要将单晶硅片浸泡很长时间才能清洗掉附着于单晶硅片上的杂质和废屑彻底去除，这无疑是降低了单晶硅片的生产效率。此外，单晶硅片清洗后还需要人工打捞起来，无疑是增加了工人的劳动强度。因此现有的单晶硅片的生产工艺无法继续推广使用。因此亟需一种极大提高单晶硅片生产效率、提高单晶硅片清洗效率、减轻工人劳动强度的单晶硅片切割装置。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种结构紧凑、极大提高单晶硅片生产效率、提高单晶硅片清洗效率、减轻工人劳动强度、操作简单的基于单晶硅片生产的单晶硅棒切割装置及方法。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：一种基于单晶硅片生产的单晶硅棒切割装置，它包括工作台、开设于工作台顶部的通槽，所述工作台的顶表面上且位于通槽的前后侧分别设置有单晶硅棒滚磨装置和切片装置，所述工作台的顶表面上且位于通槽的左右侧分别设置有左夹持装置和右夹持装置，所述通槽的正下方设置有单晶硅片清洗装置；所述左夹持装置包括减速器、主动皮带轮、皮带、从动皮带轮、三爪卡盘I和电机I，所述减速器固设于工作台的顶表面上，所述电机I水平设置且设置于减速器的顶表面上，所述主动皮带轮安装于电机I的输出轴上，从动皮带轮安装于减速器的输入轴上，所述从动皮带轮安装于减速器的输入轴上，减速器的输出轴上安装有三爪卡盘I，所述皮带安装于主动皮带轮和从动皮带轮之间；所述右夹持装置包括液压缸、三爪卡盘II和轴承座，所述液压缸水平设置且固定安装于工作台的顶表面上，液压缸活塞杆的作用端上焊接有安装板，所述轴承座固设于安装板的端面上，轴承座内旋转安装有转轴，转轴延伸于轴承座外部，且延伸端上固设有三爪卡盘II，三爪卡盘II与三爪卡盘I左右相对立设置；所述单晶硅棒滚磨装置包括横向移动装置、纵向移动装置、电机II和砂轮，所述横向移动装置包括水平导轨、水平滑台、滑块A和水平油缸，所述水平导轨和水平油缸均固定安装于工作台的顶表面上，所述水平滑台的底部设置有滑块A，水平滑台经滑块A与水平导轨滑动配合安装于水平导轨上，所述水平油缸的活塞杆固设于水平滑台上；所述纵向移动装置包括纵向油缸、滑块B、纵向滑台和纵向导轨，所述纵向油缸和纵向导轨均固设于水平滑台的顶表面上，纵向油缸位于纵向导轨的前侧，纵向滑台的底部固设有滑块B，纵向滑台经滑块B与纵向导轨滑动配合安装于纵向导轨上，纵向油缸的活塞杆固设于纵向滑台上；所述电机II水平设置且固定安装于纵向滑台的顶表面上，所述砂轮安装于电机II的输出轴上；所述切片装置包括进给油缸和主轴，所述进给油缸纵向设置且固定安装于工作台的顶表面上，进给油缸活塞杆的作用端上焊接有固定板，固定板前端面上位于左右侧均焊接有立板，所述主轴水平设置且固设于两个立板之间，主轴上且沿其长度方向间隔固设有多个切刀，切刀位于三爪卡盘I和三爪卡盘II之间；所述单晶硅片清洗装置包括清洗槽、空压机和出气盘，所述清洗槽顶部开口，清洗槽的底部封闭，清洗槽位于通槽的正下方，所述出气盘设置于清洗槽的正下方，出气盘的顶表面上固设有多根连通出气盘的支管，支管延伸于清洗槽内，且延伸端上连接有单向阀，所述空压机的出气口处连接有管道，管道与出气盘的底部连通。所述清洗槽的左右侧壁上均固定安装有垂向油缸。所述清洗槽内设置有顶部具有开口、底部封闭的网筒，网筒的左右侧壁上均焊接有支板，两个支板分别焊接于两个垂向油缸活塞杆的作用端上。所述主轴包括由左往右顺次设置有左方轴、限位环、圆轴和右方轴，所述圆轴右端部的柱面上开设有外螺纹，外螺纹上螺纹连接有锁紧螺母，圆轴上位于限位环和锁紧螺母之间依次套有多个切刀，切刀刀刃朝前设置，相邻切刀之间设置有套设于圆轴上的隔套，在锁紧螺母与外螺纹螺纹连接力下，切刀抵压于限位环和锁紧螺母之间。相邻两个切刀之间的间距相等。所述切刀上开设有通孔，所述通孔套设于圆轴上。所述左方轴和右方轴的顶表面上均开设有垂向孔。所述两个立板的顶表面上均开设有与垂向孔相对应的螺纹孔，所述左方轴和右方轴分别经螺钉贯穿垂向孔且与螺纹孔螺纹连接固定于立板上。该切割装置还包括控制器，所述控制器与电机I、电机II、液压缸、进给油缸、垂向油缸、水平油缸、纵向油缸电连接。所述基于单晶硅片生的单晶硅棒切割装置生产单晶硅片的方法，它包括以下步骤：S1、单晶硅棒的上料：工人将待滚磨的单晶硅棒的左端部卡在三爪卡盘I内，利用三爪卡盘I将单晶硅棒的左端部夹持住，在操作液压缸使其活塞杆向左伸出，确保三爪卡盘II伸入到单晶硅棒的右端部内，利用三爪卡盘II将单晶硅棒的右端部夹持住，从而实现了单晶硅棒的上料操作；S2、单晶硅棒的滚磨，具体包括以下步骤：S21、工人操作纵向油缸使其活塞杆向后伸出，活塞杆带动纵向滑台的滑块B沿着纵向导轨向后运动，纵向滑台带动其上的电机II也向后运动，当观察到砂轮接触到单晶硅棒时，立即停止操作纵向油缸；S22、工人打开电机I，电机I带动主动皮带轮转动，主动皮带轮经皮带带动从动皮带轮转动，从动皮带轮带动减速器的输入轴转动，进而带动本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于单晶硅片生产的单晶硅棒切割装置，其特征在于：它包括工作台(1)、开设于工作台(1)顶部的通槽(2)，所述工作台(1)的顶表面上且位于通槽(2)的前后侧分别设置有单晶硅棒滚磨装置(3)和切片装置(4)，所述工作台(1)的顶表面上且位于通槽(2)的左右侧分别设置有左夹持装置(5)和右夹持装置(6)，所述通槽(2)的正下方设置有单晶硅片清洗装置；/n所述左夹持装置(5)包括减速器(7)、主动皮带轮(8)、皮带(9)、从动皮带轮(10)、三爪卡盘I(11)和电机I(12)，所述减速器(7)固设于工作台(1)的顶表面上，所述电机I(12)水平设置且设置于减速器(7)的顶表面上，所述主动皮带轮(8)安装于电机I(12)的输出轴上，从动皮带轮(10)安装于减速器(7)的输入轴上，所述从动皮带轮(10)安装于减速器(7)的输入轴上，减速器(7)的输出轴上安装有三爪卡盘I(11)，所述皮带(9)安装于主动皮带轮(8)和从动皮带轮(10)之间；/n所述右夹持装置(6)包括液压缸(13)、三爪卡盘II(14)和轴承座(15)，所述液压缸(13)水平设置且固定安装于工作台(1)的顶表面上，液压缸(13)活塞杆的作用端上焊接有安装板(16)，所述轴承座(15)固设于安装板(16)的端面上，轴承座(15)内旋转安装有转轴(17)，转轴(17)延伸于轴承座(15)外部，且延伸端上固设有三爪卡盘II(14)，三爪卡盘II(14)与三爪卡盘I(11)左右相对立设置；/n所述单晶硅棒滚磨装置(3)包括横向移动装置、纵向移动装置、电机II(18)和砂轮(19)，所述横向移动装置包括水平导轨(20)、水平滑台(21)、滑块A(22)和水平油缸(23)，所述水平导轨(20)和水平油缸(23)均固定安装于工作台(1)的顶表面上，所述水平滑台(21)的底部设置有滑块A(22)，水平滑台(21)经滑块A(22)与水平导轨(20)滑动配合安装于水平导轨(20)上，所述水平油缸(23)的活塞杆固设于水平滑台(21)上；所述纵向移动装置包括纵向油缸(24)、滑块B(25)、纵向滑台(26)和纵向导轨(27)，所述纵向油缸(24)和纵向导轨(27)均固设于水平滑台(21)的顶表面上，纵向油缸(24)位于纵向导轨(27)的前侧，纵向滑台(26)的底部固设有滑块B(25)，纵向滑台(26)经滑块B(25)与纵向导轨(27)滑动配合安装于纵向导轨(27)上，纵向油缸(24)的活塞杆固设于纵向滑台(26)上；所述电机II(18)水平设置且固定安装于纵向滑台(26)的顶表面上，所述砂轮(19)安装于电机II(18)的输出轴上；/n所述切片装置(4)包括进给油缸(28)和主轴，所述进给油缸(28)纵向设置且固定安装于工作台(1)的顶表面上，进给油缸(28)活塞杆的作用端上焊接有固定板(29)，固定板(29)前端面上位于左右侧均焊接有立板(30)，所述主轴水平设置且固设于两个立板(30)之间，主轴上且沿其长度方向间隔固设有多个切刀(31)，切刀(31)位于三爪卡盘I(11)和三爪卡盘II(14)之间；/n所述单晶硅片清洗装置包括清洗槽(32)、空压机(33)和出气盘(34)，所述清洗槽(32)顶部开口，清洗槽(32)的底部封闭，清洗槽(32)位于通槽(2)的正下方，所述出气盘(34)设置于清洗槽(32)的正下方，出气盘(34)的顶表面上固设有多根连通出气盘(34)的支管(35)，支管(35)延伸于清洗槽(32)内，且延伸端上连接有单向阀(36)，所述空压机(33)的出气口处连接有管道，管道与出气盘(34)的底部连通。/n...
【技术特征摘要】
1.一种基于单晶硅片生产的单晶硅棒切割装置，其特征在于：它包括工作台(1)、开设于工作台(1)顶部的通槽(2)，所述工作台(1)的顶表面上且位于通槽(2)的前后侧分别设置有单晶硅棒滚磨装置(3)和切片装置(4)，所述工作台(1)的顶表面上且位于通槽(2)的左右侧分别设置有左夹持装置(5)和右夹持装置(6)，所述通槽(2)的正下方设置有单晶硅片清洗装置；
所述左夹持装置(5)包括减速器(7)、主动皮带轮(8)、皮带(9)、从动皮带轮(10)、三爪卡盘I(11)和电机I(12)，所述减速器(7)固设于工作台(1)的顶表面上，所述电机I(12)水平设置且设置于减速器(7)的顶表面上，所述主动皮带轮(8)安装于电机I(12)的输出轴上，从动皮带轮(10)安装于减速器(7)的输入轴上，所述从动皮带轮(10)安装于减速器(7)的输入轴上，减速器(7)的输出轴上安装有三爪卡盘I(11)，所述皮带(9)安装于主动皮带轮(8)和从动皮带轮(10)之间；
所述右夹持装置(6)包括液压缸(13)、三爪卡盘II(14)和轴承座(15)，所述液压缸(13)水平设置且固定安装于工作台(1)的顶表面上，液压缸(13)活塞杆的作用端上焊接有安装板(16)，所述轴承座(15)固设于安装板(16)的端面上，轴承座(15)内旋转安装有转轴(17)，转轴(17)延伸于轴承座(15)外部，且延伸端上固设有三爪卡盘II(14)，三爪卡盘II(14)与三爪卡盘I(11)左右相对立设置；
所述单晶硅棒滚磨装置(3)包括横向移动装置、纵向移动装置、电机II(18)和砂轮(19)，所述横向移动装置包括水平导轨(20)、水平滑台(21)、滑块A(22)和水平油缸(23)，所述水平导轨(20)和水平油缸(23)均固定安装于工作台(1)的顶表面上，所述水平滑台(21)的底部设置有滑块A(22)，水平滑台(21)经滑块A(22)与水平导轨(20)滑动配合安装于水平导轨(20)上，所述水平油缸(23)的活塞杆固设于水平滑台(21)上；所述纵向移动装置包括纵向油缸(24)、滑块B(25)、纵向滑台(26)和纵向导轨(27)，所述纵向油缸(24)和纵向导轨(27)均固设于水平滑台(21)的顶表面上，纵向油缸(24)位于纵向导轨(27)的前侧，纵向滑台(26)的底部固设有滑块B(25)，纵向滑台(26)经滑块B(25)与纵向导轨(27)滑动配合安装于纵向导轨(27)上，纵向油缸(24)的活塞杆固设于纵向滑台(26)上；所述电机II(18)水平设置且固定安装于纵向滑台(26)的顶表面上，所述砂轮(19)安装于电机II(18)的输出轴上；
所述切片装置(4)包括进给油缸(28)和主轴，所述进给油缸(28)纵向设置且固定安装于工作台(1)的顶表面上，进给油缸(28)活塞杆的作用端上焊接有固定板(29)，固定板(29)前端面上位于左右侧均焊接有立板(30)，所述主轴水平设置且固设于两个立板(30)之间，主轴上且沿其长度方向间隔固设有多个切刀(31)，切刀(31)位于三爪卡盘I(11)和三爪卡盘II(14)之间；
所述单晶硅片清洗装置包括清洗槽(32)、空压机(33)和出气盘(34)，所述清洗槽(32)顶部开口，清洗槽(32)的底部封闭，清洗槽(32)位于通槽(2)的正下方，所述出气盘(34)设置于清洗槽(32)的正下方，出气盘(34)的顶表面上固设有多根连通出气盘(34)的支管(35)，支管(35)延伸于清洗槽(32)内，且延伸端上连接有单向阀(36)，所述空压机(33)的出气口处连接有管道，管道与出气盘(34)的底部连通。
2.根据权利要求1所述的一种基于单晶硅片生产的单晶硅棒切割装置，其特征在于：所述清洗槽(32)的左右侧壁上均固定安装有垂向油缸(37)。
3.根据权利要求1所述的一种基于单晶硅片生产的单晶硅棒切割装置，其特征在于：所述清洗槽(32)内设置有顶部具有开口、底部封闭的网筒(38)，网筒(38)的左右侧壁上均焊接有支板(39)，两个支板(39)分别焊接于两个垂向油缸(37)活塞杆的作用端上。
4.根据权利要求1所述的一种基于单晶硅片生产的单晶硅棒切割装置，其特征在于：所述主轴包括由左往右顺次设置有左方轴(40)、限位环(41)、圆轴(42)和右方轴(43)，所述圆轴(42)右端部的柱面上开设有外螺纹(44)，外螺纹(44)上螺纹连接有锁紧螺母(45...
【专利技术属性】
技术研发人员：张知先，
申请(专利权)人：张知先，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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