【52】?第32卷?第6期?
2010-6
金刚石线锯截断机的设计与应用
Design and application of diamond wire cutting machine
杜红文1，席珍强2
DU Hong-wen 1, XI Zhen-qiang 2
（1. 浙江机电职业技术学院 现代制造工程系，杭州 310053；2. 浙江理工大学 材料研究中心，杭州 310051）摘 要：随着IC产业与光伏产业的迅速发展, 硅片的应用范围越来越大，对硅片加工技术越来越重视。
与发达国家相比，我国在硅材料的截断、切片等切割技术及设备等方面的研究与制造还相对落后。本文较详细地介绍了采用固结磨粒金钢石线切割技术的截断机设计，并从切割尺寸、切割损耗及切割效率等方面对研制设备的使用效果进行了比较说明。
关键词：硅材料；固结磨料；金刚石线锯；截断机
中图分类号：TP391 文献标识码：B 文章编号：1009-0134(2010)06-0052-03Doi: 10.3969/j.issn.1009-0134.2010.06.18
0 引言
硅片是半导体工业的基础，也是构成太阳能光伏电池的核心元件,它的制造工艺和质量直接影响到成品太阳能电池发电转换效率、使用寿命等性能。硅片的制造主要包括晶体生长—截断—磨外圆—切片—倒角—研磨—腐蚀—抛光—清洗等工序。其中，截断工序的目的是切除硅锭（棒）的头部、尾部及超出客户规格的部分，将硅锭（棒）分段成客户切片设备可以处理的长度，或切取试片测量硅锭（棒）的电阻率、含氧率。
近年来，随着太阳能工业的迅猛发展,硅材料的需求量不断增加,切割加工量大幅增长。目前的硅片切割技术研究方向主要在于硅锭（棒）截断、切片时如何减小切缝损失、增大切割尺寸及提高切割效率等方面。现有的硅锭截断（包括头尾切割）设备大多采用金刚石外圆切割、带锯切割等方法来解决。外圆切割方法简单，但刀片刚性差，易产生侧向摆动，切缝大，材料浪费大。特别是对于切割大尺寸的单晶棒或铸成多晶硅块，为保证刀片刚性需要其自身厚度大，切缝更大，材料浪费尤为明显，很不经济。这种切割方法已逐步淘汰。目前较常用的方法是带锯切割。带锯切割解决了外圆切割切缝大的问题，但由于锯片薄了以后也存在稳定性的问题。切割过程中容易产生偏斜或产生波浪形。同样也产生材料的浪费。且带锯切割也只能单件切割，效率低。国
外现在虽有一些硅锭金刚石线锯截断机设备生产，但由于机床的机构设计复杂、体积较大、价格昂贵等因素，在国内推广受到局限。本文针对上述现有加工技术和设备存在的不足，着手研究切割加工材料浪费大、效率低，表面质量差等问题的解决方法，设计并研制了硅锭固结磨粒金刚石线锯截断机。
1 硅锭（棒）金刚石线锯截断机的结 构方案
根据硅片材料的特点，以及实现硅锭截断的工艺要求，同时考虑经济效益和生产效率，经过分析计算，截断机采用图1所示的结构形式
。
图1 截断机结构示意图
收稿日期：2009-10-24
基金项目：浙江省教育厅科研计划项目（Y200909278）“硅材料金刚石线锯技术的研究与应用”
作者简介：杜红文（1966－），女，浙江杭州人，副教授，硕士，主要从事数控、CAD/CAM 等方向教学和科研工作。