论电镀金刚线多晶切片细线化发展

金刚线切割单晶硅片工艺技术理论研究

摘要：随着国内金刚线制造和应用技术的不断成熟，加之市场需求的快速增长不断的刺激金刚线制造技术发展迅速，金刚线切割工艺已成为行业内硅片制造技术发展趋势[1]。如何通过有效的切割技术及现场控制，降低金刚线切割生产成本，就是硅片制造技术需要研究的重要方向。本文主要针对金刚线切割技术及过程中切割异常分析进行分析。

关键词 ：金刚线细线切割；排线拉斜；排线间距

1.引言

目前光伏企业发展以“降本增效”为主旋律。如何提高太阳能硅片切割效率、降低单片耗线成为近几年关注的问题。影响硅片切割质量的因素主要有：金刚线品质、所用主辊（切割辅材）刻槽工艺、切割设备性能的稳定性、减少硅片切割单端钢线磨损度、控制硅片切割质量、降低切割异常。

2.金刚线切割技术的发展

对于硅片切割来说，切片的加工技术和加工方式将对加工的质量和速度产生关键的影响。因此，对于硅片加工工艺的基本原则是：成型精度高，平面度高，制件翘曲值低和厚度精度高[2]；切割断面保证完整；提高加工效率，避免材料损耗。在硅片切割技术中，多线切割技术以其生产量高，硅片直径适用范围广，翘曲值低，表面损伤浅，表面光洁度低等多项优势被广泛应用。硅片多线切割技术包括砂浆切割工艺和金刚石线切割工艺。

3.金刚线切割种类及不同切割工艺简介

3.1 硅片切割种类、切割耗材的不同，可分为两类:

a.砂浆切割技术。 砂浆切割方式是以游离式的切割模式，靠悬浮液的炫富碳化硅，再通过线网的带动，进行磨削切割。其切割方式见图1。

图1 砂浆切割方式

砂浆切割工艺是一种游离式切割方式。该工艺以结构线为基体，莫氏硬度为

9.5 的碳化硅（ SiC）作为切割刃料，结构线在高速运动过程中带动切割液和碳化硅混合的砂浆进行摩擦，利用碳化硅的研磨作用达到切割效果。随着国内光伏产业规模的扩张以及带来的利润降低，通过降低生产成本、提高生产效率来维持企业竞争力势在必行。在过去的三到五年内，主要通过对切割砂浆的技术改进来实现成本的控制，但目前已无法实现进一步降本。所以金刚线切割技术突破则是硅片加工成本下降的重要途径，也是未来硅片切割的趋势。

金刚线细线切割单晶硅片崩边分析

黄河水电西宁太阳能电力有限公司 青海西宁 810000

硅片生产由金刚线切割取代传统的砂浆切割，为了不断降低生产成本，金刚线从80μm不断降低至行业研发的48μm，细线化切割已成为金刚线切片主流技术，同时细线化切割带来众多切割质量异常，其中最常见的异常为崩边，本文主要从金刚线切割单晶硅片所需原辅材料、生产工艺、过程控制、设备等方面进行分析，总结。

一、金刚线细线切割单晶硅片崩边产生点

国标中崩边的定义为，“崩边为晶体表面或边缘非有意造成脱落材料的区域，某些崩边是在晶片加工、测量或检验时，因传送或放置样品等操作引起的。崩边的尺寸由样品外形的的正投影图上测量的最大径向深度和圆周弦长确定”。实际产生崩边因素很多，不仅是机械碰撞、人为磕碰，更多的是原辅材料异常和工艺失控导致。

1.原辅材料

金刚线切割所需原辅材料主要有，单晶硅棒、胶水、树脂板/塑料板、切割液、脱胶剂和清洗剂，其中能直接导致单晶硅片崩边的辅材有胶水和切割液，胶水能够导致单晶硅棒粘接面不规则崩边，切割液能够导致粘接面均匀崩边或亮边。

2.工艺管控点

2.载片盒防撞垫损坏。

二、金刚线细线切割单晶硅片崩边原因分析及改善方向

单晶硅片切割过程中，原辅材料异常、工艺点失控及设备碰撞等产生各种性状崩边，对于以上因素导致的崩边总体可划分为两类，粘胶面崩边和切割崩边。

1.粘胶面崩边

1)长条状线状崩边，这种崩边最为常见，大部分集中在粘胶面中间部位，也是比较难以避免和解决的崩边类型，如图1、图2所示：

2)胶面掉渣，由于胶层脱落造成胶面许多亮点，且亮点处容易掉渣，收到轻微的摩擦力即有硅落产生，此时很容易形成缺口或者裂纹，成为不合格硅片，因此在对硅片分选、包装时要尤其注意；如图3、图4所示：

3)胶面倒角处崩边，崩边位置在倒角中间位置或胶面与倒角的接触位置，若受到挤压力作用容易造成倒角处形成缺口。

金刚线在硅晶体切割领域的应用研究

赵雷;李欢;胡孝伟

【摘 要】金刚石切割线近年来迅猛发展,通过与传统砂浆切割工艺对比分析优缺点,详细介绍了新材料金刚石切割线的分类、特性、结构原理、切割工作原理以及发展前景.

【期刊名称】《电子工业专用设备》

【年(卷),期】2019(048)003

【总页数】4页(P33-36)

【关键词】金刚线;超精细;损伤层;碎片率

【作 者】赵雷;李欢;胡孝伟

【作者单位】中国电子科技集团公司第四十五研究所,北京100176;中国电子科技集团公司第四十五研究所,北京100176;中国电子科技集团公司第四十五研究所,北京100176

【正文语种】中 文

【中图分类】TN305.1

近几年来，随着超硬材料的推广应用，硬脆材料切割加工技术发展较快，新工艺、新设备、新方法不断涌现。

超硬材料主要指金刚石和立方氮化硼（CBN），它们以单晶、多晶及薄膜等形式出现，是当今世界高科技领域中最有活力、最有前景的材料之一。金刚石是世界上已知最硬的物质，而且具有高导热性[3]、高绝缘性、高化学稳定性等多种优良性能，可用于铝、铜等有色金属及其合金的高效精密加工，特别适用于加工硬脆非金属材料。

过去绿色碳化硅与轻质油按一定比例均匀混合形成的砂浆切割[4]不仅效率低，而且污染严重，已难以满足市场需要，金刚线应运而生，而且飞速发展，现在的芯线外径最小达到了50 μm。金刚石切割线是将金刚石微小颗粒采用粘结和电镀[5]的方式固定在直拉钢线上，并将其缠绕在轴辊上，通过主轴带动金刚线高速往返运动进行磨削切割，而传统砂浆切割方式是通过线网带动砂浆中悬浮的游离态碳化硅磨削加工的方式。而金刚线具有微型的金刚石锯齿，增加了钢线的切割能力，提高切割效率和切割质量。金刚线对于太阳能硅材料切割行业而言，是革命性的进步。

1 金刚线切削加工生产工艺

金刚线具有的优点：（1）可实现高速切割，切割速度可以提高到原来的2～3倍（传统砂浆切割线速度1 km/min，金刚线切割线速度可达到 2 km/min，甚至更高），耗时自然减少。（2）针对传统砂浆切割工艺的切割环境不够环保，而且大量的砂浆需要回收处理，需耗用大量的人力和财力，而金刚石线的切割工艺无须砂浆，只需要水或水基冷却清洁液即可，真正实现了既环保又节约的生产和制造工艺。

金刚线切割单晶硅片与规则性碎片分析 程志峰

摘要：随着国内金刚线制造和应用技术的不断成熟，加之市场需求的快速增长不断的刺激金刚线制造技术向细线化方向发展，金刚线细线化切割工艺已成为行业内硅片制造技术发展趋势。越来越细的金刚线满足不同尺寸形状硅片的切割要求就是硅片制造技术需要研究的重要方向。本文主要针对因细线化切割出现规则性碎片进行分析。

关键词：金刚线细线切割；规则性碎片；

1.引言

在光伏发电系统中，要想保障光伏发电的稳定运行，就需要加强对产业链各环节质量的监控，单晶硅片作为产业链基础，只有保障了其质量，才能够制作出高效率电池组件。但是在单晶硅片制作过程中存在很多问题，本文主要分析单晶硅片规则性碎片产生原理，从单晶硅棒拉制到切割，寻找出相匹配工艺方案，以此来进行说明。

2.金刚线切割单晶硅片面临的问题及带来的优势

单晶硅片制成过程及电池片制成过程中出现规则性对角隐裂现象，其破碎形状多为对角斜裂纹。应用本文所阐述的技术控制措施后，能够带来单位耗硅量的减少，从而较大程度地减少了单晶硅片制成过程及电池片制成过程出现规则性对角隐裂现象，这也是金刚线切片最核心的驱动因素之一。

为了追求更高的效益，金刚线切割技术已成为行业趋势，但在提高公斤出片数以及单刀产能的同时，如何保证单晶硅片制成过程及电池片制成过程降低规则性碎片已成行业内共同攻克的技术难题，本文以生产工艺及原辅材料为基础，研究单晶硅片制成过程及电池制成过程中规则性碎片产生的原因，并通过实验验证提出了解决方法

3.金刚线切割单晶硅片碎片性状分类

单晶硅片隐裂及碎片就是晶体断裂，晶体的断裂是指晶体在应力作用下应变大于临界断裂应变时发生的结构上的解离。从微观角度讲，即是在应力的作用下，晶体内部的原子偏离了平衡位置且超出了原子间结合力的范围，晶格发生断裂。硅材料为典型的金刚石型结构各原子间通过共价键结合，是典型的脆性材料，易发生脆断。