硅片多线切割技术详解
特种机械加工技术-太阳能级硅片切割技术
特种机械加工技术——太阳能级硅片切割技术郑轩(光为绿色新能源股份有限公司，河北高碑店，074000)摘要：太阳能级多线切割技术是一种特殊的机械加工技术，它是在传统的机械加工的基础上建立起来的。
随着太阳能市场的启动和发展，作为晶体硅太阳能电池制造过程的主要环节，越来越受到人们的重视。
本文介绍了硅片切割的发展史，并从硅片切割的设备、工艺、生产流程和新技术等方面进行了较详细的阐述。
关键词：多线切割技术；硅片切割设备；硅片切割工艺；硅片生产流程；硅片切割新技术Special machinery manufacture technology——Solar wafer cutting technologyZheng Xuan(Lightway Green New Energy Co.,Ltd, Hebei Gaobeidian,074000 )Abstract：Solar multi-saw technology is a special machinery manufacture technology，that is based on traditional machinery manufacture. With beginning and developing of solar markets,more and more person pay attention to the link,which is the main node in poly-silicon manufacture.This paper either introduce the developmentof wafer cutting，or detailedrepresent equipments，technics，production process and new technology,etc.Keywords:multi-saw cutting technology;wafer cuttingequipments;wafer cutting technics;wafer production process;wafer cutting new technology1太阳能级硅片切割的历史在上世纪80年代以前，人们在切割超硬材料的时候一般采用涂有金刚石粉的内圆切割机进行切割。
科技成果——太阳能硅片电磨削多线切割技术及装备
科技成果——太阳能硅片电磨削多线切割技术及装备技术开发单位南京航空航天大学技术简介太阳能硅片多线切割机是一种大型、复杂、精密的核心光伏制造装备，长期依赖进口。
目前，国外已能采用多线切割的方法生产出面积较大而又较薄的硅片(300mm×300mm)，但由于仍属于非刚性切割，在切割过程中切割线必然产生变形从而不断产生瞬间的冲击作用，要使目前的大尺寸硅片厚度和切割损耗进一步降低，实现低成本高效切割，技术难度相当大。
因此针对现阶段国内外晶硅太阳能电池的制造技术瓶颈，寻求解决降低成本和提高光电转换效率的有效方法和途径，2009年，技术开发单位基于硅片磨削/电解多线切割原理，发明一种低宏观切削力、少机械损伤的太阳能硅片电磨削多线切割新方法。
从太阳能级晶硅表面能带结构、载流子扩散方式及磨料滚动切割特性入手，掌握了硅片的机械磨削复合微区电化学钝化（或腐蚀）材料去除和绒面形成机制，建立了全新的太阳能硅片高效低成本加工体系。
采用较低电导率的水性切削液，外加低压连续（或脉冲）直流电源，基于机械磨削和电解复合加工原理，降低宏观切削力，实现大尺寸超薄硅片的磨削/电解复合多线切割，从而满足光伏产业的生产工艺需求。
目前采用该技术较传统游离磨料多线切割效率提高一倍以上，与固结磨料多线切割效率相当，且表面完整性优于单独采用游离（或固结）磨料的传统多线切割方法；采用常规制作工艺，研制成功的太阳能多晶硅电池片平均光电转换效率达到17.5%。
为应用与推广上述技术，已在现有主流游离磨料多线切割设备上进行工艺验证和参数优化，并与国内外耗材厂家合作，开展相关的耗材如切割线、磨料使用等关键工艺技术的研发，为高效低成本太阳能硅片的规模化生产奠定坚实的基础。
该项目实施后，与现有多线切割技术相比，切割线、磨料及切削液等耗材成本将降低20%以上；此外，将为国产新型多线切割设备的研制及国内现有近8000台进口多线切割设备的升级换代提供借鉴经验。
太阳能硅片多线切割技术详解
硅片是半导体和光伏领域的主要生产材料。
硅片多线切割技术是目前世界上比较先进的硅片加工技术，它不同于传统的刀锯片、砂轮片等切割方式，也不同于先进的激光切割和内圆切割，它的原理是通过一根高速运动的钢线带动附着在钢丝上的切割刃料对硅棒进行摩擦，从而达到切割效果。
在整个过程中，钢线通过十几个导线轮的引导，在主线辊上形成一张线网，而待加工工件通过工作台的下降实现工件的进给。
硅片多线切割技术与其他技术相比有：效率高，产能高，精度高等优点。
是目前采用最广泛的硅片切割技术。
多线切割技术是硅加工行业、太阳能光伏行业内的标志性革新，它替代了原有的内圆切割设备，所切晶片与内圆切片工艺相比具有弯曲度（BOW）、翘曲度（WARP）小，平行度（TAPER）好，总厚度公差（TTA）离散性小，刃口切割损耗小，表面损伤层浅，晶片表面粗糙度小等等诸多优点。
太阳能硅片的线切割机理就是机器导轮在高速运转中带动钢线，从而由钢线将聚乙二醇和碳化硅微粉混合的砂浆送到切割区，在钢线的高速运转中与压在线网上的工件连续发生摩擦完成切割的过程。
在整个切割过程中，对硅片的质量以及成品率起主要作用的是切割液的粘度、碳化硅微粉的粒型及粒度、砂浆的粘度、砂浆的流量、钢线的速度、钢线的张力以及工件的进给速度等。
一、切割液（PEG）的粘度由于在整个切割过程中，碳化硅微粉是悬浮在切割液上而通过钢线进行切割的，所以切割液主要起悬浮和冷却的作用。
1、切割液的粘度是碳化硅微粉悬浮的重要保证。
由于不同的机器开发设计的系统思维不同，因而对砂浆的粘度也不同，即要求切割液的粘度也有不同。
例如瑞士线切割机要求切割液的粘度不低于55，而NTC要求22-25，安永则低至18。
只有符合机器要求的切割标准的粘度，才能在切割的过程中保证碳化硅微粉的均匀悬浮分布以及砂浆稳定地通过砂浆管道随钢线进入切割区。
2、由于带着砂浆的钢线在切割硅料的过程中，会因为摩擦发生高温，所以切割液的粘度又对冷却起着重要作用。
硅片(多晶硅)切割工艺及流程
硅片(多晶硅)切割工艺及流程硅片切割是硅片制备和加工过程中非常重要的一环。
多晶硅是制造太阳能电池、集成电路和液晶显示器等高科技产品的主要材料之一，因其具有优异的光电性能和导电性能而广泛应用。
在多晶硅制备过程中，硅棒经过切割工艺分割成薄片，以满足不同尺寸和用途的需求。
切割工艺硅片切割工艺通常分为以下几个步骤：划线、局部破裂、切断和研磨。
划线划线是硅片切割的第一步，也是一个非常重要的步骤。
在这一步骤中，切割者需要根据所需的硅片尺寸和形状，在硅片表面划出一条细线，作为切割的指导线。
通常使用一种称为划线刀的工具来完成这个步骤，划线刀具有极高的硬度，不会对硅片表面造成损伤。
局部破裂局部破裂是硅片切割的关键步骤之一。
在这一步骤中，切割者需要在划线处施加适当的力量，使硅片发生局部破裂。
通常采用的方法是在硅片表面施加脉冲激光或机械震动，使硅片局部发生应力集中，从而导致硅片在划线处断裂。
为了确保切割的精度和质量，切割者需要根据硅片的特性和要求来调整切割参数。
切断切断是硅片切割的下一个步骤，即将硅片切割成所需的尺寸和形状。
在这一步骤中，切割者使用一种称为切割刀的工具，在局部破裂处施加适当的力量，将硅片切割成两部分。
切割刀通常由硬质材料制成，能够在切割过程中保持稳定的切割质量和高度的精度。
研磨研磨是硅片切割的最后一步，也是一个非常重要的步骤。
在这一步骤中，切割者使用研磨机或抛光机将切割得到的硅片进行研磨，以去除切割过程中可能产生的划痕和凸起物，并获得平滑的表面。
研磨过程需要控制研磨厚度和研磨速度，以确保最终得到的硅片满足要求的表面粗糙度和质量。
切割流程硅片切割的流程可以概括为以下几个步骤：准备工作、划线、局部破裂、切断、研磨和检验。
1.准备工作：在进行硅片切割之前，需要对设备和工具进行准备，包括划线刀、切割刀、研磨机等。
同时，需要对切割区域进行清洁处理，以避免切割过程中的污染和损伤。
2.划线：根据所需的硅片尺寸和形状，在硅片表面使用划线刀划出一条细线，作为切割的指导线。
光伏产业中硅材料的多线切割技术研究
光伏产业中硅材料的多线切割技术研究摘要由于国内多线切割机床处于发展阶段，所以大部分光伏行业的生产厂家使用的是国外引进的多线切割机床。
本文就多线加工硅片优点、工艺与多线切割机工作原理，对影响因素与切割技术进行了简单的分析。
关键词光伏产业；硅材料；多线切割1 多线加工硅片的工艺及优点电子产品与光伏产品中的硅片需要很多工艺一起完成，制造硅锭时有所差异。
其中，多晶硅锭属于方形体，硅锭属于圆柱体，单晶硅则由单晶炉制成[1]。
在一方一圆的条件下，最终得到薄片，使用多线切割技术进行加工有很大差异。
单晶硅是先切去头部与尾部，再切方，最后切片；多晶硅则是首先切方，让方形硅锭成为几十个小方，然后切去底部与颈部，最后再切成片。
使用多线切割硅片和传统锯切不同的是：拥有较好的平行度，弯度更小，表层粗糙度偏低，切割损耗较小，厚度公差不大，加工后的切片出片率较大，生产效率与投资回报度较高。
所以将多线切割机应用到生产，是高效生产、规模生产的趋势，尤其适合太阳能光伏电池中的批量生产[2]。
2 多线切割机的加工原理借助钢丝线促进砂浆碳化硅微粉，不仅是切断硅的有效方式，同时也是多线切割的工作原理。
加工期间，高速旋转导线利用压力对硅体进行加工，并且将砂浆喷洒在切割区域，让碳化硅微粉漂浮在钢线之上。
钢线高速运作时，利用碳化硅磨削颗粒，从而切开硅体，以达成切片、切方、切断等工艺要求。
从多线切割机加工硅片的工作原理示意图可以看出：放线轮、收线轮、导线轮以及排线轮都是由伺服电动机带动，而张力轮则由气缸、力矩电动机与压力传感器带动工作。
3 影响硅片加工的重要因素3.1 导线轮的影响在切割钢线导线轮时，对导线轮旋转有很高的要求，不可以有振动发生。
导线轮中的钢线槽以及尺寸必须保持一致，同时将跳动控制在0.02mm内，另外，必须将控制温度的装置安装在支撑轴承上，所以导线轮属于高速转动。
一旦运动精度与过程发生失衡，很可能让正在加工的硅片发生缺陷而报废。
硅片多线切割机罗拉槽计算
硅片多线切割机罗拉槽计算硅片切割技术在光伏电池材料中具有重要的意义，切割技术长期成为光伏行业研究的热点。
硅片切割技术主要分为内圆切割和多线切割技术。
目前硅片切割技术多采用多线切割技术，相比以前的内圆切割，有切割效率高，成本低，材料损耗少的优点。
因此多线钢线硅片切割技术是未来切割技术的主流，目前硅片能够切出的最薄度在200um左右。
实际太阳能电池的最佳性能厚度是在60-100um.，之所以维持在200um左右是从太阳能电池的机械性考虑，硅片厚度减少不能适应一些电池工艺，如腐蚀，丝网印刷等，硅片厚度的减少带来了很大的电池制备技术难点。
硅片多线切割机罗拉槽计算方法分析：
公式：D=T+F+dw+DS
槽距=硅片厚度+游移量+钢线直径+金刚砂直径
理论切片数量=单晶有效长度/槽距。
集成电路单晶硅片多线切割加工机理及等线损工艺研究
集成电路单晶硅片多线切割加工机理及等线损工艺研究集成电路单晶硅片多线切割加工机理及等线损工艺研究一、引言集成电路是现代电子设备中不可或缺的一部分，而单晶硅片则是集成电路的基础材料。
单晶硅片的加工工艺对集成电路的性能和成本有着直接的影响。
在单晶硅片的加工过程中，多线切割是一种常用的加工方法，而等线损工艺则是其中的关键环节。
本文将对集成电路单晶硅片多线切割加工机理及等线损工艺进行深入的研究和探讨。
二、集成电路单晶硅片多线切割加工机理1. 单晶硅片多线切割的定义单晶硅片多线切割是指通过将单晶硅片切割成多条线状的小片，以便在加工过程中更好地进行处理和利用。
多线切割能够提高单晶硅片的利用率，减少资源浪费，从而降低成本，提高生产效率。
2. 多线切割的加工机理在单晶硅片多线切割的加工过程中，主要涉及到切割工具、切割速度和切割温度等因素。
切割工具的选择和安排对切割效果有着重要的影响，而切割速度和切割温度则会影响到切割过程中的热应力和晶格的损伤程度。
3. 多线切割的应用单晶硅片多线切割在集成电路制造过程中有着广泛的应用，它能够满足不同尺寸和形状的硅片需求，提高晶圆的利用率，降低成本，减少资源浪费，从而推动了集成电路产业的发展。
三、等线损工艺研究1. 等线损的定义等线损是指在单晶硅片多线切割的过程中，由于切割工具和切割参数的设定不当，导致切割线上的硅片产生损伤和缺陷，从而影响到硅片的质量和性能。
2. 等线损的形成原因等线损的形成原因主要包括切割工具的磨损、切割速度过快或过慢、切割温度过高或过低等因素。
这些因素会导致切割线上的晶格结构产生变化，从而影响到硅片的电学性能和力学性能。
3. 等线损的控制方法为了减少等线损对单晶硅片质量的影响，需要通过优化切割工具的选择和安排、合理控制切割速度和切割温度等方法来进行控制，从而保证切割线上的硅片质量稳定和可靠。
四、个人观点和总结集成电路单晶硅片多线切割加工机理及等线损工艺是集成电路制造过程中的重要环节，它直接影响到集成电路的性能和成本。
硅片(多晶硅)切割工艺及流程毕业设计论文
Xinyu College毕业设计（论文）题目硅片（多晶硅）切割工艺及流程所属系太阳能科学与工程系专业光伏材料加工与应用技术硅片（多晶硅）切割工艺及流程摘要随着能源短缺和环境污染等问题的日益加剧，利用可再生、无污染的能源已成为现代社会的一个趋势，太阳能的开发与利用越来越被人们所重视。
未来太阳的大规模应用主要是用来发电，目前实用太阳能发电方式主要为“光—电转换”。
其基本原理是利用光生伏打效应将太阳辐射能直接转换为电能，它的基本装置是太阳能电池。
太阳能电池是由太阳能电池硅片组件组成的一个系统。
硅片的质量直接影响了太阳电池的光电转换效率。
本文介绍了光伏产业的发展现状及趋势，对多线切割、硅片切割机的工作原理及结构进行了大概的介绍，详细阐述了硅片切割工艺及流程，并对切片切割操作中遇到的问题及解决方案作了详尽的论述。
关键词：多线切割；wafer(polycrystalline) cutting technology andflowAbstractAs the shortage of energy and the pollution of environment, it is a trend use renewable and non-pollution energy nowadays, thedevelopment and use of solar energy is becoming more valued by people .A scale use of the sunshine is main use to generate electricity。
Nowadays the main way to use solar to generate electricity is translate light to electricity . Its basic principle is use photovoltaic effect to solar radiation energy to electric immediate. Its foundation appliance is solar cell. Solar cell is a system make of silicon wafers. The quality of silicon wafer influences the photoelectric conversion efficiency of solar immediate.This passage introduced the current situation and trend ofPhotovoltaic Industry. We have a general introduce of multiwire cutting , the operating principle and the structure of silicon wafer slitter. Also it included the expound silicon wafer cutting and technological process in detail. At last, we have a detail expound of the problems and solve project while cutting silicon wafers and solve project..Keywords: multiwire cutting;目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章光伏产业的发展现状及趋势 (2)1.1国际光伏产业的现状 (1)1.2国内光伏产业的现状 ................................................... 错误！未定义书签。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
硅片多线切割技术详解
太阳能光伏网2012-4-9
硅片是半导体和光伏领域的主要生产材料。
硅片多线切割技术是目前世界上比较先进的硅片加工技术，它不同于传统的刀锯片、砂轮片等切割方式，也不同于先进的激光切割和内圆切割，它的原理是通过一根高速运动的钢线带动附着在钢丝上的切割刃料对硅棒进行摩擦，从而达到切割效果。
在整个过程中，钢线通过十几个导线轮的引导，在主线辊上形成一张线网，而待加工工件通过工作台的下降实现工件的进给。
硅片多线切割技术与其他技术相比有：效率高，产能高，精度高等优点。
是目前采用最广泛的硅片切割技术。
多线切割技术是硅加工行业、太阳能光伏行业内的标志性革新，它替代了原有的内圆切割设备，所切晶片与内圆切片工艺相比具有弯曲度（BOW）、翘曲度（WARP）小，平行度（TAPER）好，总厚度公差（TTA）离散性小，刃口切割损耗小，表面损伤层浅，晶片表面粗糙度小等等诸多优点。
太阳能硅片的线切割机理就是机器导轮在高速运转中带动钢线，从而由钢线将聚乙二醇和碳化硅微粉混合的砂浆送到切割区，在钢线的高速运转中与压在线网上的工件连续发生摩擦完成切割的过程。
在整个切割过程中，对硅片的质量以及成品率起主要作用的是切割液的粘度、碳化硅微粉的粒型及粒度、砂浆的粘度、砂浆的流量、钢线的速度、钢线的张力以及工件的进给速度等。
一、切割液（PEG）的粘度
由于在整个切割过程中，碳化硅微粉是悬浮在切割液上而通过钢线进行切割的，所以切割液主要起悬浮和冷却的作用。
1、切割液的粘度是碳化硅微粉悬浮的重要保证。
由于不同的机器开发设计的系统思维不同，因而对砂浆的粘度也不同，即要求切割液的粘度也有不同。
例如瑞士线切割机要求切割液的粘度不低于55，而NTC要求22-25，安永则低至18。
只有符合机器要求的切割标准的粘度，才能在切割的过程中保证碳化硅微粉的均匀悬浮分布以及砂浆稳定地通过砂浆管道随钢线进入切割区。
2、由于带着砂浆的钢线在切割硅料的过程中，会因为摩擦发生高温，所以切割液的粘度又对冷却起着重要作用。
如果粘度不达标，就会导致液的流动性差，不能将温度降下来而造成灼伤片或者出现断线，因此切割液的粘度又确保了整个过程的温度控制。
二、碳化硅微粉的粒型及粒度
太阳能硅片的切割其实是钢线带着碳化硅微粉在切，所以微粉的粒型及粒度是硅片表片的光洁程度和切割能力的关键。
激光划片机、粒型规则，切出来的硅片表明就会光洁度很好；粒度分布均匀，就会提高硅片的切割能力。
三、砂浆的粘度
线切割机对硅片切割能力的强弱，与砂浆的粘度有着不可分割的关系。
而砂浆的粘度又取决于硅片激光划片机切割液的粘度、硅片切割液与碳化硅微粉的适配性、硅片切割液与碳化硅微粉的配比比例、砂浆密度等。
只有达到机器要求标准的砂浆粘度（如NTC机器要求250左右）才能在切割过程中，提高切割效率，提高成品率。
四、砂浆的流量
钢线在高速运动中，要完成对硅料的切割，必须由砂浆泵将砂浆从储料箱中打到喷砂咀，再由喷砂咀喷到钢线上。
砂浆的流量是否均匀、流量能否达到切割的要求，都对切割能力和切割效率起着很关键的作用。
如果流量跟不上，就会出现切割能力严重下降，导致线痕片、断线、甚至是机器报警。
五、钢线的速度
由于线切割机可以根据用户的要求进行单向走线和双向走线，因而两种情况下对线速的要求也不同。
单向走线时，钢线始终保持一个速度运行（MB和HCT可以根据切割情况在不同时间作出手动调整），这样相对来说比较容易控制。
目前单向走线的操作越来越少，仅限于MB和HCT机器。
双向走线时，钢线速度开始由零点沿一个方向用2-3秒的时间加速到规定速度，运行一段时间后，再沿原方向慢慢降低到零点，在零点停顿0.2秒后再慢慢地反向加速到规定的速度，再沿反方向慢慢降低到零点的周期切割过程。
在双向切割的过程中，线切割机的切割能力在一定范围内随着钢线的速度提高而提高，但不能低于或超过砂浆的切割能力。
如果低于砂浆的切割能力，就会出现线痕片甚至断线；反之，如果超出砂浆的切割能力，就可能导致砂浆流量跟不上，从而出现厚薄片甚至线痕片等。
目前MB的平均线速可以达到13米/秒，NTC达10.5-11米/秒。
六、钢线的张力
钢线的张力是硅片切割工艺中相当核心的要素之一。
张力控制不好是产生线痕片、崩边、甚至短线的重要原因。
1、钢线的张力过小，将会导致钢线弯曲度增大，带砂能力下降，切割能力降低。
从而出现线痕片等。
2、钢线张力过大，悬浮在钢线上的碳化硅微粉就会难以进入锯缝，切割效率降低，出现线痕片等，并且断线的几率很大。
3、如果当切到胶条的时候，有时候会因为张力使用时间过长引起偏离零点的变化，出现崩边等情况。
MB、NTC等线切割机一般的张力控制在送线和收线相差不到1，只有安永的相差7.5。
七、工件的进给速度
工件的进给速度与钢线速度、砂浆的切割能力以及工件形状在进给的不同位置等有关。
工件进给速度在整个切割过程中，是由以上的相关因素决定的，也是最没有定量的一个要素。
但控制不好，也可能会出现线痕片等不良效果，影响切割质量和成品率。
总之，太阳能硅片线切割机的操作，是一个经验大于技术流程与标准的精细活。
只有在实际操作中，不断总结与探讨，才能对机器的驾驭游刃有余。