摘要：
在硅片切割過程中，經(jīng)常出現(xiàn)切斜的現(xiàn)象，大大影響硅片合格率。硅片切斜的原因多種多樣，本文通過從鋼線、導(dǎo)輪、砂漿等不同的方面進(jìn)行切斜分析。在以后的生產(chǎn)中，可以更好地減少切斜問題的出現(xiàn)。
引言
目前太陽能行業(yè)，硅片的加工是指將硅塊切割成一定厚度的硅片。硅塊的切割主要以鋼線帶動砂漿切割為主。砂漿有懸浮液和碳化硅組成。晶體硅的莫氏硬度為6.5，而碳化硅的莫氏硬度為9.5。碳化硅的硬度相比晶體硅大，可以把晶體硅進(jìn)行磨削切割。
在硅片切割加工過程中，出現(xiàn)的切斜問題，極大的影響了硅片的合格率。如何很好地控制硅片切割出現(xiàn)的切斜問題，首先尋找問題根源。本文通過從鋼線、導(dǎo)輪、砂漿等不同方面進(jìn)行分析，提出減少硅片切斜的方法。
一、硅片切斜現(xiàn)象
在硅片加工中，需要有鋼線、砂漿、導(dǎo)輪參與，同時還要滿足鋼線高速轉(zhuǎn)動、砂漿不停地流在鋼線來完成硅片的切割。具體切割過程：具有一定張力的鋼線在導(dǎo)輪的帶動下水平高速轉(zhuǎn)動，砂漿不停地流在鋼線上，具有粘稠性的懸浮液可以攜帶碳化硅附著在轉(zhuǎn)動的鋼線上。隨著硅塊的下降，鋼線攜帶碳化硅對硅塊進(jìn)行切割。正常情況下切割后的硅片是均勻薄厚、表面無鋸痕。如果在切割過程中，有部分硅片出現(xiàn)掉片現(xiàn)象或是切割結(jié)束后觀察硅片的兩邊出現(xiàn)薄厚不均，硅片表面出現(xiàn)明顯的鋸痕，統(tǒng)稱為硅片切斜。硅片切斜表現(xiàn)在鋼線上一般為鋼線疊加在一起，或是鋼線直接跳出原來所在的導(dǎo)輪線槽。
二、引起硅片切斜的根本原因
鋼線在高速切割硅塊過程中，需要保持鋼線與硅塊垂直的位置，一旦鋼線出現(xiàn)傾斜，就會直接導(dǎo)致切割的硅片出現(xiàn)切斜問題。
引起硅片出現(xiàn)切斜的根本原因就是由于各種因素使得鋼線與硅塊出現(xiàn)相對的橫向移動，造成切割方向的移動。
三、硅片切斜帶來的危害
在硅片切割過程中，鋼線在水平方向的受力為牽引力、摩擦力，如果出現(xiàn)切斜的現(xiàn)象，必然引起鋼線與硅塊的水平位置發(fā)生相對的移動。這時鋼線在水平方向的受力又增加了一個剪切力，加大了鋼線斷線的風(fēng)險。
硅片切割中的切斜部分硅料，大大降低硅片合格率，降低生產(chǎn)效率，增加了硅片加工的成本。
四、從不同的方面分析硅片切斜問題
1、切割中鋼線張力過小
在正常切割硅片過程中，應(yīng)該保持鋼線一定的張力。如：直徑為0.13mm的鋼線張力設(shè)定22-23N;直徑為0.12mm的鋼線張力設(shè)定20-21N。只有鋼線保持一定的張力才能在高速轉(zhuǎn)動下，攜帶砂漿將硅塊進(jìn)行切割。
如果出現(xiàn)張力過小,就會使得鋼線的牽引力減小，而受到的摩擦力過大。就會引起鋼線水平的抖動，引起切斜。一般常見的有以下兩種形式：
?。?）張力臂的氣缸漏氣，導(dǎo)致鋼線的張力過小。
?。?）鋼線在導(dǎo)輪上纏繞時，前后分布不均勻。導(dǎo)致繞線的部分的導(dǎo)輪相向發(fā)生移動，進(jìn)而引起導(dǎo)輪上鋼線張力減小，變得松弛。
解決方案:使用張力儀測量鋼線張力，及時更換氣缸；在編織線網(wǎng)時，使得鋼線均勻分布在導(dǎo)輪上。
2、導(dǎo)輪對硅片切斜的影響
導(dǎo)輪在硅片切割過程中，起著重要的作用。導(dǎo)輪的槽距影響切割硅片的厚度，線槽更是約束鋼線的切割方向。導(dǎo)輪方面引起硅片切斜的原因：
?。?）導(dǎo)輪開的線槽過淺，硅片切割中，鋼線容易跳出線槽。
?。?）導(dǎo)輪開槽不規(guī)范或搬運過程中，對導(dǎo)輪表面進(jìn)行磕碰。引起導(dǎo)輪線槽不相互平行。
?。?）硅片在切割中，有異物進(jìn)入導(dǎo)輪并引起鋼線跳線。
解決方案：規(guī)范開槽操作，及時更換銑刀；導(dǎo)輪搬運注意保護(hù)導(dǎo)輪外表；保持機(jī)床衛(wèi)生，減少異物進(jìn)入。
3、砂漿對硅片切斜的影響
砂漿有懸浮液和碳化硅按照1：1的配比組成，在切割硅片中有著重要的作用。
?。?）懸浮液的攜砂能力較差
在配置砂漿時，懸浮液的密度為1.125kg/l（室溫25℃）如果懸浮液的密度小于1.125kg/l或配置砂漿時的比例過大，會導(dǎo)致懸浮液的攜砂能力下降。使得鋼線受到的阻力增加，容易產(chǎn)生切斜。
（2）碳化硅切割能力不足
切割前砂漿的密度應(yīng)該保持在1.620-1.630kg/l，如果密度過低，表面砂漿中碳化硅的比例偏少；使用菱角不鋒利的回收碳化硅進(jìn)行切割。都會引起切割能力不足，易引起切斜現(xiàn)象。
?。?）砂漿溫度的影響
在切割中，硅塊、鋼線摩擦產(chǎn)生的熱會釋放出來，引起砂漿溫度的上升。正常砂漿溫度控制在23-25℃，如果溫度過高，引起砂漿的密度降低，使得切割能力下降。
（4）砂漿流量的影響
砂漿流量的控制很重要，過大或過小都會對切割產(chǎn)生影響。砂漿流量過大引起鋼線的抖動；流量過小，降低硅片的切割能力。一般砂漿流量控制在130-150kg/min。
解決方案：正確使用懸浮液和碳化硅的配比，并在使用砂漿過程中注意砂漿溫度和流量的控制。
五、結(jié)語
通過對硅片出現(xiàn)切斜的原因從不同的方面進(jìn)行分析，對硅片切斜有更好的理解。在以后工作中可以容易找到硅片切斜的根本所在，并及時解決切斜問題。對于提高硅片合格率、降低硅片加工成本有很大的作用。
【參考文獻(xiàn)】
[1]錢宏峰,林財興,趙懿峰.多線切割機(jī)加工過程與鋼絲振動[J].機(jī)電工程技術(shù),2006,35(6).
[2]陳雪,汪釘崇.單多晶太陽能硅片線痕的起因和降低方法[C].第十屆太陽能光伏會議論文集，江蘇,2008,218-222.
[3]石森森.切削中的摩擦與切削液[M].北京：中國鐵道出版社,1994.
