1、xinyu college 畢業設計（論文）畢業設計（論文） 題題 目目 硅片（多晶硅）切割工藝及流硅片（多晶硅）切割工藝及流 程程 所所 屬屬 系系 太陽能科學與工程系太陽能科學與工程系 專專 業業 光伏材料加工與應用技術光伏材料加工與應用技術 硅片（多晶硅）切割工藝及流程硅片（多晶硅）切割工藝及流程 摘要摘要 隨著能源短缺和環境污染等問題的日益加劇，利用可再生、無污染的能 源已成為現代社會的一個趨勢，太陽能的開發與利用越來越被人們所重視。 未來太陽的大規模應用主要是用來發電，目前實用太陽能發電方式主要為 “光電轉換” 。其基本原理是利用 光生伏打效應 將太陽輻射能直接轉換為電能， 它的基本

2、裝置是太陽能電池。 太陽能電池是由太陽能電池硅片組件組成的一個系 統。硅片的質量直接影響了太陽電池的光電轉換效率。 本文介紹了光伏產業的發展現狀及趨勢，對多線切割、硅片切割機的工作 原理及結構進行了大概的介紹，詳細闡述了硅片切割工藝及流程，并對切片切割操作中 遇到的問題及解決方案作了詳盡的論述。 關鍵詞：多線切割；關鍵詞：多線切割； wafer(polycrystalline) cutting technology and flow abstract as the shortage of energy and the pollution of environment, it is a tren

3、d use renewable and non-pollution energy nowadays, the development 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 princ

4、iple 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 curr

5、ent situation and trend of photovoltaic 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 pr

6、oblems and solve project while cutting silicon wafers and solve project. . keywords: multiwire cutting; 目目 錄錄 摘要摘要 .i abstract .ii 第第 1 1 章章 光伏產業的發展現狀及趨勢光伏產業的發展現狀及趨勢.1 1 .1 國際光伏產業的現狀 .1 1 .2 國內光伏產業的現狀 .1 1 .3 未來的發展趨勢及展望.1 第第 2 2 章章 多線切割多線切割.3 2 .1 多線切割技術的發展歷史.3 2 .2 多線切割機的基本介紹.3 2.3 中國太陽能硅片線切割設備國產化的

7、現狀和趨勢.3 第第 3 3 章章 硅片切割機的工作原理及結構硅片切割機的工作原理及結構.5 3 .1 基本結構.5 3 .2 工作原理.5 第第 4 4 章章 硅片切割工藝及流程硅片切割工藝及流程.10 4 .1 切割工藝 .10 4.1.1 主要參數.11 4.1.2 切割液的(peg)粘度.11 4.1.3 碳化硅微粉的粒型及粒度.12 4.1.4 砂漿的粘度.12 4.1.5 砂漿的流量.12 4.1.6 鋼線的速度.12 4.1.7 鋼線的張力.12 4.1.8 工件的進給速度.12 4 .2 主要操作流程.10 4.2.1hctb6 切片機開機準備.10 4.2.2 切割準備.10

8、 4.2.3 取片.10 4.2.4 安裝放線輪.10 4.2.5 布線網.10 4.2.6 選取硅塊 4.2.5 裝硅塊、切片.10 第第 5 5 章章 切片切割操作中遇到的問題及解決方案切片切割操作中遇到的問題及解決方案.13 5 .1 跳線的產生.13 5 .2 斷線的原因分析及解決.13 5 .3 線痕的產生.14 5 .4 切片操作過程中的注意事項.17 結結 論論.22 參考文獻參考文獻.23 致致 謝謝.24 附附 錄錄.25 第第 1 1 章章 光伏產業的發展現狀及趨勢 11 國際光伏產業現狀 全球太陽能光伏產業發展現狀 csia 最新研究報告稱，目前太陽能電池主要分為單晶硅電

9、池、多晶 硅電池和薄膜電池三種。單晶硅電池技術成熟，光電轉換效率高， 但其生產成本較高，技術要求高；多晶硅電池成本相對較低，技術 成熟，但光電轉換效率相對較低；而薄膜電池成本低，發光效率高 ，但目前其在技術穩定性和規模生產上均存在一定的困難。隨著技 術的進步，未來薄膜電池會有更好的發展前景。 圖 1 2009 年全球太陽能電池市場產品結構（按銷售量） 在各國政府的大力支持下，太陽能光伏產業得到了快速的發展。200 6 年至 2009 年，太陽能光伏電池產量的年均增長率為 60%。由于受 到 2008 年金融危機的影響，2009 年前兩個季度光伏電池產量的增 長速度有所放緩，但隨著 2009 年

10、下半年市場需求的復蘇，2009 年 全年的太陽能電池產量達到了 10431mw，比 2008 年增長 42.5%。 圖 2220062009 年全球太陽能電池產量 目前太陽能光伏發電的成本大約是燃煤成本的 1118 倍，因此目前 各國光伏產業的發展大多依賴政府的補貼，政府的補貼規模決定著 本國的光伏產業的發展規模。目前在政府的補貼力度上，以德國、 西班牙、法國、美國、日本等發達國家的支持力度最大。2008 年， 西班牙推出了優厚的光伏產業補貼政策，使其國內光伏產業出現了 爆發式發展的態勢，一度占據了世界光伏電池產量的三分之一強。2 009 年德國光伏組件安裝量高達 3200mw，占全球總安裝量

11、的 50.4% 。 2.2 國內光伏產業現狀 一、我國太陽能光伏產業基本情況 1、太陽能制造大國 中國太陽能資源非常豐富，理論儲量達每年 17000 億噸標準煤。 太陽能資源開發利用的潛力非常廣闊。中國光伏發電產業于 20 世紀 70 年代起步，90 年代中期進入穩步發展時期。太陽電池及組件產量 逐年穩步增加。經過 30 多年的努力，已迎來了快速發展的新階段。 在“光明工程”先導項目和“送電到鄉”工程等國家項目及世界光 伏市場的有力拉動下，中國光伏發電產業迅猛發展。 到 2008 年年底，全國光伏系統的累計裝機容量達到 140mw，從 事光伏組件生產的企業近 400 家。而 2008 年我國的

12、光伏產能首次超 過德國，位居世界第一。2008 年全世界太陽能電池總產量達 6850mw，我國太陽能電池總產量達 1780mw，占全球總量的 26%。其 中，國內太陽能電池龍頭廠無錫尚德 2008 年產量約為 500mw，排名 全球第三，而天威英利產出 281.5mw，天合光能產出約 200mw。而從 市場占有率來看，中國太陽能電池廠商（包括臺灣省）的市場占有 率逐年提升，2007 年中國太陽能電池廠商市場占有率由 2006 年的 20%提升至 35%，2008 年則更進一步，大幅提升至 44%，連續兩年成 為世界第一。2008 年臺灣茂迪光伏電池產量在 270280mwp 之間。 從企業發展

13、看，目前全國涉及太陽能的生產企業已達 3000 多家， 有 500 多家光伏企業和研發單位，其中多晶硅材料企業近 20 家，從 業人員超過 10 萬人。我國已有 11 家境外上市和 12 家國內上市光伏 企業。 而在光伏設備領域，2008 年我國太陽能電池設備總銷售額達 17.66 億元，增長迅速。其中，太陽能級硅單晶生長和加工設備銷 售額達 12.26 億元，占太陽能電池設備銷售收入的 69.4%；太陽能 電池芯片制造設備銷售額為 5.4 億元。 2、產業呈區域式競爭格局 目前，我國光伏產業經過爆炸式發展，產業規模不斷擴大，已 初步形成環渤海、長三角、珠三角、中部地區和西部地區五大板塊。 長

14、三角以江蘇為產業增長極，主打中下游的光伏電池及組件生產， 產業規模占全國一半；環渤海以河北為核心，主打上游材料生產加 工，產業規模居第二，主要聚集區為邢臺寧晉、保定和廊坊；珠三 角以深圳為核心，主打下游應用產品生產；中部地區主要是江西、 湖北、湖南；西部地區主要是四川、內蒙古、青海、陜西等省，重 點利用、礦產等優勢，主打上游多晶硅原料生產，可提供全國 10% 的原料。 總體上看，我國光伏產業正處在產業重組和戰略布局階段，目 前國內有 28 個省市都把光伏產業作為新的主導產業和產業結構調整 的重點，面臨著巨大的產業整合壓力。 從我國光伏產業聚集格局變化趨勢看，環渤海、長三角、珠三 角和中西部地區

15、已形成了多個覆蓋光伏產業鏈的制造企業集群，未 來將有可能逐步形成五大光伏產業集聚地。 而在各省市當中，2008 年江蘇省太陽能電池產量占全國總產量 的份額高達 70%，成為名副其實的太陽能第一大省。截止 2008 年， 江蘇省已經有無錫尚德、常州天合、南京中電等 6 家海外上市光伏 企業，其中，5 家進入世界前 20 強，另外還有 280 多家為光伏上市 企業、骨干企業進行配套的特色企業，已經形成了完整的光伏產業 鏈條。 二、我國太陽能光伏產業存在的問題 1、產業結構畸形：兩頭在外 盡管過去幾年，我國太陽能光伏產業發展迅速，但是仍然沒有 改變“兩頭在外”的畸形產業機構。2008 年我國光伏系統

16、安裝量為 40mw，占全球總安裝量的比例僅為 0.73%。而在 2007 年我國光伏系 統安裝量為 20mw，占全球總安裝量的比例為 0.8%。而傳統光伏大國 德國 2008 年的光伏系統安裝量 1500mw，占全球總安裝量的比例達 到 27.27%；歐洲另一光伏大國西班牙的安裝量則達到 2511mw，占全 球總安裝量的比例則高達 45.65%。 與我國光伏系統安裝量極少相對應的是，近年來我國光伏產品 的產量已經穩居世界頭把交椅。據中投顧問最新發布的2009-2012 年中國太陽能電池行業投資分析及前景預測報告顯示，2008 年我 國光伏電池產量達 1.78gw，占全球總量的 26%。而從市場

17、占有率來 看，中國太陽能電池廠商(包括臺灣省)的市場占有率逐年提升， 2007 年中國太陽能電池廠商市場占有率由 2006 年的 20%提升至 35%，2008 年則更進一步，大幅提升至 44%，連續兩年成為世界第一。 終端市場在外且主要其中在歐洲，已經使得我國光伏制造廠商在金 融危機中遭遇到了極大地打擊。 與終端市場相對應的是，上游的多晶硅產業的提純核心技術主 要掌握在國外七大廠商手中，包括美國的 hemlock，挪威的 rec、美 國的 memc、日本的 tokuyama、mitsubishi material 和 sumitomo titanium。他們壟斷了全球的多晶硅料供應，獲得了太

18、陽能產業最 豐厚的利潤。 2、暴利不再難阻多晶硅投資狂潮 2006 年以來我國多晶硅項目累計投資已達 440 億元，而且這種 趨勢還有愈演愈烈的傾向。國內兩大光伏龍頭企業天威保變、江西 賽維累計 8000 噸的多晶硅項目正在建設。 從 2006 年下半年開始，多晶硅概念在國內逐漸升溫，許多上市 企業紛紛涉足其中。a 股中投資多晶硅的企業包括南玻 a、川投能源、 天威保變、特變電工、江蘇陽光、樂山電力、岷江水電、通威股份、 航天機電、桂東電力、銀星能源等十余家。2008 年雖然遭遇經濟危 機，但很多企業仍然逆市擴產。2008 年 11 月底，江蘇順大一期 1500 噸多晶硅項目正式投產；12 月

19、底江蘇陽光一期 1500 噸項目、 南玻 a1500 噸生產線分別投產；2009 年 1 月亞洲硅業 1500 噸生產 線舉行投產儀式；2009 年 4 月江蘇中能 13500 噸產能將全部投產。 另外，目前我國在建項目多晶硅項目總數逾 20 個，總投資額逾 700 億。其中，在建最大的項目為南京大陸投資集團、美國 ppp、scc、西圖等公司共同投資建設托克托縣多晶硅項目，總投資 180 億元，建設規模為年產多晶硅 18000 噸。而云南愛硅信科技有 限公司總規劃 10000 噸/年多晶硅項目，總投資也逾 100 億元。最新 開工的項目則由山東晟朗能源科技有限公司 2009 年 4 月 18

20、日投資 興建，首期投資 11 億，總投資達 90 億。 在國內企業不斷掀起的多晶硅投資熱潮中，2009 年國際多晶硅 遠期合同加權平均價格比 2008 年下跌 30%至 107 美元/公斤，現貨 價格則在 2009 年 5 月已跌至 60-70 美元/公斤。國內的多晶硅成本 普遍在每公斤 50 美元至 70 美元，個別沒有閉環式生產的公司，成 本高達每公斤 100 美元。這也就意味著，國內多晶硅企業的利潤已 經相當微薄，甚至出現虧損經營的狀況。 3、原料產地對多晶硅價格沒有發言權 長期以來，多晶硅產業的“弱勢”始終困擾著我國光伏產業， 最大的原因就是無法突破國際大廠的技術壁壘而導致成本高企。但

21、 是國內多晶硅產業并非沒有優勢，這種優勢就在于多晶硅上游原料 冶金硅 80%的主要產地來自于我國。 中投顧問最新發布的2009-2012 年中國金屬硅市場投資分析 及前景預測報告顯示，我國是全球主要的金屬硅產地，2007 年中 國金屬硅總產量為 95-100 萬噸，而 2006 年中國金屬硅總產量為 75-80 萬噸。進入 21 世紀以來，中國的工業硅生產和出口一直保持 著較快的增長速度。2001 年中國出口工業硅 32.24 萬噸，2002 年為 38.74 萬噸，2003 年達到 47.90 萬噸，2004 年突破 50 萬噸，達到 54.51 萬噸，2005 年與 2004 年基本持平，

22、為 53.61 萬噸。但 2006 年達到 61.4 萬噸，比 2005 年增長了 14.6%；2007 年上半年又比 2006 年同期增長了 16.3%，2007 年全年出口工業硅達到 69.8 萬噸， 比 2006 年增長了 13.8%。2008 年 1-3 月份中國金屬硅生產量在 200000-250000 噸左右，國內消費量在 35000-85000 噸左右，其余 全部出口。 我國多晶硅產業同樣擁有巨大的資源優勢，但不但沒有把優勢 轉化為勝勢，反而完全受制于國際大廠。根本原因在于沒有形成類 似于鐵礦石領域的“三巨頭”那樣的規模化優勢，而是一些中小企 業各自為戰，且存在惡性競爭。 4、政

23、策拉動效應有限 到目前為止，國內甚至全球光伏產業都還是明顯的“政策市” 階段，從國外光伏產業的發展經驗來看，在政府出臺相關財政補 貼或電價上網政策后，行業基本都出現了爆發性的增長，比如德國、 西班牙等。 2004 年德國政府啟動上網電價法，即著名的 eeg 法案，導致德 國光伏安裝量激增，最初的上網電價為 3 倍的零售電價或者 8 倍的 工業電價。光伏系統在安裝后的 20 年內固定價格，但推遲一年，固 定價格下調一定的比率。德國現行的太陽能補助案是在 2008 年由該 國下議院正式宣讀后定案。目前的太陽能年度收購電價稅率(feed- in tariffs)由 2008 年以前年降幅 5%，改成

24、 2009、2010 年降 8%、2011 年降 9%；地面裝配系統(ground- mounted system)從 2008 年降 6.5%，改成 20092010 年降 10%。新法規已在 2009 年 1 月 1 日生效。 2004 年西班牙開始實施“皇家太陽能計劃”。2006 年進行了修 改，該計劃提出了購電補償法，對發電量小于 100kwp（千瓦能）的 光伏系統，實行按 0.44eud/kwh 的價格（為平均電價的 5.75 倍）， 有效期為 25 年，25 年后購電價格變為平均電價的 4.6 倍。對大于 100kwp 的光伏發電系統，則采用 0.23eu/kwh 的價格（平均電價

25、的 3 倍）。 以上政策對于德國、西班牙的光伏產業發展起到了至關重要的 作用。而我國在 2007 年以前光伏產業的政策基本上是空白一片。 2007 年可再生能源中長期發展規劃的出臺作用也是相當有限。 進入 2009 年之后，我國政府相繼出臺了“太陽能屋頂計劃”、 “金太陽工程”等政策，但中投顧問能源行業首席研究員姜謙認為， 姜謙指出，光伏產業要正常發展，最重要的還是解決上網電價的問 題。也就是說，發出來的電電網公司有積極性去購買，終端用戶樂 意去用才是最關鍵的因素。德國、西班牙等國的財政補貼正是從此 處下手，才使得光伏行業出現了爆發性的增長。而我國三部門此次 聯合頒發的“金太陽工程”，補貼的重

26、點則是集中在安裝側，并未 解決上網電價這一實質性問題。僅從這一層面上看，“金太陽工程” 開啟光伏產業井噴時代就難言樂觀。 3.3 未來的發展趨勢及展望 1、 我國光伏產業吸引世界目光 伴隨著太陽能投資熱潮在中國的興起，中國的太陽能產業已經 成為全球矚目的焦點。著名投資銀行拉扎德資本預計，2011 年前中 國太陽能產業規模能達到 1-1.5gw。2012 年前該行業規模將達到 2gw，2020 年前則會達到 20gw。另外，預計我國太陽能光伏行業有 望吸引逾 100 億美元的私人投資，并有助中國未來三年成為全球主 要的太陽能設備市場。 姜謙認為，雖然到目前為止全球太陽能產業的終端市場仍然集 中在

27、歐洲，但隨著金融危機后各國太陽能政策的轉變，中國等新興 市場有望取代西班牙、德國成為全球太陽能產業的主要增長點。 2009 年 6 月 24 日浙江溫州大展國際貿易有限公司“牽手”沙 特阿拉伯巴格山集團，巴格山將以資金入股在溫州投資太陽能項目， 該項目總投資 5.3 億元。6 月 22 日江蘇響水縣與美國新能源技術公 司簽訂太陽能光伏產業基地項目協議書。該項目一年內建成一條生 產線，年產 1000 噸多晶硅，三年內建成 7 條生產線，年產 7000 噸 多晶硅，總投資約 50 億元，六年內投資完成光伏產業基地，將發展 成“多晶硅硅錠硅片光伏電池組件”完整的太陽能光伏產 業鏈。6 月 16 日四

28、川甘孜州政府與西班牙維拉米爾集團在西班牙正 式簽訂協議，總投資 8.2 億歐元的硅產業合作項目落戶康定。 姜謙指出，短短幾天之內，多家國際企業紛紛選擇投資光伏產 業，這并非偶然。說明在我國政府強有力的政策引導下，我國的光 伏產業不僅讓國內企業看到了機遇，而且可以毫不夸張地說，中國 的太陽能光伏產業已經吸引了世界的目光。姜謙同時認為，以上國 際企業的入主應該只是一個開端，未來應該會有更多的海外資本選 擇涉足中國太陽能光伏產業。這不管是對國內光伏產業來說，還是 對我國的整個能源產業來說，都是一個巨大的機遇。 雖然說我國光伏產業的前景一片廣闊，但是發展歷程并不會一 帆風順。一個新興產業的快速發展，前

29、提必須是涉及產業鏈上中下 游的相關行業同步發展。而這種發展已不僅僅是簡單的產能獲得提 升，更重要的是在掌握核心技術前提下的國際競爭力的提升。如果 說先前的終端市場集中在海外是國內光伏制造企業發展的最大瓶頸 的話，那么后金融危機時代，內需市場逐步開啟的情況下，國內企 業卻將面臨因成本高企而導致產品缺乏競爭力的尷尬。若國內廠商 不盡快在技術領域尋求突破，那么，未來受影響的將不止單個企業 的利益，整個國內光伏產業的發展或許都會受到國際巨頭的牽制。 第二章 硅片（多線）切割機 2.1 多線切割技術的發展歷史 人類歷史上的線切割歷史： 公元前 2000 年：古埃及人用混合了水和沙的繩子切割石頭 公元 1

30、9 世紀：意大利人用纜繩切割大理石 公元 20 世紀 20 年代：第一次有人申請了用繩切割約一英寸厚 的大尺寸大理石片的專利 公元 20 世紀 60 年代：第一次出現用線的往復運動來切割水晶 片 公元 20 世紀 70 年代：利用線的往復運動來切割 1-2 英寸的硅 片 在上世紀 80 年代以前，人們在切割超硬材料的時候一般采用涂 有金剛石粉的內圓切割機進行切割。然而隨著半導體行業的飛速發 展，人們對已有的生產效率難以滿足，同時由于內圓切割的材料損 失非常大，在半導體行業成本的摩爾定律作用下，人們對于降低切 割成本、提高效率的要求越來越高。多線切割技術因此而逐步發展 起來。 2.2 硅片（多線

31、）切割機的基本介紹 多線切割機 多線切割是一種通過金屬絲的高速往復運動，把磨料帶入半 導體加工區域進行研磨，將半導體等硬脆材料一次同時切割為數 百片薄片的一種新型切割加工方法。數控多線切割機已逐漸取代 了傳統的內圓切割，成為硅片切割加工的主要方式。 基于高精度高速低耗切割控制關鍵技術研發的高精度數控多 線高速切割機床，可全面實現對半導體材料及各種硬脆材料的高 精度、高速度、低損耗切割，填補了國內空白；成果具有多項自 主知識產權，整體技術達到國際先進水平，其中切割線的張力控 制技術、收放線電機和主電機的同步技術居于國際領先水平。 硅片是半導體和光伏領域的主要生產材料。硅片多線切割技 術是目前世界

32、上比較先進的硅片加工技術，它不同于傳統的刀鋸 片、砂輪片等切割方式，也不同于先進的激光切割和內圓切割， 它的原理是通過一根高速運動的鋼線帶動附著在鋼絲上的切割刃 料對硅棒進行摩擦，從而達到切割效果。在整個過程中，鋼線通 過十幾個導線輪的引導，在主線輥上形成一張線網，而待加工工 件通過工作臺的下降實現工件的進給。 2.3 中國太陽能硅片線切割設備國產化的現狀和趨勢 1.0 多線切割設備的國產化道路充滿了坎坷 多線切割設備為國際 3 大廠統治 目前全球的多線切割設備主要為瑞士的 hct、meyer burger(梅 耶博格)和日本的 ntc 所統治。瑞士的 hct、梅耶博格最早在上世紀 80 年代

33、就推出了線切割機，主要為半導體行業所用。 在國內光伏行業切片領域，到 2009 年底國際上影響力最大的三 家設備供應商在中國市場產能中差不多是三分天下，ntc 的份額稍 微高一點。下圖是國內線切割設備數量的一個變化趨勢圖。其他包 括國內品牌和國外進口的其他小品牌。 hct 簡介： hct 在 1983 年推出第一臺線切割機后 14 年里才累計賣出了 100 臺設備，在隨后的 6 年里又累計賣出了 150 臺。太陽能光伏市場在 2003 年啟動以后，hct 針對市場需要在 2005 年推出了世界上最大的 太陽能硅片線切割機 b5。而 hct 在 2006 年里一年的銷售量就突破 了 100 臺。

34、hct 在 2007 年被美國的應用材料收購。 hct 在 2000 年進入中國市場，主要的客戶來自半導體行業的包括北 京有研、濟寧港灣、寧波晶元等。hct 在太陽能行業應用的主流機 型是 b5，雙工作臺 4 個導輪滿載可以一次切割硅棒長達到 2 米，非 常適合大規模生產。國內主要用戶包括 ldk、保定英利、成都天威 新能源、浙江昱輝、江陰海潤等公司。 針對市場新的需求和變化，在 2009 年推出了新機型 maxedge b6， 主要特點是將原有的一個線網拆分為 2 個獨立控制的線網，這樣有 助于使用更細的切割線從而提高出片率降低生產成本。但是目前該 設備還處于推廣階段，工藝還有待進一步成熟。

35、 第三章硅片切割機的工作原理及結構 3.1 基本結構 基本結構:切割室、繞線室、砂漿缸、電機、電腦控制系統。 3.2 工作原理 多線切割的基本原理是通過一根高速運動的鋼線帶動附著在鋼 絲上的切割刃料對硅棒進行摩擦，從而將硅棒等硬脆材料一次同時 切割為數千片薄片的一種切割加工方法。多線切割由于其更高效、 更小切割損失以及更高精度的優勢，對于切割貴重、超硬材料有著 巨大的優勢，近十年來已取代傳統的內圓切割成為硅片切割加工的 主要方式。 第四章硅片切割工藝及流程 4.1 切割工藝 4.1.1 主要參數 左上鋼右上鋼 線張力線張力 23n23n 左下鋼 線張力 右下鋼 線張力 20n20n 工作臺 臺

36、速 馬達轉 速 300um/ min 1700rp m 硅錠尺 寸 一般熱 機時間 169.0m m 8- 10min 砂漿缸 入口溫 度 左上回 流缸溫 度 2220 4.1.2 切割液（peg）的粘度 切割液（peg）的粘度 由于在整個切割過程中，碳化硅微粉是懸浮在切割液上而通過 鋼線進行切割的，所以切割液主要起懸浮和冷卻的作用。 1、切割液的粘度是碳化硅微粉懸浮的重要保證。由于不同的 機器開發設計的系統思維不同，因而對砂漿的粘度也不同，即要求 切割液的粘度也有不同。例如瑞士線切割機要求切割液的粘度不低 于 55，而 ntc 要求 22-25，安永則低至 18。只有符合機器要求的切 割標準

37、的粘度，才能在切割的過程中保證碳化硅微粉的均勻懸浮分 布以及砂漿穩定地通過砂漿管道隨鋼線進入切割區。 2、由于帶著砂漿的鋼線在切割硅料的過程中，會因為摩擦發 生高溫，所以切割液的粘度又對冷卻起著重要作用。如果粘度不達 標，就會導致液的流動性差，不能將溫度降下來而造成灼傷片或者 出現斷線，因此切割液的粘度又確保了整個過程的溫度控制。的 (peg)粘度 4.1.3 碳化硅微粉的粒型及粒度 碳化硅微粉的粒型及粒度 太陽能硅片的切割其實是鋼線帶著碳化硅微粉在切，所以微粉 的粒型及粒度是硅片表片的光潔程度和切割能力的關鍵。粒型規則， 切出來的硅片表明就會光潔度很好；粒度分布均勻，就會提高硅片 的切割能力

38、。 4.1.4 砂漿的粘度 砂漿的粘度 線切割機對硅片切割能力的強弱，與砂漿的粘度有著不可分割 的關系。而砂漿的粘度又取決于硅片切割液的粘度、硅片切割液與 碳化硅微粉的適配性、硅片切割液與碳化硅微粉的配比比例、砂漿 密度等。只有達到機器要求標準的砂漿粘度（如 ntc 機器要求 250 左右）才能在切割過程中，提高切割效率，提高成品率。4.1.5 砂 漿的流量 4.1.5 砂漿的流量 砂漿的流量 鋼線在高速運動中，要完成對硅料的切割，必須由砂漿泵將砂 漿從儲料箱中打到噴砂咀，再由噴砂咀噴到鋼線上。砂漿的流量是 否均勻、流量能否達到切割的要求，都對切割能力和切割效率起著 很關鍵的作用。如果流量跟不

39、上，就會出現切割能力嚴重下降，導 致線痕片、斷線、甚至是機器報警。 4.1.6 鋼線的速度 鋼線的速度 由于線切割機可以根據用戶的要求進行單向走線和雙向走線， 因而兩種情況下對線速的要求也不同。單向走線時，鋼線始終保持 一個速度運行（mb 和 hct 可以根據切割情況在不同時間作出手動調 整） ，這樣相對來說比較容易控制。目前單向走線的操作越來越少， 僅限于 mb 和 hct 機器。 雙向走線時，鋼線速度開始由零點沿一個方向用 2-3 秒的時間 加速到規定速度，運行一段時間后，再沿原方向慢慢降低到零點， 在零點停頓 0.2 秒后再慢慢地反向加速到規定的速度，再沿反方向 慢慢降低到零點的周期切割

40、過程。在雙向切割的過程中，線切割機 的切割能力在一定范圍內隨著鋼線的速度提高而提高，但不能低于 或超過砂漿的切割能力。如果低于砂漿的切割能力，就會出現線痕 片甚至斷線；反之，如果超出砂漿的切割能力，就可能導致砂漿流 量跟不上，從而出現厚薄片甚至線痕片等。 4.1.7 鋼線的張力 鋼線的張力 鋼線的張力是硅片切割工藝中相當核心的要素之一。張力控制 不好是產生線痕片、崩邊、甚至短線的重要原因。 1、鋼線的張力過小，將會導致鋼線彎曲度增大，帶砂能力下降， 切割能力降低。從而出現線痕片等。 2、鋼線張力過大，懸浮在鋼線上的碳化硅微粉就會難以進入鋸縫， 切割效率降低，出現線痕片等，并且斷線的幾率很大。

41、3、如果當切到膠條的時候，有時候會因為張力使用時間過長引起 偏離零點的變化，出現崩邊等情況。 4.1.8 工件的進給速度 工件的進給速度 工件的進給速度與鋼線速度、砂漿的切割能力以及工件形狀在 進給的不同位置等有關。工件進給速度在整個切割過程中，是由以 上的相關因素決定的，也是最沒有定量的一個要素。但控制不好， 也可能會出現線痕片等不良效果，影響切割質量和成品率。 4.2.主要操作流程 4.2.1 hctb6 切片機開機準備 1.將頂部“睡.氣.漿料閥”打開。 2.將切片機馬達室一側的電源主開關打在“on上。 3.帶電腦啟動畫面運行到正常界面后，點擊箭頭所指（i/o)鍵。 4.點擊冷卻水開啟鍵

42、，使其呈下凹狀態。 5.點擊上下工作臺及所有排線輪復位鍵。 6.根據標簽插好沙漿缸插頭，并連接好沙漿管道。 4.2.2 切割準備 1.用工具輕拍上下線網，將線網表面的雜質拍除干凈。 2.清洗上下過濾網上的碎片，并將過濾網取出。 3.將清理出的碎片放入槽中，待轉預清理。 4.取走過濾網后，再次檢查切割室里是否有碎片，并將其清除。 5.將下過濾網放至清洗處，并用水清理干凈。 6.用氣將下過濾網完全吹干。 7.將清理干凈的下過濾網放回切割室底。 8.將砂漿噴嘴清理干凈，并用壓縮空氣吹干。 9.將砂漿過濾桶清理干凈。并用壓縮空氣吹干。 4.2.3 取片 1.將電腦屏幕下方的的鎖鍵打在“by-pass”

43、位置 2.點擊主界面上的鎖門鍵，使其成凸起狀。 3.打開切割室門，用燈照明，觀察線網位置，看硅塊是否完全切 透（若未切透，應根據線網位置加切） 。 4.在界面上點擊硅塊上升鍵，在彈出的框中輸入值，范圍在“玻 璃區 5mm/min”;硅片區 10-30mm/min”. 5.返回主界面，點擊硅塊上升鍵，工作臺將緩慢上升。 6.待工作臺停止上升后，依次點擊“左上，右上，左下，右下” 工作臺氣壓鍵。依次取下“左上，右上，左下，右下”托板壓緊固 定塊。 7.裝好插桿，有兩人將上下工作臺硅塊取出，并裝好例一邊的插 桿。小心將硅塊放入預清洗架內，并在托板上標好硅塊位置，用同 樣的方式將硅塊逐一取出，取出之后

44、放入裝滿 peg 的車內，隨工單 一起送入預清洗。 4.2.4 安裝放線輪 1.未開封的新線輪，包裝紙上的箭頭表示放線的方向。 2.觀察線輪標簽，選擇直徑與長度均符合工藝要求的鋼線。 3.用放線輪專用車叉取鋼線輪，并保持包裝紙上的方向朝下。 4.使用起重車安裝好鋼線 5.將新線輪推入放線輪軸承（箭頭所指方向為放線方向） 6.左右推動放線輪，將其推入到位。 7.推入時保證放線輪上的兩個卡位與放線輪軸承上的兩個凹槽咬 合。 8.裝入定位卡盤。 9.裝入螺母與定位卡盤上。 10.調節扳手力矩至所需刻度， （放線輪為 180n） 11.轉動扳手直到聽到扳手旋轉到位（出現響聲） 。 12.松開定位器，將

45、收線輪轉動半圈，再用定位器固定。 13.轉動扳手，直到聽見扳手轉動聽見聲響，在進行兩次同樣的轉 動放線輪半圈的操作。 14.放線輪安裝完畢將定位器打起。 15.裝上防護外殼。 16.點擊操作界面“高限位”在彈出的框中輸入值（輸入值=新線 總長-5km) 17.點擊操作界面清零鍵。 4.2.5 布線網 1.布線前，將切割室上方的噴嘴取下。 2.在切割室（靠繞線室側）將膠布反面導輪偏左側引入反面纏繞在 導輪上，膠布要拉緊，將膠布纏繞 3-4 圈。 3.將右繞線室的新線輪的線頭引入切割室。 4.將線頭粘在膠布上，并在線頭上再粘上膠布，并確保粘接牢固。 5.點擊操作屏幕取消接地報警，點擊操作界面無鋼線

46、模式。 6.如 2-4 方法，在膠布纏繞住頂層膠布的同時，一邊再用膠布纏繞 住鋼線。 7.確認膠布被上下兩層膠布夾緊后，再將線慢走 5-6 圈。 8.將所有張力切換成小張力模式。 9.打開右側的放線張力，用手順時針慢速轉動導輪運行控制器。 10.待導輪上跑上一排鋼線（約 5mm)，再次控制導輪以合適的布線 速度運行。 11.用刀片輕撥進線口的第一根線，從 d 導輪的第一槽開始。 12.將線撥入導輪進線口第一個線槽。 13.同理將其它導輪進線口第二根線按入進線口第二個槽。 14.將線網布到 1mm 左右時，停止轉動。 15.剪取一段強力膠壓在線網左側，用刀片把膠布將線網壓緊。 16.將線網以外膠

47、布和鋼線剪除。 17.確認線頭固定好并開始導輪慢跑，看線頭是否會散開。 18.關閉繞線室與切割室門。 19.點擊安全門鎖，確保所有門為鎖好狀態。 20.將電腦控制屏下方的鎖鍵打在“safe”位置。 21.將右側小張力改為大張力。 22.點擊操作屏快速走鋼線，并根據要切硅塊長度設定跑線長度（一 般為 2800m） 。 23.將跑線速度設定為 8-12m/s，點擊屏幕是導輪自動跑線。 24.跑線期間課打開觀察窗口檢查線頭是否散開或線網散亂。 25.待自動停止后，將電腦控制屏下方的鎖鍵打在“by-pass”位置。 26.點擊主界面的鎖門鍵，使其呈上凸狀態。 27.用尺子從導輪的左端測量線網，在刻度為

48、 280mm 處用小刀取出一 根鋼線。 28.用剪刀剪斷多余鋼線，同時用手指壓住上面鋼線，避免鋼線松動。 29.打開收線輪導向輪蓋，取出前半段線網線頭，將線引向收線輪。 30.將引進的線頭和收線輪的線打好接，并將線掛上滑輪。 31.打開右繞線室收線輪。 32.取出后半段線網進線口鋼線，將線頭引向放線輪。 33.將引進的線頭與放線輪上的線頭打結。 34.用扳手調節后半段線網鋼線的進線口位置，使鋼線與導輪槽水平 無夾角。 35.將左側張力切換成小張力模式。 36.打開左進線鋼線張力，修剪線頭，使其為 0.8-1.5cm 長，轉動線 頭一圈或一圈半，使線頭朝出線口方向。 37.慢走至線網第一排時，確

49、認線網是否認朝出線口方向，可將線接 的頭壓入線網。 38.關閉繞線室與切割室門。 39.點擊安全門鎖，是所有門鎖住，將鎖門鍵打在“safe”位置。 40.點擊快速走鋼線模式，將跑線長度設定為（一般為 2000 米） ，將 跑線速度設定為 8-12m/s,使導輪自動跑線，跑線期間可打開觀察窗 口檢查線頭是否散開或線網散亂。 41.待自動停止后，將鎖門鍵打在“by-pass”位置，點擊主界面上 的鎖門鍵，使其呈上凸狀態，打開切割室門，并剪去多余的鋼線。 42.用扳手調節導向輪的位置，使鋼線與導輪槽垂直。 43.取出線頭引向左收線室，將引進的線頭與收線輪的線頭打結，并 將線掛上導輪，打開左收線輪小張力。 44.手動慢速轉動導輪，觀察鋼線有無跳線，將左右張力都打向大張 力，在大張力喜愛跑線（100m-500m）左右，確認無跳線。 4.2.6 選取硅塊 1.側視:確定托板上硅塊