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硅片多線切割技術(shù)詳解

來(lái)源：塑膠五金網(wǎng)發(fā)布時(shí)間：2014-05-14 09:35:38點(diǎn)擊率：

　　硅片是半導(dǎo)體和光伏領(lǐng)域的主要生產(chǎn)材料。硅片多線切割技術(shù)是目前世界上比較先進(jìn)的硅片加工技術(shù)，它不同于傳統(tǒng)的刀鋸片、砂輪片等切割方式，也不同于先進(jìn)的激光切割和內(nèi)圓切割，它的原理是通過(guò)一根高速運(yùn)動(dòng)的鋼線帶動(dòng)附著在鋼絲上的切割刃料對(duì)硅棒進(jìn)行摩擦，從而達(dá)到切割效果。在整個(gè)過(guò)程中，鋼線通過(guò)十幾個(gè)導(dǎo)線輪的引導(dǎo)，在主線輥上形成一張線網(wǎng)，而待加工工件通過(guò)工作臺(tái)的下降實(shí)現(xiàn)工件的進(jìn)給。硅片多線切割技術(shù)與其他技術(shù)相比有：效率高，產(chǎn)能高，精度高等優(yōu)點(diǎn)。是目前采用 廣泛的硅片切割技術(shù)。

　　多線切割技術(shù)是硅加工行業(yè)、太陽(yáng)能光伏行業(yè)內(nèi)的標(biāo)志性革新，它替代了原有的內(nèi)圓切割設(shè)備，所切晶片與內(nèi)圓切片工藝相比具有彎曲度(BOW)、翹曲度(WARP)小，平行度(TAPER)好，總厚度公差(TTA)離散性小，刃口切割損耗小，表面損傷層淺，晶片表面粗糙度小等等諸多優(yōu)點(diǎn)。

　　太陽(yáng)能硅片的線切割機(jī)理就是機(jī)器導(dǎo)輪在高速運(yùn)轉(zhuǎn)中帶動(dòng)鋼線，從而由鋼線將聚乙二醇和碳化硅微粉混合的砂漿送到切割區(qū)，在鋼線的高速運(yùn)轉(zhuǎn)中與壓在線網(wǎng)上的工件連續(xù)發(fā)生摩擦完成切割的過(guò)程。

　　在整個(gè)切割過(guò)程中，對(duì)硅片的質(zhì)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、砂漿的粘度、砂漿的流量、鋼線的速度、鋼線的張力以及工件的進(jìn)給速度等。

　　一、切割液(PEG)的粘度

　　由于在整個(gè)切割過(guò)程中，碳化硅微粉是懸浮在切割液上而通過(guò)鋼線進(jìn)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(jī)器開發(fā)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)思維不同，因而對(duì)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(jī)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(jī)器要求的切割標(biāo)準(zhǔn)的粘度，才能在切割的過(guò)程中保證碳化硅微粉的均勻懸浮分布以及砂漿穩(wěn)定地通過(guò)砂漿管道隨鋼線進(jìn)入切割區(qū)。

　　2、由于帶著砂漿的鋼線在切割硅料的過(guò)程中，會(huì)因?yàn)槟Σ涟l(fā)生高溫，所以切割液的粘度又對(duì)冷卻起著重要作用。如果粘度不達(dá)標(biāo)，就會(huì)導(dǎo)致液的流動(dòng)性差，不能將溫度降下來(lái)而造成灼傷片或者出現(xiàn)斷線，因此切割液的粘度又確保了整個(gè)過(guò)程的溫度控制。

　　二、碳化硅微粉的粒型及粒度

　　太陽(yáng)能硅片的切割其實(shí)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(guān)鍵。激光劃片機(jī)、粒型規(guī)則，切出來(lái)的硅片表明就會(huì)光潔度很好;粒度分布均勻，就會(huì)提高硅片的切割能力。

　　三、砂漿的粘度

　　線切割機(jī)對(duì)硅片切割能力的強(qiáng)弱，與砂漿的粘度有著不可分割的關(guān)系。而砂漿的粘度又取決于硅片激光劃片機(jī)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(dá)到機(jī)器要求標(biāo)準(zhǔn)的砂漿粘度(如NTC機(jī)器要求250左右)才能在切割過(guò)程中，提高切割效率，提高成品率。

　　四、砂漿的流量

　　鋼線在高速運(yùn)動(dòng)中，要完成對(duì)硅料的切割，必須由砂漿泵將砂漿從儲(chǔ)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(dá)到切割的要求，都對(duì)切割能力和切割效率起著很關(guān)鍵的作用。如果流量跟不上，就會(huì)出現(xiàn)切割能力嚴(yán)重下降，導(dǎo)致線痕片、斷線、甚至是機(jī)器報(bào)警。

　　五、鋼線的速度

　　由于線切割機(jī)可以根據(jù)用戶的要求進(jìn)行單向走線和雙向走線，因而兩種情況下對(duì)線速的要求也不同。單向走線時(shí)，鋼線始終保持一個(gè)速度運(yùn)行(MB和HCT可以根據(jù)切割情況在不同時(shí)間作出手動(dòng)調(diào)整)，這樣相對(duì)來(lái)說(shuō)比較容易控制。目前單向走線的操作越來(lái)越少， 于MB和HCT機(jī)器。

　　雙向走線時(shí)，鋼線速度開始由零點(diǎn)沿一個(gè)方向用2-3秒的時(shí)間加速到規(guī)定速度，運(yùn)行一段時(shí)間后，再沿原方向慢慢降低到零點(diǎn)，在零點(diǎn)停頓0.2秒后再慢慢地反向加速到規(guī)定的速度，再沿反方向慢慢降低到零點(diǎn)的周期切割過(guò)程。在雙向切割的過(guò)程中，線切割機(jī)的切割能力在一定范圍內(nèi)隨著鋼線的速度提高而提高，但不能低于或超過(guò)砂漿的切割能力。如果低于砂漿的切割能力，就會(huì)出現(xiàn)線痕片甚至斷線;反之，如果超出砂漿的切割能力，就可能導(dǎo)致砂漿流量跟不上，從而出現(xiàn)厚薄片甚至線痕片等。

　　目前MB的平均線速可以達(dá)到13米/秒，NTC達(dá)10.5-11米/秒。

　　六、鋼線的張力

　　鋼線的張力是硅片切割工藝中相當(dāng)核心的要素之一。張力控制不好是產(chǎn)生線痕片、崩邊、甚至短線的重要原因。

　　1、鋼線的張力過(guò)小，將會(huì)導(dǎo)致鋼線彎曲度增大，帶砂能力下降，切割能力降低。從而出現(xiàn)線痕片等。

　　2、鋼線張力過(guò)大，懸浮在鋼線上的碳化硅微粉就會(huì)難以進(jìn)入鋸縫，切割效率降低，出現(xiàn)線痕片等，并且斷線的幾率很大。

　　3、如果當(dāng)切到膠條的時(shí)候，有時(shí)候會(huì)因?yàn)閺埩κ褂脮r(shí)間過(guò)長(zhǎng)引起偏離零點(diǎn)的變化，出現(xiàn)崩邊等情況。

　　MB、NTC等線切割機(jī)一般的張力控制在送線和收線相差不到1，只有安永的相差7.5。

　　七、工件的進(jìn)給速度

　　工件的進(jìn)給速度與鋼線速度、砂漿的切割能力以及工件形狀在進(jìn)給的不同位置等有關(guān)。工件進(jìn)給速度在整個(gè)切割過(guò)程中，是由以上的相關(guān)因素決定的，也是 沒(méi)有定量的一個(gè)要素。但控制不好，也可能會(huì)出現(xiàn)線痕片等不良效果，影響切割質(zhì)量和成品率。

　　總之，太陽(yáng)能硅片線切割機(jī)的操作，是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)大于技術(shù)流程與標(biāo)準(zhǔn)的精細(xì)活。只有在實(shí)際操作中，不斷總結(jié)與探討，才能對(duì)機(jī)器的駕馭游刃有余。

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