你不知道的小块晶硅切割技术

当前的太阳能行业，由于硅块中存在杂质等原因，需要将杂质部分去除掉，导致产生较多长度较短的小块晶体硅块，此类硅块由于长度不一，与正常硅块相比不好配块，需要单独粘接切割，但是通常合格率较低。本文主要论述一种切割小块晶体硅块的方法，可以有效提高工作效率，提升硅片切割合格率。

1.引言

破锭结束后，需要对每一块硅块进行检验，若发现硅块中存在杂质，必须使用带锯机将杂质部分切割去除，这样剩余部分就会成为长度较短的小块晶体硅块。由于各硅块中杂质的分布位置不同，因此小块晶体硅块的长度不均匀。为降低生产成本，只有长度小于30mm的硅块才会直接回收重新铸锭，而长度大于30mm的硅块会继续切片。但受硅块长度影响，粘接工序在配块时存在很大困难。因此这部分长度较短的短块会单独粘接，进行切割。

2.小块切割现状

在硅块切割前，首先要将硅块、玻璃、托盘等粘接成晶棒。小块的粘接方式和步骤为：

(1)准备好托盘和玻璃。检查托盘螺丝是否紧固好，玻璃表面磨砂是否均匀，是否有崩边，选择好玻璃和托盘后，使用盘纸和酒精将托盘和玻璃粘接面擦拭干净，否则粘接不牢固，会造成掉片。

(2)使用电子天平称量粘玻璃用的胶水(通常为环氧树脂胶，A胶与B胶比例为1：1)，混合均匀后，将胶水涂抹在托盘上，使用刮胶铲将胶水刮均匀，然后将玻璃粘接在托盘上。

(3)选择要粘接的小块晶体硅块，对硅块进行分组，保证四条晶棒的小块总长度偏差小于2mm。确定好硅块粘接面后，使用盘纸和酒精将硅块粘接面和侧面擦拭干净，然后使用拼棒胶将每两块小块粘接在一起。小块拼接在一起之后，需要固化一段时间。

(4)然后称量粘接硅块用的胶水(环氧树脂AB胶)，将胶水涂抹在玻璃表面，使用刮胶铲刮均匀，然后将硅块粘接在玻璃表面。

(5)固化一段时间后，使用相应的胶水在硅块表面粘接导向条。

(6)粘接好的晶棒至少固化4个小时方可切割。线锯在进行切割时使用新砂浆，更新量按照有效切割长度计算。

此种粘接方式和切割方式的弊端是：

(1)由于每条晶棒粘接多块小块，且各小块之间的高度尺寸存在偏差，因此每条晶棒的小块晶体硅块拼接粘在一起后与玻璃接触的粘接面可能会不平整，影响粘接效果，甚至硅块部分位置悬空，在切割过程中由于重力作用，粘接不牢固的硅片折断产生大量掉片，严重时掉片会卷入线网造成切斜或断线。

(2)在使用拼棒胶粘接各小块的过程所用时间较长，粘接一锯晶棒需要8个小时(粘接正常的晶棒，8个小时可以粘接10锯)，工作效率较低。

(3)在硅片切割过程中，会产生大量热量，瞬间产生的高温会使硅块之间的胶层软化，钢线经过此位置时，胶层会影响钢线的携砂量，导致切割能力不足，在此位置出现切斜，切斜会导致产生厚度偏差片、锯痕不合格片或TTV超差片，影响硅片切割合格率。由于砂浆更新量按照切割长度更新，合格率低会造成因此砂浆单耗较高，而砂浆是硅片切割过程的主要耗材，在硅片加工成本中占有很大比重，因此切割小块会显著提升硅片加工成本。

3.一种新的小块切割方法

本方案的关键点是在粘接小块晶体硅块时，首先选取若干小块，分成两组，粘接两条晶棒。其它步骤操作完毕后，将各小块直接粘到玻璃上，无需再将各小块拼接到一起，但各小块之间须留5mm的缝隙(缝隙过大不利于切割，缝隙过小会导致切割过程中硅块之间发生磕碰产生崩边)。

此外，在硅块切割过程中，切割的实质是钢线携带砂浆高速运转，包裹在钢线表面的碳化硅颗粒不断对硅块进行磨削，起到切割作用。全新砂浆切割完一次后，旧砂浆中的部分碳化硅切割能力还较强，只是由于部分微粉会包裹碳化硅表面、以及会影响整体砂浆的悬浮性能，从而降低了砂浆系统的切割能力。如果将该部分砂浆重新利用进行半载切割，由于负载小，可以将砂浆系统的微粉含量值、碳化硅的磨损破碎程度控制在极限范围内，在保证硅片切割合格率的前期下，显著提高砂浆的使用率，可有效降低成本。

此切割方法的优点是：在粘接晶棒时，各小块之间不需要再使用拼棒胶拼接，节省了人力和时间，提高了工作效率，同时节约了拼棒胶的费用;硅块在玻璃上粘接牢固，不会悬空，因此避免了粘接不牢造成的掉片或硅片折断的情况;线锯机床在切片过程中不会在小块晶体硅块拼接的位置出现切斜情况，有效提高了合格率;提高了砂浆的利用率，有效降低了砂浆成本，从而降低了硅片的加工成本。

4.试验结果

通过试验结果对比可以看出，使用后一种切割方案，合格率明显提升。

新的切割方案使得在粘接晶棒时，各个小块之间不需要再使用拼棒胶拼接，从而可以极大节省了人力和时间，节约了拼棒胶的费用，提高了工作效率;提高了砂浆的利用率，有效降低了砂浆成本，从而降低了硅片的加工成本。

对切割完毕后的钢线磨损情况进行检测(0.12mm钢线切割)，线损在正常范围内，结果如下：

对切割后硅片取样片，检测其厚度值，中心点平均厚度值为185.28μm，样片厚度数据如下图：

5.小结

通过改变小块晶体硅块粘接方法和切割方式，有效利用旧砂浆中的部分碳化硅较强的切割能力，只是由于部分微粉会包裹碳化硅表面、以及会影响整体砂浆的悬浮性能，从而降低了砂浆系统的切割能力。将该部分砂浆重新利用进行半载切割，由于负载小，可以将砂浆系统的微粉含量值、碳化硅的磨损破碎程度控制在极限范围内，在保证硅片切割合格率的前期下，显著提高砂浆的使用率，可有效降低成本。有效提升了小块晶体硅块的切割合格率而不会影响硅片本身的品质，同时显著提高了砂浆利用率，可有效降低砂浆成本。