一种低成本方硅芯切割工艺的制作方法

本发明涉及一种低成本方硅芯切割工艺，属于多晶硅生产技术领域。

背景技术

目前，目前国内生产多晶硅的工艺大部分都是常规三氯氢硅氢还原法，即改良西门子法，改良西门子法或其他类似方法生产大直径多晶硅的主要设备是多晶硅还原炉，多晶硅还原炉在细长的硅芯上通上电源，使硅芯加热发红，直至表面温度达到1100摄氏度，通入高纯的三氯氢硅和氢气，使其在高温下发生氢还原反应，使三氯氢硅中的硅分子堆积在硅芯上，使其的直径不断地增大，通常，硅芯的直径在7-10毫米，可以是圆形也可以是方型，或是其他形状，最终通过氢还原反应使直径不断地增大到120-200毫米，生产出高纯太阳能级6n或电子级11n的多晶硅器均无法适用于厂内方硅芯的测试。

目前硅芯的制备方法有二种，传统的方法是用cz法(区熔提拉法)，即把直径在20-50毫米的硅棒在充满惰性气体的真空炉膛内用高频感应加热，使其顶部局部熔化，从上部放入1根直径在5-10毫米的籽晶，然后慢慢向上提拉，使其成为直径在7-10毫米，长度在1900-3000毫米之间的细长硅芯，其缺点是提拉速度慢，一般为8-12毫米/分钟，拉制1根2米的硅芯需要4小时，生产效率低，电力消耗大，设备投资大。

另一种是用金刚石工具切割法，美国diamondwiretechnology公司研制出采用金刚石线的数控多晶硅细长硅芯多线切割机床，用于硅芯的制备。通过利用电镀上金刚石微粒的细钢丝线在被加工工件上高速地往复运动或单向移动，将硅棒压在该机床用金刚石线交叉组成的方形线网上，从而将该硅棒切割成细长的硅芯。其优点十分明显，10-12小时可以切割出200根左右2米长的7x7或8x8毫米的方形硅芯，电力消耗小，加工效率高。

现有的数控多晶硅硅芯多线切割机床由机床立柱、底座、口字型切割导轮组件、工作台升降机构、工件装载夹持装置和收放线绕线张力控制机构等几大部分组成，其中口字型切割导轮组件由四个绕线轮相互绕线而成，生产过程中细钢丝线与绕线轮频繁接触，绕线轮容易磨损，使用一段时间就需要更换，且也增加了切割钢丝线的消耗，大大提高了生产成本；另外导轮组件结构设计不合理，导轮支撑板悬臂较长，稳定性较差，易变形，维修更换十分不便，不利于持续的切割生产，大大增加了硅芯切割的成本。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种低成本方硅芯切割工艺，它通过优化导轮组件和绕线轮的结构，一方面使得导轮组件和绕线轮维修更换方便，另一方面有利于优化进线速度和出线速度，大大减少了金刚石切割线的消耗，降低了生产成本。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种低成本方硅芯切割工艺，所述工艺包括以下步骤：

步骤一、取一圆柱状或长方体状的硅锭；

步骤二、在硅锭一端通过胶水粘上晶座；

步骤三、将硅锭通过晶座悬挂至多线切割机床上；

所述切割机床包括导轮组件，所述导轮组件包括水平安装板，所述水平安装板后侧沿竖直方向设置有固定架，所述固定架上自上而下平行设置有多个横梁，所述横梁前侧自左至右间隔设置有多个卡槽，所述卡槽内设置有悬臂架，所述悬臂架上设置有导向轮；

所述悬臂架包括固定块，所述固定块卡置于卡槽内，所述固定块通过连接螺栓与横梁相连接；

所述固定块上设置有支撑悬臂，所述支撑悬臂向前倾斜布置，所述导向轮设置于支撑悬臂上；

所述切割机床包括绕线轮，所述绕线轮包括绕线轮主体，所述绕线轮主体左右两侧设置有圆形端板，所述圆形端板外径大于绕线轮主体外径，左右两个圆形端板之间形成环形凹槽，所述环形凹槽内设置有聚氨酯套体，所述聚氨酯套体外表面均匀设置有绕线槽；

所述聚氨酯套体外表面高度不超过圆形端板的外缘；

所述聚氨酯套体通过注塑成型的方式包覆于绕线轮主体外表面；

四组导轮组件和四个绕线轮相互交叉绕线形成方形线网；

步骤四、方形线网前端进线速度为260m/min，后端收线速度为255m/min，多线切割机床的方形线网逐渐向上切割，直至完成整根硅锭的切割。

优选的，所述水平安装板上前后平行开设有两条安装槽。

优选的，两个圆形端板外侧中心处均设置有凸台，其中一个凸台上设置有卡头，卡头与凸台之间形成卡槽，另一个凸台上设置有支撑轴。

优选的，所述环形凹槽表面均匀设置有锯齿纹。

优选的，所述环形凹槽表面均匀设置有多个凹孔，所述凹孔的形状为圆形、方形或多边形。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明中导轮轮单个安装在悬臂架上，大大缩短了悬臂架长度，悬臂架稳定性高，不易产生变形；

2、本发明中单个导轮更换时只需松开安装螺栓将对应的悬臂架拆下即可，维修更换十分方便；

3、本发明中水平安装板与固定架相互垂直布置，悬臂架的连接螺栓位于固定架后侧，操作空间大，有利于导向轮的维修更换；

4、本发明中绕线轮本体上包覆聚氨酯套体，大大减小了切割钢丝线与绕线轮之间的磨损，大大减少了切割钢丝线的消耗，有效降低了生产成本；

5、本发明中绕线轮在使用一段时间后，只需将聚氨酯套体从绕线轮本体上拆除，绕线轮本体外侧重新通过注塑形成新的聚氨酯套体，绕线轮本体可重复利用，大大降低了绕线轮的更换成本；

6、本发明中绕线轮本体外表面设置有锯齿纹或凹孔，能够有效增加聚氨酯套体与绕线轮本体之间的结合力，防止二者之间产生相对滑动，影响切割效果；

7、本发明通过改变导轮组件和绕线轮结构，能够有效降低进线速度(300m/min→260m/min)和出线速度(295m/min→255m/min)，提高生产效率和切割质量，减少金刚石切割线的消耗，降低生产成本。

附图说明

图1为本发明一种低成本方硅芯切割工艺中切割机床导轮组件的结构示意图。

图2为本发明一种低成本方硅芯切割工艺中切割机床绕线轮的结构示意图。

图3为本发明一种低成本方硅芯切割工艺中切割机床绕线轮另一视角的结构示意图。

图4为图2中绕线轮主体实施例1的结构示意图。

图5为图2中绕线轮主体实施例1的结构示意图。

其中：

水平安装板1

安装槽2

固定架3

横梁4

卡槽5

悬臂架6

固定块61

支撑悬臂62

导向轮7

连接螺栓8

绕线轮主体9

圆形端板10

环形凹槽11

聚氨酯套体12

绕线槽13

锯齿纹14

凹孔15

凸台16

卡头17

卡槽18

支撑轴19。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

本实施例中的一种低成本方硅芯切割工艺，它包括以下工艺步骤：

步骤一、取一圆柱状或长方体状的硅锭；

步骤二、在硅锭一端通过胶水粘上晶座；

步骤三、将硅锭通过晶座悬挂至多线切割机床上；

所述切割机床包括导轮组件，参见图1，所述导轮组件包括水平安装板1，所述水平安装板1后侧沿竖直方向设置有固定架3，所述固定架3上自上而下平行设置有多个横梁4，所述横梁4前侧自左至右间隔设置有多个卡槽5，所述卡槽5内设置有悬臂架6，所述悬臂架6上设置有导向轮7；

所述水平安装板1上前后平行开设有两条安装槽2；

所述悬臂架6包括固定块61，所述固定块61卡置于卡槽5内，所述固定块61通过连接螺栓8与横梁4相连接；

所述固定块61上设置有支撑悬臂62，所述支撑悬臂62向前倾斜布置，所述导向轮7设置于支撑悬臂62上；

所述切割机床包括绕线轮，参见图2～图5，所述绕线轮包括绕线轮主体9，所述绕线轮主体9左右两侧设置有圆形端板10，所述圆形端板10外径大于绕线轮主体9外径，左右两个圆形端板9之间形成环形凹槽11，所述环形凹槽11内设置有聚氨酯套体12，所述聚氨酯套体12外表面均匀设置有绕线槽13；

所述聚氨酯套体12外表面高度不超过圆形端板10的外缘；

所述聚氨酯套体12通过注塑成型的方式包覆于绕线轮主体9外表面；

两个圆形端板10外侧中心处均设置有凸台16，其中一个凸台16上设置有卡头17，卡头17与凸台16之间形成卡槽18，另一个凸台16上设置有支撑轴19；

所述环形凹槽11表面均匀设置有锯齿纹14；

所述环形凹槽11表面均匀设置有多个凹孔15，所述凹孔15的形状为圆形、方形或多边形；

四组导轮组件和四个绕线轮相互交叉绕线形成方形线网；

步骤四、方形线网前端进线速度为260m/min，后端收线速度为255m/min，多线切割机床的方形线网逐渐向上切割，直至完成整根硅锭的切割。

除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。