硅棒切割装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种能够减少切割损失且操作方便的硅棒切割装置。该切割装置，包括支架、工作台，工作台上方设置有多个钢线切割装置，工作台的上表面设置有多个硅棒夹具，所述硅棒夹具包括第一伸缩气缸、第二伸缩气缸，第一伸缩气缸的推拉杆末端连接有第一夹持头，第二伸缩气缸的推拉杆末端连接有第二夹持头，第一夹持头包括第一夹持块，所述第一夹持块朝向第二夹持头的表面为内凹的弧面，第二夹持头包括第二夹持块，第二夹持块朝向第一夹持头的表面为内凹的弧面。该切割装置的整个过程操作非常方便，而且采用钢线切割硅棒，造成的单晶损失非常小，由夹持头、伸缩气缸组成的硅棒夹具夹持牢固。适合在太阳能电池加工设备领域推广应用。
【专利说明】硅棒切割装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及太阳能电池加工设备领域，尤其是一种硅棒切割装置。
【背景技术】
[0002]21世纪，世界能源危机促进了光伏市场的发展，晶体硅太阳能电池是光伏行业的主导产品。随着世界各国对太阳能光伏产业的进一步重视，特别是发达国家制定了一系列的扶持政策，鼓励开发利用太阳能，另外，随着硅太阳能电池应用面的不断扩大，太阳能电池的需求量越来越大，硅单晶材料的需求量也就越来越大。
[0003]单晶硅为一种半导体材料，一般用于制造集成电路和其他电子元件，单晶硅生长技术有两种:一种是区熔法，另一种是直拉法，其中直拉法使目前普遍采用的方法。
[0004]直拉法生长单晶硅的方法如下:将高纯度的多晶硅原料放入单晶炉的石英坩祸内，然后在低真空有流动惰性气体的保护下加热熔化，把一支有着特定生长方向的单晶硅(也叫做籽晶)装入籽晶夹持装置中，并使籽晶与硅溶液接触，调整熔融硅溶液的温度，使其接近熔点温度，然后驱动籽晶自上而下伸入熔融的硅溶液中并旋转，然后缓缓上提籽晶，此时，单晶硅进入锥体部分的生长，当锥体的直径接近目标直径时，提高籽晶的提升速度，使单晶硅体直径不再增大而进入晶体的中部生长阶段，在单晶硅体生长接近结束时，再提高籽晶的提升速度，单晶硅体逐渐脱离熔融硅，形成下锥体而结束生长。用这种方法生长出来的单晶硅，其形状为两段呈锥形的圆柱体，将该圆柱体切片，即得到单晶硅半导体原料，这种圆形单晶硅片就可以作为集成电路或太阳能的材料。
[0005]在光伏行业中，采用直拉法制成的单晶硅棒一般体积较大，通常需要将单晶硅棒切割成体积较小的晶块后才能使用。
[0006]目前，对于单晶硅棒的切割主要采用金刚石锯片进行切割，由于金刚石锯片的厚度一般为3mm左右，如果用3mm厚的金刚石锯片切割单晶娃棒，就会有3mm的截口损失，也就是说至少会浪费3_厚的单晶材料，单晶的利用率较低，而单晶价格昂贵，单晶利用率低就会导致单晶硅的生产成本大大增加，而且，使用金刚石锯片切高割籽晶，籽晶的切割面不光滑，还需要对切割面进行后续工序处理，不但工序复杂且成本也较，另外，现有的切割装置结构复杂，切割起来非常不方便。
实用新型内容
[0007]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够减少切割损失且操作方便的硅棒切割装置。
[0008]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:该硅棒切割装置，包括支架、工作台，所述工作台上方设置有多个钢线切割装置，所述钢线切割装置包括主动线辊、无头钢线、第一线辊、第二线辊、第三线辊，所述第一线辊、第二线辊设置在工作台的一侧且第一线辊设置在第二线辊的上方，所述第三线辊设置在工作台的另一侧，所述无头钢线依次绕过主动线辊、第一线辊、第三线辊、第二线辊、主动线辊反复循环移动，所述工作台下表面的中间位置固定有套筒，所述套筒内设置有丝杆，所述丝杆与套筒螺纹连接，所述丝杆的下端通过轴承固定在支架上，所述丝杆上连接有用于丝杆转动的驱动电机，所述工作台的上表面设置有多个硅棒夹具，所述硅棒夹具包括第一伸缩气缸、第二伸缩气缸，所述第一伸缩气缸的推拉杆末端连接有第一夹持头，所述第二伸缩气缸的推拉杆末端连接有第二夹持头，所述第一夹持头与第二夹持头分别位于工作台的两侧，所述第一夹持头包括第一夹持块，所述第一夹持块朝向第二夹持头的表面为内凹的弧面，所述第二夹持头包括第二夹持块，所述第二夹持块朝向第一夹持头的表面为内凹的弧面。
[0009]进一步的是，所述第一夹持块朝向第二夹持头的表面设置有第一防滑垫，所述第二夹持块朝向第一夹持头的表面设置有第二防滑垫。
[0010]进一步的是，所述主动线辊、第一线辊、第二线辊、第三线辊的表面均设置有线槽。
[0011]进一步的是，所述工作台下方设置有多根支撑杆，所述支撑杆的一端固定在工作台的下表面，另一端固定在套筒的外表面。
[0012]本实用新型的有益效果是:该硅棒切割装置在使用时，只需将需要切割的单晶硅棒放置在工作台上，然后用硅棒夹具将其加紧，然后使主动线辊转动进而带动钢线高速移动，此时，通过驱动电机驱动丝杆转动，由于丝杆与套筒螺纹连接，因而丝杆转动可以使得套筒沿丝杆轴向方向移动，进而推动工作台向上移动，使得单晶硅棒逐渐与钢线接触，当单晶硅棒与高速移动的钢线接触后，钢线对单晶硅棒进行切割，工作台继续向上移动知道硅棒被完全切断，当单晶硅棒被切断后，驱动电机反向旋转，丝杆带动套筒向下移动，进而工作台向下移动，移动至与钢线保持安全距离后，将切割好的硅棒取下，再放入新的需要切割的硅棒，重复上述步骤即可，整个过程操作非常方便，而且采用钢线切割硅棒，由于钢线较细，造成的单晶损失非常小，可以大大节约成本，同时，钢线切割出的硅棒截面非常光滑，无需对切割面进行处理即可使用，减少了截面处理工序，进一步降低了生产成本，提高了生产效率，另外，由夹持头、伸缩气缸组成的硅棒夹具在使用时只需驱动第一伸缩气缸、第二伸缩气缸，使第一夹持头、第二夹持头夹持在硅棒的两侧即可，夹持牢固，在钢线切割硅棒的过程中，硅棒不会晃动，可以保证硅棒切割工序顺利进行。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型硅棒切割装置的结构示意图；
[0014]图2是图1的左侧视图；
[0015]图中标记为:支架1、工作台2、钢线切割装置3、王动线棍301、无头钢线302、弟一线辊303、第二线辊304、第三线辊305、套筒4、丝杆5、支撑杆6、第一伸缩气缸7、第二伸缩气缸8、第一夹持头9、第一夹持块901、第一防滑垫902、第二夹持头10、第二夹持块101、第二防滑垫102。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本实用新型进一步说明。
[0017]如图1、2所示，该硅棒切割装置，包括支架1、工作台2，所述工作台2上方设置有多个钢线切割装置3，所述钢线切割装置3包括主动线棍301、无头钢线302、弟一线棍303、第二线辊304、第三线辊305，所述第一线辊303、第二线辊304设置在工作台2的一侧且第一线辊303设置在第二线辊304的上方，所述第三线辊305设置在工作台2的另一侧，所述无头钢线302依次绕过主动线辊301、第一线辊303、第三线辊305、第二线辊304、主动线辊301反复循环移动，所述工作台2下表面的中间位置固定有套筒4，所述套筒4内设置有丝杆5，所述丝杆5与套筒4螺纹连接，所述丝杆5的下端通过轴承固定在支架1上，所述丝杆5上连接有用于丝杆5转动的驱动电机，所述工作台2的上表面设置有多个硅棒夹具，所述硅棒夹具包括第一伸缩气缸7、第二伸缩气缸8，所述第一伸缩气缸7的推拉杆末端连接有第一夹持头9，所述第二伸缩气缸8的推拉杆末端连接有第二夹持头10，所述第一夹持头9与第二夹持头10分别位于工作台2的两侧，所述第一夹持头9包括第一夹持块901，所述第一夹持块901朝向第二夹持头10的表面为内凹的弧面，所述第二夹持头10包括第二夹持块101，所述第二夹持块101朝向第一夹持头9的表面为内凹的弧面。该硅棒切割装置在使用时，只需将需要切割的单晶硅棒放置在工作台2上，然后用硅棒夹具将其加紧，然后使主动线辊301转动进而带动钢线高速移动，此时，通过驱动电机驱动丝杆5转动，由于丝杆5与套筒4螺纹连接，因而丝杆5转动可以使得套筒4沿丝杆5轴向方向移动，进而推动工作台2向上移动，使得单晶硅棒逐渐与钢线接触，当单晶硅棒与高速移动的钢线接触后，钢线对单晶硅棒进行切割，工作台2继续向上移动知道硅棒被完全切断，当单晶硅棒被切断后，驱动电机反向旋转，丝杆5带动套筒4向下移动，进而工作台2向下移动，移动至与钢线保持安全距离后，将切割好的硅棒取下，再放入新的需要切割的硅棒，重复上述步骤即可，整个过程操作非常方便，而且采用钢线切割硅棒，由于钢线较细，造成的单晶损失非常小，可以大大节约成本，同时，钢线切割出的硅棒截面非常光滑，无需对切割面进行处理即可使用，减少了截面处理工序，进一步降低了生产成本，提高了生产效率，另外，由夹持头、伸缩气缸组成的娃棒夹具在使用时只需驱动第一伸缩气缸7、第二伸缩气缸8，使第一夹持头9、第二夹持头10夹持在硅棒的两侧即可，夹持牢固，在钢线切割硅棒的过程中，硅棒不会晃动，可以保证硅棒切割工序顺利进行。
[0018]为了进一步防止硅棒在高速移动的钢线摩擦下翻滚导致切割工序不能顺利进行，所述第一夹持块901朝向第二夹持头10的表面设置有第一防滑垫902，所述第二夹持块101朝向第一夹持头9的表面设置有第二防滑垫102，通过设置防滑垫可以有效避免硅棒在切割过程中翻滚，进而可以保证硅棒切割的顺利进行。
[0019]为了避免钢线在高速移动的过程发生蹿位，所述主动线辊301、第一线辊303、第二线辊304、第三线辊305的表面均设置有线槽，将钢线限制在线槽内，由于钢线处于紧绷状态，因为无法从线槽内滑出，可以保证钢线稳定的快速移动。
[0020]工作台2是否能够平稳移动对于钢线切割硅棒有很大的影响，因此必须保证工作台2在上升过程中平稳移动，由于工作台2 —般较重，为了保证工作台2在上升和下降时平稳，所述工作台2下方设置有多根支撑杆6，所述支撑杆6的一端固定在工作台2的下表面，另一端固定在套筒4的外表面。
【权利要求】
1.硅棒切割装置，其特征在于:包括支架(1)、工作台(2)，所述工作台(2)上方设置有多个钢线切割装置(3)，所述钢线切割装置(3)包括主动线辊(301)、无头钢线(302)、第一线辊(303)、第二线辊(304)、第三线辊(305)，所述第一线辊(303)、第二线辊(304)设置在工作台(2)的一侧且第一线辊(303)设置在第二线辊(304)的上方，所述第三线辊(305)设置在工作台(2)的另一侧，所述无头钢线(302)依次绕过主动线辊(301)、第一线辊(303)、第三线辊(305)、第二线辊(304)、主动线辊(301)反复循环移动，所述工作台(2)下表面的中间位置固定有套筒(4)，所述套筒(4)内设置有丝杆(5)，所述丝杆(5)与套筒(4)通过螺纹连接，所述丝杆(5)的下端通过轴承固定在支架(I)上，所述丝杆(5)上连接有用于丝杆(5)转动的驱动电机，所述工作台(2)的上表面设置有多个硅棒夹具，所述硅棒夹具包括第一伸缩气缸(7)、第二伸缩气缸(8)，所述第一伸缩气缸(7)的推拉杆末端连接有第一夹持头(9)，所述第二伸缩气缸(8)的推拉杆末端连接有第二夹持头(10)，所述第一夹持头(9)与第二夹持头(10)分别位于工作台(2)的两侧，所述第一夹持头(9)包括第一夹持块(901)，所述第一夹持块(901)朝向第二夹持头(10)的表面为内凹的弧面，所述第二夹持头(10)包括第二夹持块(101)，所述第二夹持块(101)朝向第一夹持头(9)的表面为内凹的弧面。
2.如权利要求1所述的硅棒切割装置，其特征在于:所述第一夹持块(901)朝向第二夹持头(10)的表面设置有第一防滑垫(902)，所述第二夹持块(101)朝向第一夹持头(9)的表面设置有第二防滑垫(102)。
3.如权利要求2所述的硅棒切割装置，其特征在于:所述主动线辊(301)、第一线辊(303)、第二线辊(304)、第三线辊(305)的表面均设置有线槽。
4.如权利要求3所述的硅棒切割装置，其特征在于:所述工作台(2)下方设置有多根支撑杆(6)，所述支撑杆(6)的一端固定在工作台(2)的下表面，另一端固定在套筒(4)的外表面。
【文档编号】B28D7/04GK204249125SQ201420735993
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年11月27日 优先权日:2014年11月27日
【发明者】陈五奎, 李军, 陈辉, 耿荣军, 冯加保 申请人:乐山新天源太阳能科技有限公司