CN103128865A - 一种硅片切割方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种硅片切割方法，所述方法包括：采用水泡胶将粘胶板粘接在工件板上；将硅棒粘接在所述粘胶板上；硅片切割完成后，采用水浸泡的方式分离所述工件板和粘胶板。通过对本发明的技术方案的描述可知，所述硅片切割方法采用水泡胶粘结粘胶板和工件板，在进行粘胶板脱胶时，只需通过水煮脱胶方式即可实现粘胶板和工件板的分离，相比于现有技术中的高温加热方式，所述技术方案在进行粘胶板脱胶时，能耗低，且无污染。

Description

一种硅片切割方法

技术领域

本发明涉及太阳能硅片制造工艺技术领域，更具体地说，涉及一种硅片切割方法。

背景技术

在能源危机日益严重的今天，开发利用新能源是当今能源领域发展的主要方向。太阳能由于其无污染、取之不竭、无地域性限制等优点，使太阳能发电成为现在新能源开发利用的主要研究方向。其中太阳能电池是人们利用太阳能发电一种主要形式。硅片是太阳能电池的载体，是由晶体硅棒切割而成。硅片切割包括硅棒粘胶、硅棒切片、硅片脱胶、硅片清洗、粘胶板脱胶及硅片检验等工艺。

现有的硅片切割技术在进行硅棒粘胶工艺时是采用环氧胶将粘胶板粘结在工件板上，之后将硅棒通过环氧胶粘结在所述粘胶板上。然后，进行硅棒切片。现有的硅片切割技术在进行硅片切割时采用切割效率及质量较好的线锯切割。在硅棒切片时，为了保证硅片完全从硅棒上分离，线锯芯线将会在与硅棒粘结的粘胶板上切出于硅片对应的割痕。同时，硅棒与粘胶板之间的环氧胶胶层将会被切割为条状。完成硅棒切片后，通过硅片脱胶、硅片清洗、粘胶板脱胶及硅片检验等工艺进而完成整个硅片切割过程。

由于切割过程中会在粘胶板上形成割痕，为了保证下次硅片的切割质量需要将已使用的粘胶板分离下来，换上新的粘胶板进行下一次的硅棒切片。

现有技术在进行粘胶板脱胶时，即分离粘胶板和工件板时，由于所述粘胶板和工件板是通过整个环氧胶胶层粘结，面积大，粘结力强，因此，一般采用高温加热方式将所述粘胶板和工件板之间的粘结剂蒸发，进而实现两者的分离。但是，通过高温加热的方式蒸发环氧胶胶层能耗高，且会产生有害气体，造成环境污染。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种太阳能电池硅片切割方法，该方法使用水泡胶粘结工件板和粘胶板，在进行粘胶板脱胶时能耗低，且无污染。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种硅片切割方法，包括步骤：

采用水泡胶将粘胶板粘接在工件板上；

将硅棒粘接在所述粘胶板上；

硅片切割完成后，采用水浸泡的方式分离所述工件板和粘胶板。

优选的，上述方法中，所述粘胶板为树脂粘胶板。

优选的，上述方法中，所述树脂粘胶板的厚度为12mm-20mm。

优选的，上述方法中，硅片切割方式包括：采用金刚石线锯进行硅棒切割；

或采用游离磨料多线切割方式进行硅棒切割。

优选的，上述方法中，所述采用水浸泡的方式分离所述工件板和粘胶板为：将所述树脂粘胶板和工件板在温度大于90℃的水中浸泡20min-30min。

优选的，上述方法中，所述硅棒通过环氧胶粘结在所述粘胶板上。

优选的，上述方法中，在硅片切割完成后与分离所述工件板和粘胶板步骤中间还包括步骤：将硅片与所述粘胶板分离。

优选的，上述方法中，所述将硅片与所述粘胶板分离的具体方式为：将硅片和粘胶板连接部分置于温度为50℃-60℃水中，浸泡10min-15min。

优选的，上述方法中，所述粘胶板脱胶后还包括步骤：对所述分离后的硅片进行清洗，去除硅片表面的杂质。

优选的，上述方法中，还包括：对清洗后的硅片进行质量检验。

从上述技术方案可以看出，本发明所提供的硅片切割方法，包括步骤：采用水泡胶将粘胶板粘接在工件板上；将硅棒粘接在所述粘胶板上；硅片切割完成后，采用水浸泡的方式分离所述工件板和粘胶板。通过对本发明的技术方案的描述可知，所述硅片切割方法采用水泡胶粘结粘胶板和工件板，在进行粘胶板脱胶时，只需通过水煮脱胶方式即可实现粘胶板和工件板的分离，相比于现有技术中的高温加热方式，所述技术方案在进行粘胶板脱胶时在进行粘胶板脱胶时，能耗低，且无污染。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的一种硅片切割方法的流程示意图；

图2为本发明实施例所提供的另一种硅片切割方法的流程示意图；

图3为为本发明实施例所提供的一种采用本发明所技术方案粘结在一起的组件结构示意图；

图4为图3中组件切割原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

正如背景技术部分所述，现有的硅片切割技术采用高温加热方式将所述粘胶板和工件板之间的粘结剂蒸发，进而实现两者的分离。但是，通过高温加热的方式蒸发粘结剂胶层能耗较大，且会产生有害气体，造成环境污染。

实施例一

为解决上述问题，本发明提供了一种硅片切割方法，参考图1，图1为本发明实施例所提供的一种硅片切割方法的流程示意图，所述方法包括步骤：

S1：采用水泡胶将粘胶板粘接在工件板上。

所述工件板的形状与要切割的硅棒的形状相匹配，所述粘胶板形状与所述工件板形状相匹配。

粘胶板作为晶棒切割中硅片的承载物，其强度和韧性都需要达到一定的要求。现有技术中在进行硅棒切片时，通常采用切割质量较好的线锯切割方式，如金刚石线锯切割或游离磨料多线切割。常规的粘胶板为玻璃板或石墨板，根据所采用粘胶板的材料的不同，选择相应的切割方式，一般金刚石线锯切割方式要使用石墨粘胶板，游离磨料多线切割方式要使用玻璃粘胶板。

S2：将硅棒粘接在所述粘胶板上。

完成硅棒粘胶，即完成步骤S1和步骤S2后，根据所用粘胶板选择具体的线锯切割方式，对硅棒进行切片操作。与现有技术相同，如使用石墨粘胶板，则通过金刚石线锯对硅棒进行切片；如使用玻璃粘胶板则使用游离磨料多线切割方式对硅棒进行切片。

S3：硅片切割完成后，采用水浸泡的方式分离所述工件板和粘胶板。

当完成切片操作后，硅棒被切割为多个个硅片，所述多个硅片是通过与粘胶板之间的被切割为条状的环氧胶连接的，环氧胶条的宽度为硅片的厚度，一般为零点几个毫米，由于粘结面积的减小，所以通过简单的水浸泡，便可将所有硅片从粘胶板上分离。具体的，当整个硅棒切割完成以后，将硅片和粘胶板的结合处成置于50℃-60℃左右的水中，浸泡10min-15min左右，使硅片和粘胶板分离。需要说明的是由于粘胶板和工件板之间通过大面积水泡胶粘结，所述水温及浸泡时间不足以分离粘胶板和工件板。

对于分离下来的硅片需要通过清洗以除去表面杂质，所述清洗方式包括：化学试剂清洗及清水超声清洗。然后，经过质量检验，检验硅片的尺寸及表面洁净度。

将所有硅片和粘胶板分离后，对于由水泡胶粘结固定在一起的粘胶板和工件板，将其置于90℃的热水中浸泡20min-30min，进而可实现工件板和粘胶板的分离。当进行下次硅棒切割时，在工件板上粘结新的粘胶板，重复上述操作即可。通过上述论述可知，所述粘胶板和工件板分离方法简单、易操作，且能耗低，无污染。

通过对本实施例的硅片切割方法的描述可知，所述硅片切割方法在完成硅棒切割，进行粘胶板和工件板分离时，只需进行热水浸泡即可实现工件板和粘胶板两者的分离，操作简单，能耗低，且安全去污染。

实施例二

虽然，玻璃粘胶板广泛的应用于游离磨料多线切割工艺。但是由于玻璃材质的粘胶板易破碎，所以在进行硅棒切片时，要求线锯的切割力均匀性好，且大小适中，避免因局部受力过大而导致玻璃粘胶板破碎，进而导致硅片掉片，甚至是碎片问题的发生。通过玻璃粘胶板进行硅棒切片的实际生产时，为了避免玻璃粘胶板破碎，线锯的生产用切割力往往小于其实际切割力，所述方式虽然在一定程度上减小了碎片率，但是影响了硅片切割效率，进而降低了生产效率。同样的，在线锯收刀时，为了避免玻璃粘胶板破碎，需要较高的工艺要求，这样也导致了切割效率低。

而在金刚石线锯切割中，由于金刚石线锯切割力较强，而玻璃韧性差，易破碎，所以如使用玻璃粘胶板作为金刚石线锯切割的粘胶板，极易导致玻璃板破碎。因此，现有金刚石线锯切割工艺一般优选使用石墨板作为粘胶板进行硅棒的切割。

然而，虽然石墨材质较软，但石墨材料属于润滑材料，在线锯切割至石墨粘胶板时，由于石墨的润滑作用，使金刚石线锯的切割能力大大降低，为了克服石墨对金刚线切割力削弱作用的影响，需要增加切割线弓以增加金刚线的切割能力，进而造成了金刚线的消耗量增加，而且由于石墨较好的润滑作用，这种方式对提高切割效率的作用并不十分理想，且在收刀切割过程中因增加切割线弓以增加金刚线的切割能力，使硅片边缘受力不均匀，进而增大硅片边缘片所占比例。

其中，所述金刚线是线锯用于切割硅棒的工具，在金刚石线锯中，金刚线表面固定有金刚石磨料颗粒，在游离磨料多线切割线锯中为普通金刚线，此时，主要依靠游离磨料中的金刚石或碳化硅颗粒进行切割；所述硅片边缘片为：硅片边缘未贯穿硅片的局部缺损区域，其尺寸由径向深度和周边弦长给出，或硅片边缘或侧面由于未抛光、抛光不充分或线切割等原因导致的硅片边缘连续锯齿状缺陷，边缘片为质量等级稍差的硅片。

针对上述问题，在实施例一的基础上，本实施例提供了另一种硅片切割方法，参考图2，所述方法包括步骤：

S11：采用水泡胶将树脂粘胶板粘结在工件板上。

其中，所述工件板的形状与要切割的硅棒的形状相匹配，所述树脂粘胶板形状与所述工件板形状相匹配。

在实际硅棒切片操作中，为了保证硅片切割完全，即保证硅片完全从硅棒中分离，线锯最深要切入粘胶板10mm左右的深度。所以，所述粘胶板为厚度在12mm-20mm之间的树脂粘胶板，在保证硅片切割完全的同时，避免因粘胶板厚度过小导致整个粘胶板被切透，进而损坏工件板。粘胶板未被切割的部分可保证粘胶避免因被切割而发生断裂，进而避免了掉片、碎片问题的发生。

本实施例采用树脂粘胶板，由于树脂粘胶板一方面可以在硬度上与玻璃粘胶板差别不大，符合线锯切割中对粘胶板硬度的要求；相比于石墨粘胶板，无润滑作用，对线锯损耗小，即消耗的切割用金刚线少；同时，在韧性上大大优于玻璃粘胶板，在正常切割操作过程中，一般不会发生因粘胶板破碎而导致掉片、碎片等问题。所以，所述树脂粘胶板一方面可以替代石墨粘胶板，进行金刚石线锯切割，避免了石墨粘胶板在收刀切割时对线锯切割力的削减及硅片边缘片比例增加等常问题的发生；另一方面，也可以代替玻璃粘胶板进行游离磨料多线切割，避免了因粘胶板破碎而导致掉片、碎片问题的发生。

S12：将硅棒粘结在所述粘胶板上。

具体的，采用环氧胶将待切割硅棒粘结在所述粘胶板上。

通过步骤S11及步骤S12完成硅棒粘胶，由于本实施例采用树脂粘胶板，因此，可选择金刚石线锯切割或游离磨料多线切割任一种线锯切割方式对硅棒进行切片，避免了粘胶板材料对切割方式的限制。

通过上述对树脂粘胶板的论述可知，无论采用哪种线锯切割方式，由于树脂粘胶板有适合线锯切割的硬度，在进行硅棒切片时，当线锯切割至树脂粘胶板时，所述树脂粘胶板对线锯的损耗小，减少了线锯金刚线的用量，进而降低了生产成本；且所述树脂粘胶板具有较好的韧性，不易断裂、破碎，切割时可以充分发挥线锯的最大切割力，切割效率高；且无润换作用，避免了由于粘胶板的润滑作用对粘胶板切割力的影响，降低了硅片边缘片比例。

S13：硅片切割完成后，采用水浸泡的方式分离所述工件板和粘胶板。

所述工件板和粘胶板分离式通过热水浸泡进行分离，操作步骤和实施例一中步骤S3相同。因此，同实施例中所述有益效果，操作简单，能耗低，且安全、无污染。

下面，通过两组对比实验说明树脂粘胶板代替石墨粘胶板和玻璃粘胶板在硅棒切割中的切割效果。

第一组对比实验：

实验例一：使用石墨作为粘胶板，使用直径为0.15mm的金刚线在NTC-442DW型号的切片机上对两根长为300mm的8寸硅棒进行金刚石线锯切割工艺，其切割深度达到170mm，金刚线使用量为16km，硅片边缘片所占比例为6％。其中，所述深度是衡量线锯切割力及切割效果的参数，所述170mm切割深度是指线锯切割300mm的8寸硅棒在切割方向上行进的距离，其数值越大，表示线锯切割力越小，切割效果越差。

对比实验例一：将实验例一中石墨粘胶板换成相同尺寸的树脂粘胶板，进行相同的切割操作，其切割深度仅为164mm，金刚线用量为14km，切割硅片边缘片比例仅为3％，而且切割时间相比于实验例一所用时间大大降低。

该组试验数据表明，采用树脂粘胶板代替石墨粘胶板进行金刚石线锯切割工艺，芯线消耗量少，降低了生产成本；且硅片边缘片少，提高了产品质量；切割时间短，提高了生产效率。

第二组对比实验：

实验例二：使用玻璃作为粘胶板，使用直径为0.12mm的普通钢线在NTC-442切片机上使用游离磨料切割两根长为300mm的8寸硅棒，玻璃碎裂导致掉片比例在1％左右。

对比实验例二：将实验例二中的玻璃粘胶板换成树脂粘胶板，进行实验例二中相同的切割操作，切割中没有掉片，钢线消耗量相差不大，但所用时间较玻璃粘胶板短。

本组对比实验说明，在进行硅棒线锯切割时，采用树脂粘胶板代替玻璃粘胶板进行切割工艺，没有碎片，提高了成品率，切割时间短，提高了生产效率。

通过上述论述可知，本实施例通过树脂粘胶板代替传统的石墨粘胶板和玻璃粘胶板，在进行硅棒切片时，由于树脂粘胶板在硬度和韧性上符合线锯切割要求，对线锯损耗小。

一方面，相比于玻璃粘胶板，其韧性较好，在正常的切割过程中不会发生因粘胶板破碎而导致掉片、碎片等问题，提高了成品率。

另一方面，相比于石墨粘胶板，无润滑作用，避免了石墨粘胶板在收刀切割时对线锯芯线切割力的削减，降低了金刚线的消耗量，提高了生产效率；同时，降低了边缘片比例；

而且，由于树脂粘胶板强度适中，韧性好，不易断裂，能够充分发挥线锯芯线的最适合切割力，切割效率高。

同时，采用水泡胶粘结所述树脂粘胶板和工件板，在进行粘胶板脱胶时，只需通过热水浸泡，即可实现树脂粘胶板和工件板和工件板的分离，分离方法简单、易操作，且能耗低，无污染。

实施例三

参考图3、图4，在实施例一和实施例二的基础上，对上述两个实施例进行更具体的描述说明。

参考图3，图3为本发明实施例所提供的一种采用本发明所技术方案粘结在一起的组件结构示意图。具体实现方式为：在工件板1上通过水泡胶层2粘结固定粘胶板3；粘胶板3上方通过粘结剂层4粘结固定待切割硅棒5，所述粘结剂优选为环氧胶。

其中，所述粘胶板3优选为树脂粘胶板，首先，树脂粘胶板价格较玻璃粘胶板和石墨粘胶板便宜，购买成本低，同时正如实施例一和实施例二中所述，树脂粘胶板相比于传统的石墨粘胶板及玻璃粘胶板，在进行硅棒线锯片时，切割效率、成品率高。

具体的，在进行硅棒切片时，将由粘结在一起的硅棒、粘胶板及工件板构成的组件进行悬挂切割。参考图4，即将图3中组件进行180°竖直旋转，悬挂后进行切割。线锯6从硅棒下方，图4中虚线所示位置，沿箭头所示切割方向，由下至上，进行切割。为了使切割充分，每次切割完成后，线锯6将会在粘胶板3内形成10mm左右的割痕，如图4中曲线6所示。

需要说明的是，在线锯切割时，由于摩擦将会产生高温，若不采取措施，将会在硅片表面造成沾污及线锯断线等风险。所以，无论是采用金刚石线锯切割，还是采用游离磨料切割，需要进行切割降温措施。

因此，优选的，本发明技术方案在进行悬挂切割，将悬挂后的组件的硅棒5及部分粘胶板3浸入水中或游离磨料等液态环境中进行切割，避免硅片表面烧伤，同时也避免切割产生的粉尘污染。如使用金刚石线锯切割，所述切割降温措施还可以为：持续为线锯进行淋水操作。

当完成硅棒切片后，后续工艺操作与实施例一和实施例二所述操作工艺相同。

通过上述对本发明实施例技术方案及具体工作过程工作原理的描述可知，与实施例一和实施例二相同，本实施例所述硅片切割方法，在进行硅棒线锯切割时，减少了线锯的消耗(主要是线弓和金刚线的消耗)，进而降低生产成本；同时，树脂粘胶板强度适中，切割效率高；韧性好，不易发生硅片掉片问题，成品率高。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种硅片切割方法，其特征在于，包括步骤：

采用水泡胶将粘胶板粘接在工件板上；

将硅棒粘接在所述粘胶板上；

硅片切割完成后，采用水浸泡的方式分离所述工件板和粘胶板。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粘胶板为树脂粘胶板。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述树脂粘胶板的厚度为12mm-20mm。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，硅片切割方式包括：

采用金刚石线锯进行硅棒切割；

或采用游离磨料多线切割方式进行硅棒切割。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用水浸泡的方式分离所述工件板和粘胶板为：将所述树脂粘胶板和工件板在温度大于90℃的水中浸泡20min-30min。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硅棒通过环氧胶粘结在所述粘胶板上。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在硅片切割完成后与分离所述工件板和粘胶板步骤中间还包括步骤：将硅片与所述粘胶板分离。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述将硅片与所述粘胶板分离的具体方式为：将硅片和粘胶板连接部分置于温度为50℃-60℃水中，浸泡10min-15min。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述粘胶板脱胶后还包括步骤：对所述分离后的硅片进行清洗，去除硅片表面的杂质。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：对清洗后的硅片进行质量检验。

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