硅片切割中切斜问题分析
硅片切割中切斜问题分析
硅片切割中切斜问题分析作者:任军海龙峰来源:《硅谷》2011年第15期摘要:在硅片切割过程中,经常出现切斜的现象,大大影响硅片合格率。
硅片切斜的原因多种多样,通过从钢线、导轮、砂浆等不同的方面进行切斜分析。
在以后的生产中,从而可以更好地减少切斜问题的出现。
关键词:硅片切斜;导轮;砂浆;钢线中图分类号:TG661 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2011)0810136-010 引言目前太阳能行业,硅片的加工是指将硅块切割成一定厚度的硅片。
硅块的切割主要以钢线带动砂浆切割为主。
砂浆有悬浮液和碳化硅组成。
晶体硅的莫氏硬度为6.5,而碳化硅的莫氏硬度为9.5。
碳化硅的硬度相比晶体硅大,可以把晶体硅进行磨削切割。
在硅片切割加工过程中,出现的切斜问题,极大的影响了硅片的合格率。
如何很好地控制硅片切割出现的切斜问题,首先寻找问题根源。
本文通过从钢线、导轮、砂浆等不同方面进行分析,提出减少硅片切斜的方法。
1 硅片切斜现象在硅片加工中,需要有钢线、砂浆、导轮参与,同时还要满足钢线高速转动、砂浆不停地流在钢线来完成硅片的切割。
具体切割过程:具有一定张力的钢线在导轮的带动下水平高速转动,砂浆不停地流在钢线上,具有粘稠性的悬浮液可以携带碳化硅附着在转动的钢线上。
随着硅块的下降,钢线携带碳化硅对硅块进行切割。
正常情况下切割后的硅片是均匀薄厚、表面无锯痕。
如果在切割过程中,有部分硅片出现掉片现象或是切割结束后观察硅片的两边出现薄厚不均,硅片表面出现明显的锯痕,统称为硅片切斜。
硅片切斜表现在钢线上一般为钢线叠加在一起,或是钢线直接跳出原来所在的导轮线槽。
2 引起硅片切斜的根本原因钢线在高速切割硅块过程中,需要保持钢线与硅块垂直的位置,一旦钢线出现倾斜,就会直接导致切割的硅片,出现切斜问题。
引起硅片出现切斜的根本原因就是由于各种因素使得钢线与硅块出现相对的横向移动,造成切割方向的移动。
3 硅片切斜带来的危害在硅片切割过程中,钢线在水平方向的受力为牵引力、摩擦力,如果出现切斜的现象,必然引起钢线与硅块的水平位置发生相对的移动。
硅片线痕分析
硅片线痕分析分类:线痕按表现形式分为杂质线痕、划伤线痕、密布线痕、错位线痕、边缘线痕等。
各种线痕产生的原因如下:1、杂质线痕:由多晶硅锭内杂质引起,在切片过程中无法完全去除,导致硅片上产生相关线痕。
表现形式:(1)线痕上有可见黑点,即杂质点。
(2)无可见杂质黑点,但相邻两硅片线痕成对,即一片中凹入,一片凸起,并处同一位置。
(3)以上两种特征都有。
(4)一般情况下,杂质线痕比其它线痕有较高的线弓。
改善方法:(1)改善原材料或铸锭工艺,改善IPQC检测手段。
(2)改善切片工艺,采用粗砂、粗线、降低台速、提高线速等。
其它相关:硅锭杂质除会产生杂质线痕外,还会导致切片过程中出现“切不动”现象。
如未及时发现处理,可导致断线而产生更大的损失。
2、划伤线痕:由砂浆中的SIC大颗粒或砂浆结块引起。
切割过程中,SIC颗粒“卡”在钢线与硅片之间,无法溢出,造成线痕。
表现形式:包括整条线痕和半截线痕,内凹,线痕发亮,较其它线痕更加窄细。
改善方法:(1)针对大颗粒SIC(2.5~3D50),加强IQC检测;使用部门对同一批次SIC先进行试用,然后再进行正常使用。
(2)导致砂浆结块的原因有:砂浆搅拌时间不够;SIC水分含量超标,砂浆配制前没有进行烘烤;PEG水分含量超标(重量百分比<0.5%);SIC成分中游离C(<0.03%)以及<2μm微粉超标。
其它相关:SIC的特性包括SIC含量、粒度、粒形、硬度、韧性等,各项性能对于切片都有很大的影响。
3、密布线痕(密集型线痕):由于砂浆的磨削能力不够或者切片机砂浆回路系统问题,造成硅片上出现密集线痕区域。
表现形式:(1)硅片整面密集线痕。
(2)硅片出线口端半片面积密集线痕。
(3)硅片部分区域贯穿硅片密集线痕。
(4)部分不规则区域密集线痕。
(5)硅块头部区域密布线痕。
改善方法:(1)硅片整面密集线痕,原因为砂浆本身切割能力严重不足引起,包括SIC颗粒度太小、砂浆搅拌时间不够、砂浆更换量不够等,可针对性解决。
硅片存在的问题及解决方法
硅片厚薄不均原因分析
环境
地面共振
车间温湿度变化大 导向条质量
辅料
槽距不均匀 小滑轮槽 距不均匀 无 切片机张力 不稳定
人员
树脂导向条错位,未放过滤袋/过滤网
工件和托板/工件夹紧螺丝未拧紧
线径不均匀
使用搅拌时间不到的砂浆
厚薄不 均
砂浆配置比例 主辊/导轮质量问题
工艺设计不科学
二次切割程序
工艺入门
切片工艺是设备(包括设备状态和设备准备),切割材料和基于耗材的切 割条件的综合。为确保好的切割和保持尽可能高的收率,就必须认真对待 下面每一步。
设备准备 砂浆 操作人
收率
硅块
钢线
Page 1
不同工艺参数的影响
回收砂浆
悬浮液 硅片厚度 温度 砂子粒径 TTV
线痕
砂浆流量
进给速率 设备稳定性
钢线磨损度
Page 3
花污片原因分析
环境
超纯水
辅料
柠檬酸 草 酸 乳酸 责任心差
人员
不遵守时间
违规脱胶 违规清洗
回收液质量
清洗剂质量
酸的更换量
花污片
超声波衰减
清洗剂更换量 温控不准确 预冲洗喷淋管 堵塞
自来水压力泵 时间控制器
清洗剂PLC控制系统
工艺
仪器
机器
Page 4
花污片预防和返工措施
1. 切割液掺有次氯酸,特别是回收液,对硅片腐蚀特别严重。(请品管 部门分析切割 液的成分) 2. 预冲洗的水压(2.5MPa),水质(中水),流量(5000l/h),角度(10),冲洗时 间(30-40min)等,总之预冲洗要硅片表面无明显脏污,才能进入脱胶 3. 脱胶时尽量全泡,水温50-60℃,加3%的草酸或柠檬酸或乳酸,自然倒伏。 4. 脱胶插片完毕,25-30℃纯水中超声10分钟,超声功率在2000w左右,水要循环。 (插片槽改成具有超声功能) 5. 清洗剂(不同厂家)大部分都是重量比为5%的比例,温度设为60℃,超声3-5分钟。 6. 关键是员工有没有执行和我们提供的设备工具能否满足需要. 7. 如果是个老厂,突然出现花污片了一般要在辅料上找问题(切割液 清洗液 回收液等). 8. 更换时一定要用标准容器,更换量视故硅片规格和数量而定.一般6和6.5寸8000pcs全换 一次,4000pcs时更换一半. 9. 污片返工关键技术:直接经过两槽清洗剂槽,时间3分钟,两槽纯水槽5分钟;花片返工关键 技术:0.2%的氢氟酸100l纯水,浸泡1分钟,先过纯水,再过清洗剂槽。合格率极低。 另外也可采用快速极冷法物理剥离赃物和硅片。
提高硅片切割质量的研究
提高硅片切割质量的研究【摘要】硅片切片的质量和效率直接影响到整个硅片生产的全局,关系到成本的高低。
本文分析了太阳能硅片的切割影响因素,并针对不同问题,对其进行了各个工艺改进的研究探讨。
【关键词】硅片;切割;质量;研究引言太阳能光伏行业是一个新兴的绿色能源行业,随着世界各国对绿色能源的重视,光伏行业迅速发展,高质量、低成本是企业发展的关键。
随着国家对可再生能源的扶持力度不断加大,我国光伏产业驶入政策“快车道”,产能迅速膨胀。
对于以硅片为基底的光伏电池来说,硅片是晶体硅光伏电池技术中最昂贵的部分,晶体硅原料和切割成本在电池总成本中占据了最大的部分,所以降低这部分的制造成本对于提高太阳能对传统能源的竞争力至关重要。
硅片切片作为硅片加工工艺流程的关键工序,其加工效率和加工质量直接关系到整个硅片生产的全局。
1.硅片切割技术太阳能硅片的线切割机理就是机器导轮在高速运转中带动钢线,从而由钢线将聚乙二醇和碳化硅微粉混合的砂浆送到切割区,在钢线的高速运转中与压在线网上的工件连续发生摩擦完成切割的过程。
在整个切割过程中,对硅片的质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、砂浆的粘度、砂浆的流量、钢线的速度、钢线的张力以及工件的进给速度等。
由于线切割机可以根据用户的要求进行单向走线和双向走线,因而两种情况下对线速的要求也不同。
单向走线时,钢线始终保持一个速度运行,这样相对来说比较容易控制。
双向走线时,钢线速度开始由零点沿一个方向用2-3秒的时间加速到规定速度,运行一段时间后,再沿原方向慢慢降低到零点,在零点停顿0.2秒后再慢慢地反向加速到规定的速度,再沿反方向慢慢降低到零点的周期切割过程。
在双向切割的过程中,线切割机的切割能力在一定范围内随着钢线的速度提高而提高,但不能低于或超过砂浆的切割能力。
如果低于砂浆的切割能力,就会出现线痕片甚至断线;反之,如果超出砂浆的切割能力,就可能导致砂浆流量跟不上,从而出现厚薄片甚至线痕片等。
切片岗位硅片不良分析大全
硅片在切割中是有钢线在悬浮液带
碳化硅颗粒滚动成穴,不断随钢线移动,使硅块分开
但由于是硬碰硬,在高速冲击下,碳化硅颗粒会有部
颗粒,因此存在理论上的硅片厚度变化为:以上图
因此判断硅片方向:首先根据测量图示5点厚度,以
再根据上述推理可知硅片方向
确定硅片切割情况:14入刀口砂浆帘12厚度变厚趋
势1
3厚度变厚趋势14
厚度变厚趋
势
钢线在悬浮液带砂子快速摩擦硅块,同时工作台下压产生正压力的作用下,穴,不断随钢线移动,使硅块分开。
在此过程中,理论是碳化硅硬于硅在高速冲击下,碳化硅颗粒会有部分颗粒相互碰撞而破裂,大颗粒变小论上的硅片厚度变化为:以上图
:首先根据测量图示5点厚度,以及线痕玻璃板
2
35
晶棒
出刀口砂浆
帘。
切片常见问题
线切割常见问题随着光伏产业的迅猛发展,对硅片的需求量越来越大,处于光伏产业上游硅片制备环节显得越来越重要。
在切割以前的整个流程中,拉晶(铸锭)、截段、切方(破锭)3个环节对硅料消耗都很低,唯独在切割中造成的消耗最大。
为降低切割消耗,各公司都在辅料上采取了许多降耗措施,取得了一些技术进步。
一、我针对各公司普遍认为的切割质量和料浆的关系问题,结合碳化硅微粉的固有特性,谈一下料浆的配制:1. 微粉在包装、运输、存放过程中容易挤压结团;这要求工人在配制沙浆倒料过程中要特别注意:倒料时应慢倒,控制在2.5-3分钟一袋,避免猛倒造成微粉沉底结块搅拌不起来,造成与实际配比不一致,而影响切割。
2. 碳化硅微粉具有较强吸湿性,在空气中极容易受潮结团,分散性降低,使料浆的粘度降低,同时在料浆中形成假性颗粒物和团积物,造成切割效率和切割质量下降。
因此应避免微粉暴露在空气中时间过长。
3. 倒料时要求操作工——检查料袋有无破损,如有破损一定要单独存放不要再使用;投料前先把袋口、袋子表面的浮沙打掉,避免倒料带入杂物。
4. 在使用碳化硅以前,最好是放在80—90度烘箱里,烘烤8小时以上,来优化碳化硅微粉的各项指标。
这样有几点好处:①增强了碳化硅微粉分子活性;②与切削液有了更强的适配性;③粉体颗粒吸附性更强,使钢线带砂浆量增大,增强切削能力;④微粉有了更好的流动性和分散性,减少结团。
5. 砂浆在配制过程还不可避免地受到许多不确定的人为因素的影响,很多参数因人为因素而改变。
如果改为自动投料,减少人为因素效果会更好。
二、在切割过程中,大家经常会遇到各种问题,谨就大家经常认为是碳化硅微粉造成的影响以及硅片表面线痕问题探讨如下:1. 硅片表面偶尔出现单一的一条阴刻线(凹槽)或一条阳刻线(凸出),并不是由于碳化硅微粉的大颗粒造成的,而是单晶硅、多晶硅在拉制或浇筑过程中出现的硬质点造成线网波动形成的;2. 硅片表面在同一位置带有线痕,很乱且不规则,我认为是导轮或机床震动过大或者是多晶硅铸锭的大块硬质点造成的;3. 重启机床后第一刀出现线痕——机床残留水分或液体,造成砂浆粘度低,钢线粘附碳化硅微粉量下降,切削能力降低。
造成硅片的不良原因
原因有很多,但是真正工艺上的原因很少,主要还是认为的因素比较容易造成多的缺角(包括很多车间里面,比如说清洗,检验等隐裂:来料、预清洗、插片、清洗、拉运、分选;崩边:C角、胶面、加工、搬运;亮点:杂质;毛边:搬运、加工。
在太阳能电池制造过程中,用氢氧化钠和异丙醇制取单晶硅时表面发花,时什么原因?怎么样才能处理好呢?一般来说呢是有机物没有彻底的清洗干净!第二是氢氧化钠没有清洗干净!造成硅片线性斜的原因大概有哪些?1线速不能低于或超过砂浆的切割能力。
如果低于砂浆的切割能力,就会出现线痕片甚至断线;反之,如果超出砂浆的切割能力,就可能导致砂浆流量跟不上,从而出现厚薄片甚至线痕片等2砂浆流量要充分3钢线的张力硅片出现线痕可能是由那些原因引起的?这要看具体的发生状况及硅片线痕的走向:主要影响有砂浆的颗粒不均、跳线、主轮开槽及砂浆内有杂物。
1.原料--硅块本身就存在缺陷如杂质等,造成硅块密度不一致或者说分布不均匀,容易造成线痕;2.辅料--辅料质量不佳,如材质不对、杂质等,另外也有可能是辅料重复使用次数过多;3.设备--设备机台各项参数不应该版本统一,应该因机而各异;4.人为--可能性最大因数,有意无意或者消极工作导致. 但是目前线痕是多数公司存在的普遍现象主要看线痕比率体现线切水平和成片率 .可以从多方面考虑降低线痕: 一.原料从开方后检测下手,控制可能导致线痕的硅块流入线切工序二.辅料控制辅料质量和使用次数, 避免辅料造成的损失,得不偿失;三.设备完善的保养机制独有的工艺配方四.人员从积极方面考虑降低线痕率如奖励机制替代处罚机制主要是人员工作积极性毕竟人在生产中起主导作用五.完善的制程控制完善的制程检验过程, 及时发现并纠正不当操作六.完准的数据和反舞弊制度如各大数据程序支持和反舞弊制度说到底关键在人工艺设备操作数据等等都需要靠人完成密布线痕: 密布线痕是砂浆的问题,砂浆的切割能力低,要解决这个问题可以将切割速度调整慢一点,还要在浆料问题上做的更加细致。
关于硅片工艺方面异常分析综合报告
厚薄
出线
片表 入刀 出刀
进刀 倒角 位置
表面 面有 口线 口线 中部 硬点 口 处的 硅棒
线痕
线痕 线痕
一条 痕 痕
线痕 线痕 的线
线痕
痕
表面均匀 线痕
厚薄片表 面有一条
线痕
入刀口线 痕
出刀口均 匀线痕
砂浆更换量不足,钢 线带砂量太少,造成 没有足够的切割能力, 严重摩擦导致均匀线 痕,冷却水温度过高,
看上去切透,其实晶棒中部因线弓还没有完全切透);
• 加工时崩边:设备在加工时造成崩边,人员在搬运中相撞造成崩边。
整片超厚
导向条有空隙,入刀 口时,随着钢线切割 方向,会把碎导向条 直接带入线网,钢线 错位,切割中钢线会 瞬间定位一直到切割 结束,这样就会出现 硅片整体超厚现象, 导轮磨损严重,切割 中钢线会互相拥挤,
硅片事业部
一硅片车间
断线 线痕 崩边 厚薄片 缺角 隐裂
弯曲片 掉棒 掉片 过滤袋堵塞
如何避免断线和断线的解决方法 钢线张力异常会引起以下现象
放线轮断 线
收线轮断 线
线网断线
切割快结 束后断线
• 最常见的是钢线质量问题造成断线;其次张力异常造成断线;
垂直度不垂直造成断线;滑轮质量问题造成断线,滑轮没有 及时更换造成断线;张力方大器故障造成断线;导轮驱动异 常造成断线。
• 砂浆袋的压力是否正常,因为在切割中如果砂浆袋压力过高那说明砂浆
袋里面堵塞了,或是砂浆管道里没有处理干净,这样的情况会造成在切 割中没有规律性的断线,也就是哪个位置都很有可能会导致断线,其次 还会造成TTV超厚超薄等现象;
• 砂浆密度的控制,在切割中密度是很重要的一个环节,如切割能力达不
为什么硅棒切割后两端会有裂纹片
为什么硅棒切割后两端会有裂纹片2008-02-22 18:26裂纹片对利润的影响很大,一般是这样的情况:MB265和NTC442切完后,下棒的时候会发现两端5MM内有斜裂掉片。
脱胶后,两端同样位置崩边很多,每刀裂纹片20-60片不等。
这个问题很困扰人,很多技术专家都觉得不好解决。
我分析有以下原因:1、粘较问题。
或者是玻璃板的抓力太大,也就是毛玻璃太粗糙,或者是胶水太硬,例如用Q型日本胶水的问题。
也可能是粘较位置没有找准。
也可能粘较后放置时间过长。
2、机器问题。
可能是机器轴心不稳。
也可能是机器冷却系统达不到要求。
3、工艺问题。
可能是线的张力小,导致收尾的时候抖动,震碎了硅片。
也可能是收尾时线速太快,应该降低线速或者工作台速度4、砂浆问题。
可能是液的粘度较大,切到最后导致硅片间的作用力较大。
特别是NTC442的风冷没有采用,单纯靠冰水降温。
也可能是夹砂问题,导致两端涨片。
5、材料问题。
可能是硅棒没有腐蚀,表面应力未消除,或者是肉眼不可见的损伤层没有消除。
或者是截断过程中硅棒受伤。
这么多中可能,只有一点点尝试了,希望能早日解决。
回复一楼,你说的这个情况我很清楚,硅片从对角线处破裂,掉下一半,有时是晶棒两头掉,有时是一头掉。
这个问题也是目前我面对的问题,我负责切片工艺这一块,对此情况跟踪很久了,现将自己的观点表述下:1、由于单晶棒的晶体生长原因,只要是硅片破裂,一般都是沿晶向线破裂,其他形态的破裂很少见。
2、硅片之所以破裂,有两方面原因,一是晶棒内部有缺陷,比如晶棒受到了外力冲击,另一种原因是在切成硅片时硅片受外力冲击。
3、解决方法:如果你的晶棒是线开方,则可以直接排除开方原因。
从截断上找下原因,棒截断时对截断面有外力冲击,切片后出现破片也不足为奇了,改进下你们的截断工艺会有用,进刀再慢点,锯条换个好点的。
另再从切片上下手,你们机器是NTC442的吧,砂浆流量不要过大,流量不足肯定会影响切割质量,但过大了也不好,只要流量能达到切割所需就行了。
各种不良硅片的表现形式及改善方法
各种不良硅片的表现形式及改善方法各种不良硅片的表现形式及改善方法一、线痕分类:线痕按表现形式分为杂质线痕、划伤线痕、密布线痕、错位线痕、边缘线痕等。
各种线痕产生的原因如下:1、杂质线痕:由多晶硅锭内杂质引起,在切片过程中无法完全去除,导致硅片上产生相关线痕。
表现形式:(1)线痕上有可见黑点,即杂质点。
(2)无可见杂质黑点,但相邻两硅片线痕成对,即一片中凹入,一片凸起,并处同一位置。
(3)以上两种特征都有。
(4)一般情况下,杂质线痕比其它线痕有较高的线弓。
改善方法:(1)改善原材料或铸锭工艺,改善IPQC检测手段。
(2)改善切片工艺,采用粗砂、粗线、降低台速、提高线速等。
其它相关:硅锭杂质除会产生杂质线痕外,还会导致切片过程中出现"切不动"现象。
如未及时发现处理,可导致断线而产生更大的损失。
2、划伤线痕:由砂浆中的SIC大颗粒或砂浆结块引起。
切割过程中,SIC 颗粒"卡"在钢线与硅片之间,无法溢出,造成线痕。
表现形式:包括整条线痕和半截线痕,内凹,线痕发亮,较其它线痕更加窄细。
改善方法:(1)针对大颗粒SIC(2.5~3D50),加强IQC检测;使用部门对同一批次SIC先进行试用,然后再进行正常使用。
(2)导致砂浆结块的原因有:砂浆搅拌时间不够;SIC水分含量超标,砂浆配制前没有进行烘烤;PEG水分含量超标(重量百分比<0.5%);SIC成分中游离C(<0.03%)以及<2μm微粉超标。
其它相关:SIC的特性包括SIC含量、粒度、粒形、硬度、韧性等,各项性能对于切片都有很大的影响。
3、密布线痕(密集型线痕):由于砂浆的磨削能力不够或者切片机砂浆回路系统问题,造成硅片上出现密集线痕区域。
表现形式:(1)硅片整面密集线痕。
(2)硅片出线口端半片面积密集线痕。
(3)硅片部分区域贯穿硅片密集线痕。
(4)部分不规则区域密集线痕。
(5)硅块头部区域密布线痕。
为什么硅棒切割后两端会有裂纹片
为什么硅棒切割后两端会有裂纹片2008-02-22 18:26裂纹片对利润的影响很大,一般是这样的情况:MB265和NTC442切完后,下棒的时候会发现两端5MM内有斜裂掉片。
脱胶后,两端同样位置崩边很多,每刀裂纹片20-60片不等。
这个问题很困扰人,很多技术专家都觉得不好解决。
我分析有以下原因:1、粘较问题。
或者是玻璃板的抓力太大,也就是毛玻璃太粗糙,或者是胶水太硬,例如用Q型日本胶水的问题。
也可能是粘较位置没有找准。
也可能粘较后放置时间过长。
2、机器问题。
可能是机器轴心不稳。
也可能是机器冷却系统达不到要求。
3、工艺问题。
可能是线的张力小,导致收尾的时候抖动,震碎了硅片。
也可能是收尾时线速太快,应该降低线速或者工作台速度4、砂浆问题。
可能是液的粘度较大,切到最后导致硅片间的作用力较大。
特别是NTC442的风冷没有采用,单纯靠冰水降温。
也可能是夹砂问题,导致两端涨片。
5、材料问题。
可能是硅棒没有腐蚀,表面应力未消除,或者是肉眼不可见的损伤层没有消除。
或者是截断过程中硅棒受伤。
这么多中可能,只有一点点尝试了,希望能早日解决。
回复一楼,你说的这个情况我很清楚,硅片从对角线处破裂,掉下一半,有时是晶棒两头掉,有时是一头掉。
这个问题也是目前我面对的问题,我负责切片工艺这一块,对此情况跟踪很久了,现将自己的观点表述下:1、由于单晶棒的晶体生长原因,只要是硅片破裂,一般都是沿晶向线破裂,其他形态的破裂很少见。
2、硅片之所以破裂,有两方面原因,一是晶棒内部有缺陷,比如晶棒受到了外力冲击,另一种原因是在切成硅片时硅片受外力冲击。
3、解决方法:如果你的晶棒是线开方,则可以直接排除开方原因。
从截断上找下原因,棒截断时对截断面有外力冲击,切片后出现破片也不足为奇了,改进下你们的截断工艺会有用,进刀再慢点,锯条换个好点的。
另再从切片上下手,你们机器是NTC442的吧,砂浆流量不要过大,流量不足肯定会影响切割质量,但过大了也不好,只要流量能达到切割所需就行了。
硅片切割线痕的起因与降低方法
硅片切割线痕的起因与降低方法线痕的存在会影响电池片的生产工艺。
是太阳能硅片生产中比较重要的一个问题。
本文分析了多晶太阳能级硅片产生线痕的原因.并针对各不同成因。
对降低和避免硅片线痕的措施进行了探讨。
前言硅棒的切割不管是在半导体行业还是太阳能光伏行业都是必不可少的一道工序,硅片质量的好坏直接关系到后续工序的制造和加工。
线痕是影响硅片表面质量的一个比较重要因索。
半导体行业对硅片表面质量要求较高,但其线痕并不是一个大问题,因为相对而言其硅片较厚,切割过后有一抛光研磨过程可以去除线痕;而光伏行业的硅片非常薄(160-220um),因此研磨工艺在太阳能行业是不适用的。
线痕的存在还会影响电池片的生产工艺,易造成破片。
1.线痕的分类线痕按照形状分有单一线痕,密集性线痕和硬点线痕。
硅片表面的单一线痕,有深有浅,一般线痕较小还是可以接受为合格片;密集性线痕体现为整个或者部分硅片表面出现多条由深至浅状的线痕;而硬点线痕出现的毫无规律,但是其形状似单一线痕。
但是线痕上可以明显看到有硬点的存在。
对于单晶来说,线痕主要有密集性线痕和单一线痕;对于多晶来说,三种都存在,即比单晶增加一种由于硬点造成的线痕。
2.单一线痕单一线痕主要产生的原因和处理措施为:1)跳线。
跳线造成的线痕一般会集中在晶棒的某一段,但有时也会整根棒跳线,从而导致切割后整根棒几乎都有线痕片。
造成跳线的主要原因为:a,杂质(碎硅片,砂浆中的杂质)进入线槽或者粘附于线网,若上一次切割完毕后线网未清理干净或者砂浆过滤袋质量出现问题,则很容易发生这种情况;b,导轮磨损过大,导轮使用寿命有限制,超过一定时间则需要更换导轮;c,钢线张力太小,线弓过大产生滑移,一般在工艺稳定的情况下,这种情况不易发生,如为此种情况,须适当调整工艺;d,硅棒对接位置不好也易引起跳线。
为了尽量避免跳线,每次切割完毕后清理工作要做到位,确保线网上的杂质都被气枪吹尽,切割前砂浆循环足够时间,使砂浆中携带的杂质都被有效过滤,每次切割前确认导轮使用时间是否超出限制,如果超出及时更换。
关于硅片工艺方面异常分析综合报告
• 晶棒、玻璃板清洗:超声清洗,水温40—50摄氏度,清洗时间10-15分钟。
切割完后掉片
升棒过程中掉 片
升完后掉片
切割深度过深导致 掉片,因为作业员 在设零点时,F位置 和M位置的高度有时 高度不一致,如果 按晶棒最低的一点 设零点,那么切割 到-165.5mm时,晶 棒低的位置因切割 深度过深导致掉片。
由于在粘接硅 棒时底部留有 胶,倒角处钢 线带胶切割引 起的线痕。
钢线磨损量大, 造成钢线洁度、 圆度不够,携 带砂浆数量低, 切削能力下降, 线膨胀系数增
大引起的。
• C角崩边:粘棒在作业时,由于用较硬的东西取C角时,造成C角崩边;
• 胶面崩边:切片没有切透,晶棒在预清洗脱胶后造成胶面崩边(有时
晶棒等待时间太 长,片子相比十 一个拉力往下拉, 时间过长,玻璃 板不能承受导致 掉片。
备注:粘棒室温度为22℃-28℃,湿度为50%以下;配胶比例:A胶树脂:B胶固化剂 =1: 1;玻璃板加压、固化时间:加压15-25分钟,固化30分钟以上(包含加压时间);晶棒、 玻璃板清洗:超声清洗,水温40—50摄氏度,清洗时间10-15分钟。
作业员升棒速度太快 (200mm/MIN), 片子被线网强制拉来。
粘棒抹胶不均匀,切 割深度一致时,胶薄 的区域会少量掉片。
从设备三点一 线拉时掉片
整根棒掉片
预清洗前掉片
使用拉钩拉时, 用力过猛,片 子摆动幅度过 大,太松动造
成掉片。
其一粘胶面胶抹 的太少,其二胶 水的质量有问题, 其三胶水涂抹后 固化的时间没有 到可用时间。
切割完后掉片切割完后掉片切割深度过深导致掉片因为作业员置和m位置的高度有时高度丌一致如果按晶棒最低的一点设零点那么切割到1655mm时作业员升棒速度太快200mmmin片子被线网强制拉切割深度一致时胶薄的区域会少量使用拉钩拉时用力过猛片子摆动幅度过大太松动造整根棒掉片整根棒掉片其一粘胶面胶抹的太少其二胶水的质量有问题其三胶水涂抹后固化的时间没有到可用时间
金刚线切割过程中切割异常分析及硅片相关质量研究
金刚线切割过程中切割异常分析及硅片相关质量研究摘要:随着国内金刚线制造和应用技术的不断成熟,加之市场需求的快速增长不断的刺激金刚线制造技术向细线化方向发展,金刚线细线化切割工艺已成为行业内硅片制造技术发展趋势。
越来越细的金刚线满足不同尺寸形状硅片的切割要求就是硅片制造技术需要研究的重要方向。
本文主要针对金刚线切割过程中切割异常分析及硅片质量方向进行分析。
关键词:金刚线细线切割;排线拉斜;排线间距;1.引言在光伏发电系统中,要想保障光伏发电的稳定运行,就需要加强对产业链各环节质量的监控,单晶硅片作为产业链基础,只有保障了其质量,才能够制作出高效率电池组件[1]。
但是在单晶硅片制作过程中存在很多问题,本文主要分析单晶硅片切割异常分析,从切割单晶硅棒相关质量出发,寻找出相匹配工艺方案,以此来进行说明。
1.切金刚线切割单晶硅片主要优势金刚线切单晶硅片切割技术中,以生产量高,硅片直径适用范围广,翘曲值低,表面损伤浅,表面光洁度低等多项优势被广泛应用[2]。
随着国内金刚线制造和应用技术的不断成熟,加之市场需求的快速增长不断的刺激金刚线制造技术向细线化、薄片化方向发展。
使用金刚线切片技术后,由于刀缝损失的减小,能够带来单位耗硅量的减少,从而较大程度地减少了硅片的硅成本和折旧等,这也是金刚线切片最重要的驱动因素。
为了追求更高的效益,使用更细的金刚线切割薄硅片已成为行业趋势,但在提高公斤出片数以及单刀产能的同时,如何保证单晶硅片清洗质量成行业内共同攻克的技术难题,本文以生产工艺及原辅材料为基础,研究单晶硅片清洗过程中产生的表面脏污,并通过实验验证提出了解决方法。
1.金刚线切割过程中切割异常分析目前光伏企业发展以“降本增效”为主旋律。
如何提高太阳能硅片细线化切割效率、降低单片耗线成为近几年关注的问题。
影响硅片切割质量的因素主要有:金刚线品质、所用主辊(切割辅材)刻槽工艺、切割设备性能的稳定性;为提高硅片切割质量、降低硅片切割单端钢线磨损度、降低硅片TTV均值,严格分析切割工艺对硅片切割质量的影响非常重要,下面分别介绍影响切割单晶硅片质量因素及解决方法。
取向性硅钢板圆盘剪分切断面损伤形貌及倾斜划痕形成机理
a r e t wo t y p e s o f d a ma g e mo  ̄h o l o g. Th e o n e t y p e, s u c h a s t h e l a d d e r - l i k e f r a c t u r e a r e a a n d t h e s e c o n d a r y s h e r a a r e a, i s c a u s e d b y t h e c h a n g e o f t h e c l e a r a n c e b e t we e n t h e n e i g h b o in r g d i s c c u t t e r s . T h e a n o t h e r t y p e i s r e g u l a r t i l t s c r a t c h e s a n d p i t s . Th e t i l t s c r a t c h e s e x i t s i n
作用 。在冲压中磨具材质对板料表面损伤有很大
硅钢 大多用作电机和变压器的铁芯 ,是 电力电子 和军工业 中不可缺少的重要软磁合金材料 ,在分
国家 自然科学基金资助项 目 ( 编号 :5 1 1 7 5 0 9 0 )
影响 ,铜合金 、硬质合金等表面涂层材料磨具不
会发生板料表面损 伤。M a s a t o H i r a s a k a 研究 了钢
失之毫厘,谬以千里硅片切割中薄厚片问题分析
失之毫厘,谬以千里硅片切割中薄厚片问题分析一、概况切片工序是制备太阳能硅片的一道重要工序,太阳能硅片的切割原理是转动的钢线上携带着大量碳化硅颗粒,同时工作台位置缓慢下降,由于碳化硅的硬度大于多晶硅(晶体硅的莫氏硬度为6.5,碳化硅的莫氏硬度为9.5),依靠碳化硅的棱角不断地对硅块进行磨削,起到切割作用。
薄厚片是衡量硅片品质的一个很重要的指标。
薄厚片的存在会影响硅片合格率及电池片的生产工艺,因此这对硅片品质提出了更加严格的要求。
二、硅片厚度产生偏差的原理硅片的切割过程是在导轮上完成的,钢线在导轮上缠绕形成相互平行的均匀线网,并以10-15m/s的速度运动,砂浆经浆料嘴均匀地流到线网,砂浆中的碳化硅由于悬浮液的悬浮作用裹覆在钢线上,对硅块进行切割。
但是随着切割的进行,钢线和碳化硅都会出现不同程度地磨损,钢线的椭圆度增大,携砂能力下降,同时碳化硅的圆度变大,平均粒径减小,切割能力也有所降低,因此,通常在平行工作台运动的方向,硅片入刀点厚度小于出刀点厚度;而和硅块运动方向垂直的方向上,硅片入线侧厚度小于出线侧厚度。
硅片厚度有一定的偏差范围,对于180μm厚度的硅片,其偏差范围为±20μm,超过此范围则成为不良品--薄厚片。
从根本上讲,薄厚片的产生都是由于各种问题导致线网抖动而造成的。
三、薄厚片原因分析薄厚片可分为两大类:(1)TV(ThicknessVariation厚度偏差),主要指硅片与硅片之间相同位置之间的厚度偏差,通常存在于同一锯硅片中。
(2)TTV(TotalThicknessVariation整体厚度偏差),指同一片硅片上最厚位置与最薄位置之间的偏差。
薄厚片根据其在硅片内的分布位置可以分为四类:整片薄厚(TV);入刀点薄厚(TTV);硅片中部至出刀点薄厚(TTV);单片薄厚不均(TTV)。
其产生原因分析如下:(1)整片薄厚:a.导轮槽距不均匀。
硅片厚度=槽距-钢线直径-4倍的(碳化硅)D50,根据所需的硅片厚度要求,可以计算出最佳槽距。
硅片不对称倒角工艺研究
硅片不对称倒角工艺研究硅片不对称倒角工艺研究硅片是半导体行业中最为重要的材料之一,其制备工艺的不断改进和创新对于半导体行业的发展具有重要的意义。
其中,硅片的倒角工艺是制备过程中的一个重要环节。
本文将介绍硅片不对称倒角工艺的研究进展。
一、硅片倒角工艺的意义硅片倒角工艺是指在硅片的边缘进行切割和抛光,使其边缘呈现出一定的斜角。
这种工艺的主要作用是提高硅片的可靠性和稳定性。
具体来说,硅片的倒角可以有效地减少硅片边缘的应力集中,降低硅片边缘的损伤和裂纹的产生,从而提高硅片的机械强度和抗疲劳性能。
此外,硅片的倒角还可以提高硅片的表面质量和光学性能,使其更加适合于光电子器件的制备。
二、硅片不对称倒角工艺的研究进展传统的硅片倒角工艺是对硅片边缘进行均匀的切割和抛光,使其呈现出等角度的斜角。
然而,近年来,研究人员发现,硅片边缘的不对称倒角可以进一步提高硅片的性能。
具体来说,不对称倒角可以使硅片边缘的应力分布更加均匀,从而提高硅片的机械强度和抗疲劳性能。
此外,不对称倒角还可以减少硅片边缘的反射和散射,提高硅片的光学性能。
目前,硅片不对称倒角工艺的研究主要集中在以下几个方面:1. 不对称倒角的设计和优化不对称倒角的设计和优化是硅片不对称倒角工艺研究的关键。
研究人员通过数值模拟和实验研究,探索了不同形状和尺寸的不对称倒角对硅片性能的影响。
他们发现,不对称倒角的形状和尺寸对硅片的性能有着重要的影响,需要进行精细的设计和优化。
2. 不对称倒角的制备工艺不对称倒角的制备工艺是硅片不对称倒角工艺研究的另一个重要方面。
研究人员通过改变切割和抛光的参数,探索了不同制备工艺对硅片性能的影响。
他们发现,制备工艺的参数对硅片的性能有着重要的影响,需要进行精细的调控和优化。
3. 不对称倒角的应用不对称倒角的应用是硅片不对称倒角工艺研究的最终目标。
研究人员通过制备不对称倒角的硅片,探索了其在光电子器件中的应用。
他们发现,不对称倒角的硅片可以有效地提高光电子器件的性能,具有广阔的应用前景。
太阳能晶棒切斜问题分析
摘要:在太阳能硅片切割过程中,常常会出现晶棒切斜的情况,切斜会导致产生厚度偏差片、锯痕不合格片或TTV超差片,从而影响硅片合格率。
本文主要对晶棒切斜的原因进行了分析,以降低切斜情况的发生,提高硅片合格率。
1引言
现代光伏行业切割硅片的设备是线锯,它的工作核心是在浆料配合下用于完成工作的钢线。
硅片切割过程是由钢线和砂浆共同完成的。
线网呈1000条相互平行的缠绕在导线轮上形成一个水平的平面。
马达带动线导线轮使整个切割线网高速旋转。
硅块被固定于工作台上,每次可以切割4—8块。
工作台垂直通过运动的钢线组成的线网,使硅块被切割成硅片。
钢线通过切割室内的导轮,在导轮的沟槽内缠绕成平行的线网,电机驱动导轮转动,从而带动钢线高速转动。
此过程中,砂浆会通过浆料嘴流到线网上面,由于砂浆具有一定的粘度和悬浮性,使得砂浆中的碳化硅颗粒包裹在钢线表面,伴随着钢线的运行,与硅块产生摩擦起到切割作用。
2晶棒切斜
正常情况下在切割过程中,导轮槽内高速转动的钢线会保持互相平行且钢线间距相同,若
钢线受力的作用发生位错,摆动异常,钢线间距不均匀,则该位置的晶棒会出现切斜。
切斜导致产生大量厚度偏差片、锯痕不合格片或TTV超差片,硅片本身厚度有一定的标准浮动范围,一般来说对于厚度为180μm的硅片,其偏差范围为±20μm,超过此范围则成为薄厚片,薄厚片的产生会影响硅片的合格率及电池片的生产工艺。
各种硅片不良分析
各种硅片不良分析一、线痕分类:线痕按表现形式分为杂质线痕、划伤线痕、密布线痕、错位线痕、边缘线痕等。
各种线痕产生的原因如下:1、杂质线痕:由多晶硅锭内杂质引起,在切片过程中无法完全去除,导致硅片上产生相关线痕。
表现形式:(1)线痕上有可见黑点,即杂质点。
(2)无可见杂质黑点,但相邻两硅片线痕成对,即一片中凹入,一片凸起,并处同一位置。
(3)以上两种特征都有。
(4)一般情况下,杂质线痕比其它线痕有较高的线弓。
改善方法:(1)改善原材料或铸锭工艺,改善IPQC检测手段。
(2)改善切片工艺,采用粗砂、粗线、降低台速、提高线速等。
其它相关:硅锭杂质除会产生杂质线痕外,还会导致切片过程中出现“切不动”现象。
如未及时发现处理,可导致断线而产生更大的损失。
2、划伤线痕:由砂浆中的SIC大颗粒或砂浆结块引起。
切割过程中,SIC颗粒“卡”在钢线与硅片之间,无法溢出,造成线痕。
表现形式:包括整条线痕和半截线痕,内凹,线痕发亮,较其它线痕更加窄细。
改善方法:(1)针对大颗粒SIC(2.5~3D50),加强IQC检测;使用部门对同一批次SIC先进行试用,然后再进行正常使用。
(2)导致砂浆结块的原因有:砂浆搅拌时间不够;SIC水分含量超标,砂浆配制前没有进行烘烤;PEG水分含量超标(重量百分比<0.5%);SIC成分中游离C(<0.03%)以及<2μm微粉超标。
其它相关:SIC的特性包括SIC含量、粒度、粒形、硬度、韧性等,各项性能对于切片都有很大的影响。
3、密布线痕(密集型线痕):由于砂浆的磨削能力不够或者切片机砂浆回路系统问题,造成硅片上出现密集线痕区域。
表现形式:(1)硅片整面密集线痕。
(2)硅片出线口端半片面积密集线痕。
(3)硅片部分区域贯穿硅片密集线痕。
(4)部分不规则区域密集线痕。
(5)硅块头部区域密布线痕。
改善方法:(1)硅片整面密集线痕,原因为砂浆本身切割能力严重不足引起,包括SIC颗粒度太小、砂浆搅拌时间不够、砂浆更换量不够等,可针对性解决。
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硅片切割中切斜问题分析
任军海龙峰
(英利能源控股有限公司河北保定 071000)
摘 要:在硅片切割过程中,经常出现切斜的现象,大大影响硅片合格率。
硅片切斜的原因多种多样,通过从钢线、导轮、砂浆等不同的方面进行切斜分析。
在以后的生产中,从而可以更好地减少切斜问题的出现。
关键词:硅片切斜;导轮;砂浆;钢线
中图分类号:TG661 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2011)0810136-01
0 引言 4.2 导轮对硅片切斜的影响
导轮在硅片切割过程中,起着重要的作用。
导轮的槽距影响切割硅片目前太阳能行业,硅片的加工是指将硅块切割成一定厚度的硅片。
硅
的厚度,线槽更是约束钢线的切割方向。
导轮方面引起硅片切斜的原因:块的切割主要以钢线带动砂浆切割为主。
砂浆有悬浮液和碳化硅组成。
晶
1)导轮开的线槽过浅,硅片切割中,钢线容易跳出线槽。
体硅的莫氏硬度为6.5,而碳化硅的莫氏硬度为9.5。
碳化硅的硬度相比晶
2)导轮开槽不规范或搬运过程中,对导轮表面进行磕碰。
引起导轮体硅大,可以把晶体硅进行磨削切割。
线槽不相互平行。
在硅片切割加工过程中,出现的切斜问题,极大的影响了硅片的合格
3)硅片在切割中,有异物进入导轮并引起钢线跳线。
率。
如何很好地控制硅片切割出现的切斜问题,首先寻找问题根源。
本文
解决方案:规范开槽操作,及时更换铣刀;导轮搬运注意保护导轮外通过从钢线、导轮、砂浆等不同方面进行分析,提出减少硅片切斜的方
表;保持机床卫生,减少异物进入。
法。
4.3 砂浆对硅片切斜的影响
1 硅片切斜现象
砂浆有悬浮液和碳化硅按照1:1的配比组成,在切割硅片中有着重要在硅片加工中,需要有钢线、砂浆、导轮参与,同时还要满足钢线高
的作用。
速转动、砂浆不停地流在钢线来完成硅片的切割。
具体切割过程:具有一
1)悬浮液的携砂能力较差
定张力的钢线在导轮的带动下水平高速转动,砂浆不停地流在钢线上,具
在配置砂浆时,悬浮液的密度为1.125kg/l(室温25℃)如果悬浮液有粘稠性的悬浮液可以携带碳化硅附着在转动的钢线上。
随着硅块的下
的密度小于1.125kg/l或配置砂浆时的比例过大,会导致悬浮液的携砂能降,钢线携带碳化硅对硅块进行切割。
正常情况下切割后的硅片是均匀薄
力下降。
使得钢线受到的阻力增加,容易产生切斜。
厚、表面无锯痕。
如果在切割过程中,有部分硅片出现掉片现象或是切割
2)碳化硅切割能力不足
结束后观察硅片的两边出现薄厚不均,硅片表面出现明显的锯痕,统称为
切割前砂浆的密度应该保持在1.620-1.630kg/l,如果密度过低,表硅片切斜。
硅片切斜表现在钢线上一般为钢线叠加在一起,或是钢线直接
面砂浆中碳化硅的比例偏少;使用菱角不锋利的回收碳化硅进行切割。
都跳出原来所在的导轮线槽。
会引起切割能力不足,易引起切斜现象。
2 引起硅片切斜的根本原因
3)砂浆温度的影响
钢线在高速切割硅块过程中,需要保持钢线与硅块垂直的位置,一旦
在切割中,硅块、钢线摩擦产生的热会释放出来,引起砂浆温度的上钢线出现倾斜,就会直接导致切割的硅片,出现切斜问题。
升。
正常砂浆温度控制在23-25℃,如果温度过高,引起砂浆的密度降引起硅片出现切斜的根本原因就是由于各种因素使得钢线与硅块出现
低,使得切割能力下降。
相对的横向移动,造成切割方向的移动。
4)砂浆流量的影响
3 硅片切斜带来的危害
砂浆流量的控制很重要,过大或过小都会对切割产生影响。
砂浆流量在硅片切割过程中,钢线在水平方向的受力为牵引力、摩擦力,如果
过大引起,钢线的抖动;流量过小,降低硅片的切割能力。
一般砂浆流量出现切斜的现象,必然引起钢线与硅块的水平位置发生相对的移动。
这时
控制在130-150kg/min。
钢线在水平方向的受力又增加了一个剪切力,加大了钢线断线的风险。
解决方案:正确使用悬浮液和碳化硅的配比,并在使用砂浆过程中注硅片切割中的切斜部分硅料,大大降低硅片合格率,降低生产效率,
意砂浆温度和流量的控制。
增加了硅片加工的成本。
5 结语
4 从不同的方面分析硅片切斜问题
通过对硅片出现切斜的原因从不同的方面进行分析,对硅片切斜有更
4.1 切割中钢线张力过小
好的理解。
在以后工作中可以容易找到硅片切斜的根本所在,并及时解决在正常切割硅片过程中,应该保持钢线一定的张力。
如:直径为
切斜问题。
对于提高硅片合格率、降低硅片加工成本有很大的作用。
0.13mm的钢线张力设定22-23N;直径为0.12mm的钢线张力设定20-21N。
只
有钢线保持一定的张力才能在高速转动下,携带砂浆将硅块进行切割。
如果出现张力过小,就会使得钢线的牵引力减小,而受到的摩擦力过
大。
就会引起钢线水平的抖动,引起切斜。
一般常见的有以下两种形式:
参考文献:
1)张力臂的气缸漏气,导致钢线的张力过小。
[1]钱宏峰、林财兴、赵懿峰,多线切割机加工过程与钢丝振动[J].机电
2)钢线在导轮上缠绕时,前后分布不均匀。
导致绕线的部分的导轮工程技术,2006,35(6).
相向发生移动,进而引起导轮上钢线张力减小,变得松弛。
[2]陈雪、汪钉崇,单多晶太阳能硅片线痕的起因和降低方法[C].第十届解决方案:使用张力仪测量钢线张力,及时更换气缸;在编织线网中国太阳能光伏会议论文集,江苏,2008:218-222.
时,使得钢线均匀分布在导轮上。
[3]石森森,切削中的摩擦与切削液[M].北京:中国铁道出版社,1994.。