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切割太阳能硅片用金刚石内圆锯片生产工艺探讨

放大字体  缩小字体 发布日期:2022-03-08 01:28:51 来源: 作者:用户15747    浏览次数:0    
摘要

①:2007- 0刖言单晶硅多晶硅作为科技应用普及材料之一,己经渗透到人们生活中各个角落在太阳能光伏技术飞速发展的今天,利用硅晶片所生产的太阳能电池可以直接把太阳能转化为电能现在,国外的太阳能光伏电站己经到了实际应用阶段,太阳能硅晶片的利用将普及到全世界范围,对其技术加工也正朝着降低硅片厚度的方向发展我国在晶片加工技术上还远远落后于发达国家,对晶片切割枝术方面研宄很少金刚石内圆切割片可以对各种尺寸...

①:2007- 0刖言单晶硅多晶硅作为科技应用普及材料之一,己经渗透到人们生活中各个角落在太阳能光伏技术飞速发展的今天,利用硅晶片所生产的太阳能电池可以直接把太阳能转化为电能现在,国外的太阳能光伏电站己经到了实际应用阶段,太阳能硅晶片的利用将普及到全世界范围,对其技术加工也正朝着降低硅片厚度的方向发展我国在晶片加工技术上还远远落后于发达国家,对晶片切割枝术方面研宄很少金刚石内圆切割片可以对各种尺寸的太阳能用硅材料进行切割,其切削刃即在刀片内径电镀金刚石磨料,是以镍合金为结合剂牢固镶嵌在刀片刃口上,它利用锯片的高旋转和硅棒的径向进给而实现切片加工目的从大直径的单晶硅多晶硅上切出Q2mm左右厚的合格硅晶片来,常规金刚石内圆锯片己经呈现出较大的弊端:刀片使用时镀层脱皮、金刚石脱粒、过早报废(如)本文采用新生产工艺使产品具有1内圆锯片的切割特点内圆锯片通过将其外圆部分的多个小孔固定在鼓形旋转体上,然后以机械张紧方式张紧外圆,给内圆以均匀的张力使刀片内圆维持圆度,刀片扩张一般控制在内径的0.8%以内,这样使得刀片整体具有较大的刚性,显著降底刀片工作时的振动(如)切割硅棒时,刀盘高速旋转,刀片内圆刃口径向切入硅棒,即可切下晶片(如)内圆切片机的数控系统可精密控制晶棒沿切割方向的进给及切割厚度因此,其还具有通用性强,切割精度高的特点与线切割相比,其还具有不需要连续供给磨液废弃物处理量小、不污染环境及切割成本稳定等特点。

2原材料的选择21基体的选择与加工21.1基体的选择为了节省半导体材料,内圆据片基体的厚度受到限制,基体的厚度一般在0.1mmr0.16mm之间。根据公式:可知,当刀片内外径不变时,张力P值大,0大(其中a为刀片内径,b为外径,P为外圆周的张力,0为刀片圆周方向的应力)而刀片的刚性与0和基体厚度t的乘积成正比因此,在基体厚度小的情况下,要想提高基体刚性,就必须选用抗拉强度高的基体。

本公司选用优质日本进口超硬不锈钢片,抗拉强度高于1568N/mm2,延伸率小于5% 21.2基体的加工内圆锯片安装时,通过定位孔对内圆片定位后,以机械张紧方式张紧外圆,各孔受到向外拉的张力作用。当基体加工准确时,所受的拉力垂直于圆周并通过圆心,外圆部分的各定位小孔受到张紧力均匀,内圆向外绷紧并且内圆刃口处在同一个水平面如果有一个孔稍微偏离于公差要求范围之外,就有可能出现孔口崩裂,内园刃口不在同一平面等现象,使切割的硅晶片薄厚不均,甚至由于硅棒切割处受力不均导致硅片断裂因此小孔的定位应非常精确,小孔圆心向外不能偏离0. 004mm,向内不能偏离0. 001mm22金刚石的选择与分布根据内圆锯片的切割特点及要求,金刚石选用特殊工艺合成的晶形好强度高的优质细颗料人造金刚石。金刚石使用前,须经特殊精选与处理,金刚石颗粒直径偏差不超过少m金刚石与镀料必须具有极好的浸润性由于切割对象是坚硬易脆的硅材料,(其硬度达到1000HV),因此金刚石颗粒在刃口上的分布极其重要,分布太稀金刚石容易崩刃,会造成刃口消耗过快或难于进刀,金刚石太密,会造成“打滑”现象,影响进刀速度本文通过控制电镀电流密度和上砂时间来控制金刚石分布密度,将金刚石颗粒间隙控制在1r1. 5d(d为金刚石颗粒直径)3电镀工艺内圆锯片刃口上的金刚石是通过电镀方法牢固沉积在不锈钢基体上的,沉积材料为镍合金。所谓结合强度是指基体与镍合金以及镍合金与金刚石的连接牢度金刚石的特殊处理,能突破镍合金与金刚石的简单机械包镶,良好的镀前处理工艺能使镍合金牢固附着在不锈钢基体上3.1镀前处理3.1.1电化学除油配方及操作规范如表1表1电化学除油配方及工艺氢氧化钠碳酸钠磷酸三钠温度时间先阴2min后阳5min阴极和阳板上析击的大量氢氧气体,对金属表面的溶液进行搅拌,从而促进油污脱离表面,表面的溶液不断得到更新,加速了皂化与乳化作甩在高电流密度下采用先阴极除油(锯片基体作为阴极,另一极为镍板)后阳极除油程序,既能短时间高效除油,又能去除渗透在金属内部的氢气。其效果颇为理想3.1.2弱浸蚀3.1.2.1阳极电化学浸蚀配方及操作规范如表2表2电化学浸蚀工艺参数Table硫酸浓度电流密度时间温度室温3.1.2.2弱浸蚀配方及操作规范如表3表3弱浸蚀工艺参数盐酸浓度时间温度室温不锈钢表面极易钝化,其致密的钝化膜影响基体与其镀层相的结合力,明显的边镀边起皮,不明显的看似平整,但经不起弯曲结合力试验弱浸蚀是基体活化过程。它一方面能去除基体表示的氧化物薄层,另一方面能使金属表面受到轻微的刻蚀而出现金属的结晶组织我们制定的此套工艺能很好地解决这一问题首先对不锈钢基体表面进行阳极活化,时间为1 ~2min,电流密度为2A/dm2,活化时,金属离子冲破氧化膜进入溶液,氧化膜产生松动,阳极初生态氯气的逸出,使氧化膜受到彻底破坏而获得纯新的金属组织,然后,在同一冲击电镀槽中,迅速转换阴阳极,使阳板基体变为阴极基体,在短时间里迅速镀上镍合金,使基体表面不再出现钝化膜电镀时间为4min,电流密度为2A/dm2基体表面镀覆的镍合金,其结合力可用常温弯曲试验来检验。用上述规范制作的试验样片经反复弯曲直至折断,在断口处未见分层起皮,而未用阳极冲击镀活化的样片在折断断口处有明显的起皮现象(如,6)3.2电镀液配方及电镀规范表4镀液配方硫酸镍硫酸钴硫酸锰氯化钠硼酸十二烷基硫酸钠表5电镀规范参数温度(°c时间(min)电流密度(A/dm2)空镀上砂时卸砂后电镀过程是一种电沉积过程,也叫电结晶过程良好的镀液配方能充分改善阴极电流效率,能使镀液具有好的分散能力和覆盖能力根据内圆锯片特殊的切割对象,镀层不仅需要具有足够高的强度,硬度和耐磨性,还须具有足够高的性和抗冲击能力我们在以主盐为硫酸镍的酸性镀液中加入适量的钴和锰离子,以提高镀层的硬度和性,湿润剂十二烷基硫酸钠的加入是为了防止镀层表面气孔的产生,控制镀液氯离子含量,使阳极镍板既不钝化又能适当溶解,经常补充氢离子,以保证镀液的酸碱度,缓冲剂硼酸能在一定范围内维持镀液的pH值。

4结束语本文以高强度、低延伸率的冷扎不锈钢作为基体,筛选粒径差小于或等于少m的金刚石颗粒,通过控制阴极电流密度、上砂时间来实现金刚石刃口上的合理分布;采用全新的“除油、活化、冲击镀”组合规范对锯片做镀前处理,使镀层与不锈钢基体间具有极高的结合强度实验表明:选用科学先进的镀前处理规范和镀液配方,是提高刀具结合强度的关键,是改善镀层机械性能的前提制得的金刚石内圆锯片具有刀刃锋利,切削平稳,精度高,寿命长的特点,切出的硅晶片表面粗糙度为和平面度较理想。

 
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