[实用新型]设有非切割面的金刚线

说明书

技术领域

本实用新型涉及硬脆性材料的切割，具体涉及硬脆性材料切割用工具。

背景技术

硅材料被广泛应用于半导体和太阳能领域，硅材料切片是半导体制造和晶硅太阳能电池生产中的重要步骤。传统的砂浆切割技术存在效率低，加工成品切割损伤严重等问题。相比而言，金刚线切割技术可以大大的提高生产效率，同时避免使用高能耗的碳化硅和聚乙二醇切割液，有利于建立环境友好型的硅片生产加工条件和降低成本，因而成为切片技术新的发展方向。

由于硅材料在常温下具有硬脆性的特点，而且硅片厚度通常较小（小于200微米），所以硅片很容易破碎。尤其是在后续的电池加工工艺中硅片要被夹持和传送，夹持装置在硅片上产生的应力会导致硅片内裂纹的扩展从而引发整个硅片的破裂。因此，减少硅片内的损伤和裂纹可以有效提高太阳能电池的产率。

硅片内的损伤和裂纹主要是在切片过程产生的。尽管切割后硅片要经过蚀刻以消除表面的损伤层，但残留的裂纹仍然是导致硅片破损的直接原因。有研究表明，硅片边缘的裂纹数量和密度都大于其他区域。鉴于线切割过程对硅片机械强度的重要影响，优化设计金刚线结构和切削条件就显得极为重要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种设有非切割面的金刚线，以优化金刚线的结构。

本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

设有非切割面的金刚线，包括一钢线，其特征在于，所述钢线的一侧不固定金刚石磨粒，构成非切割面；另一侧固定有金刚石磨粒，构成一与被切割物接触并切割的切割面。

在脆硬性材料切割的过程中，金刚线只有在靠近切削区域的一侧才有可能与被切割物接触并切割，因此，在金刚线与被切割物非接触的非切割面上可以不设置金刚石磨粒。由于金刚线的重要成本来自于价格昂贵的金刚石磨粒，此设计可以在保证切削正常进行的同时降低金刚线制作成本。

所述钢线直径为100-150微米。这样，有利于控制钢线上的金刚石磨粒的大小和形状。在用于晶体硅切割时，由于切削腔的宽度决定了切削过程中硅料的损耗情况，所以为了减少硅料的损耗，所述钢线直径为100-120微米。

本实用新型可以用于晶体硅切片、硅棒开方、蓝宝石切片、碳化硅切割等。

所述金刚石磨粒可以粘接在所述钢线上，所述金刚石磨粒也可以镶嵌在所述钢线上，所述金刚石磨粒还可以镀在所述钢线上。

自所述切割面中心向两侧方向，所述金刚石磨粒的尺寸逐渐变小，尖锐度逐渐减小。

金刚石的大小和尺寸影响其切削能力，同时也决定了造成硅基底损伤的能力。金刚石磨粒尺寸为10-35微米。位于中心的金刚石磨粒尺寸为25-35微米，具有锋利的切削刃。位于最外侧的金刚石磨粒尺寸为9-11微米，优选10微米，且无锋利的棱角。

所述钢线均分为两部分，固定有金刚石磨粒的切割面的表面积等于非切割面的表面积。

附图说明

图1为切割过程中切削腔部分的横截面示意图；

图2为本实用新型的切割系统的主要结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本实用新型。

参见图1和图2，设有非切割面的金刚线1，包括一钢线11，钢线11的一侧固定有金刚石磨粒12，构成一与被切割物接触并切割的切割面；另一侧不固定金刚石磨粒12，构成非切割面。

钢线11通过电镀、树脂粘接和/或镶嵌的方式使金刚石磨粒12固定于钢线11的一侧。

在脆硬性材料切割的过程中，金刚线只有在靠近切削区域的一侧才有可能与被切割物接触并切割，图中，金刚线只有在靠近切削区域的一侧才有可能与晶硅基底3接触并切割，因此，在金刚线与被切割物非接触的非切割面上可以不设置金刚石磨粒12。由于金刚线的重要成本来自于价格昂贵的金刚石磨粒12，此设计可以在保证切削正常进行的同时降低金刚线制作成本。

本实用新型可以用于晶体硅切片、硅棒开方、蓝宝石切片、碳化硅切割等。

在用于晶体硅切割时，由于切削腔的宽度决定了切削过程中硅料的损耗情况，所以为了减少硅料的损耗，钢线11直径为100-120微米。若切削其他材料或在其他切削过程，例如硅棒开方和蓝宝石切片，钢线11直径可相应增加，从而使对金刚石磨粒12的大小和形状在钢线11上的分布可以更容易的控制。