當前的太陽能行業(yè)，由于硅塊中存在雜質等原因，需要將雜質部分去除掉，導致產生較多長度較短的小塊晶體硅塊，此類硅塊由于長度不一，與正常硅塊相比不好配塊，需要單獨粘接切割，但是通常合格率較低。本文主要論述一種切割小塊晶體硅塊的方法，可以有效提高工作效率，提升硅片切割合格率。

1.引言

破錠結束后，需要對每一塊硅塊進行檢驗，若發(fā)現(xiàn)硅塊中存在雜質，必須使用帶鋸機將雜質部分切割去除，這樣剩余部分就會成為長度較短的小塊晶體硅塊。由于各硅塊中雜質的分布位置不同，因此小塊晶體硅塊的長度不均勻。為降低生產成本，只有長度小于30mm的硅塊才會直接回收重新鑄錠，而長度大于30mm的硅塊會繼續(xù)切片。但受硅塊長度影響，粘接工序在配塊時存在很大困難。因此這部分長度較短的短塊會單獨粘接，進行切割。

2.小塊切割現(xiàn)狀

在硅塊切割前，首先要將硅塊、玻璃、托盤等粘接成晶棒。小塊的粘接方式和步驟為：

(1)準備好托盤和玻璃。檢查托盤螺絲是否緊固好，玻璃表面磨砂是否均勻，是否有崩邊，選擇好玻璃和托盤后，使用盤紙和酒精將托盤和玻璃粘接面擦拭干凈，否則粘接不牢固，會造成掉片。

(2)使用電子天平稱量粘玻璃用的膠水(通常為環(huán)氧樹脂膠，A膠與B膠比例為1：1)，混合均勻后，將膠水涂抹在托盤上，使用刮膠鏟將膠水刮均勻，然后將玻璃粘接在托盤上。

(3)選擇要粘接的小塊晶體硅塊，對硅塊進行分組，保證四條晶棒的小塊總長度偏差小于2mm。確定好硅塊粘接面后，使用盤紙和酒精將硅塊粘接面和側面擦拭干凈，然后使用拼棒膠將每兩塊小塊粘接在一起。小塊拼接在一起之后，需要固化一段時間。

(4)然后稱量粘接硅塊用的膠水(環(huán)氧樹脂AB膠)，將膠水涂抹在玻璃表面，使用刮膠鏟刮均勻，然后將硅塊粘接在玻璃表面。

(5)固化一段時間后，使用相應的膠水在硅塊表面粘接導向條。

(6)粘接好的晶棒至少固化4個小時方可切割。線鋸在進行切割時使用新砂漿，更新量按照有效切割長度計算。

此種粘接方式和切割方式的弊端是：

(1)由于每條晶棒粘接多塊小塊，且各小塊之間的高度尺寸存在偏差，因此每條晶棒的小塊晶體硅塊拼接粘在一起后與玻璃接觸的粘接面可能會不平整，影響粘接效果，甚至硅塊部分位置懸空，在切割過程中由于重力作用，粘接不牢固的硅片折斷產生大量掉片，嚴重時掉片會卷入線網造成切斜或斷線。

(2)在使用拼棒膠粘接各小塊的過程所用時間較長，粘接一鋸晶棒需要8個小時(粘接正常的晶棒，8個小時可以粘接10鋸)，工作效率較低。

(3)在硅片切割過程中，會產生大量熱量，瞬間產生的高溫會使硅塊之間的膠層軟化，鋼線經過此位置時，膠層會影響鋼線的攜砂量，導致切割能力不足，在此位置出現(xiàn)切斜，切斜會導致產生厚度偏差片、鋸痕不合格片或TTV超差片，影響硅片切割合格率。由于砂漿更新量按照切割長度更新，合格率低會造成因此砂漿單耗較高，而砂漿是硅片切割過程的主要耗材，在硅片加工成本中占有很大比重，因此切割小塊會顯著提升硅片加工成本。

3.一種新的小塊切割方法

本方案的關鍵點是在粘接小塊晶體硅塊時，首先選取若干小塊，分成兩組，粘接兩條晶棒。其它步驟操作完畢后，將各小塊直接粘到玻璃上，無需再將各小塊拼接到一起，但各小塊之間須留5mm的縫隙(縫隙過大不利于切割，縫隙過小會導致切割過程中硅塊之間發(fā)生磕碰產生崩邊)。

此外，在硅塊切割過程中，切割的實質是鋼線攜帶砂漿高速運轉，包裹在鋼線表面的碳化硅顆粒不斷對硅塊進行磨削，起到切割作用。全新砂漿切割完一次后，舊砂漿中的部分碳化硅切割能力還較強，只是由于部分微粉會包裹碳化硅表面、以及會影響整體砂漿的懸浮性能，從而降低了砂漿系統(tǒng)的切割能力。如果將該部分砂漿重新利用進行半載切割，由于負載小，可以將砂漿系統(tǒng)的微粉含量值、碳化硅的磨損破碎程度控制在極限范圍內，在保證硅片切割合格率的前期下，顯著提高砂漿的使用率，可有效降低成本。

此切割方法的優(yōu)點是：在粘接晶棒時，各小塊之間不需要再使用拼棒膠拼接，節(jié)省了人力和時間，提高了工作效率，同時節(jié)約了拼棒膠的費用;硅塊在玻璃上粘接牢固，不會懸空，因此避免了粘接不牢造成的掉片或硅片折斷的情況;線鋸機床在切片過程中不會在小塊晶體硅塊拼接的位置出現(xiàn)切斜情況，有效提高了合格率;提高了砂漿的利用率，有效降低了砂漿成本，從而降低了硅片的加工成本。

4.試驗結果

通過試驗結果對比可以看出，使用后一種切割方案，合格率明顯提升。

新的切割方案使得在粘接晶棒時，各個小塊之間不需要再使用拼棒膠拼接，從而可以極大節(jié)省了人力和時間，節(jié)約了拼棒膠的費用，提高了工作效率;提高了砂漿的利用率，有效降低了砂漿成本，從而降低了硅片的加工成本。

對切割完畢后的鋼線磨損情況進行檢測(0.12mm鋼線切割)，線損在正常范圍內，結果如下：

對切割后硅片取樣片，檢測其厚度值，中心點平均厚度值為185.28μm，樣片厚度數(shù)據(jù)如下圖：

5.小結

通過改變小塊晶體硅塊粘接方法和切割方式，有效利用舊砂漿中的部分碳化硅較強的切割能力，只是由于部分微粉會包裹碳化硅表面、以及會影響整體砂漿的懸浮性能，從而降低了砂漿系統(tǒng)的切割能力。將該部分砂漿重新利用進行半載切割，由于負載小，可以將砂漿系統(tǒng)的微粉含量值、碳化硅的磨損破碎程度控制在極限范圍內，在保證硅片切割合格率的前期下，顯著提高砂漿的使用率，可有效降低成本。有效提升了小塊晶體硅塊的切割合格率而不會影響硅片本身的品質，同時顯著提高了砂漿利用率，可有效降低砂漿成本。