数控多晶硅硅芯多线切割机床
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  斯达新能源在品质上对总结的结果进行处理,成功的经验加以肯定并适当推广、标准化;失败的教训加以总结,找到解决方法并在以后实践中加以规避,未解决的问题放到下一个PDCA循环里,再次对发现的问题进行分析、总结,这样阶梯式的上升。以保障我们的整个品质持续向上。
 
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数控多晶硅硅芯多线切割机床
一、概述
   目前,目前国内生产多晶硅的工艺大部分都是常规三氯氢硅氢还原法, 即改良西门子法, 改良西门子法或其他类似方法生产大直径多晶硅的主要设备是多晶硅还原炉,多晶硅还原炉在细长的硅芯上通上电源,使硅芯加热发红,直至表面温度达到1100 摄氏度,通入高纯的三氯氢硅和氢气,使其在高温下发生氢还原反应,使三氯氢硅中的硅分子堆积在硅芯上,使其的直径不断地增大,通常,硅芯的直径在7-10 毫米,可以是圆形也可以是方型,或是其他形状,最终通过氢还原反应使直径不断地增大到120-200毫米,生产出高纯太阳能级6N或电子级11N的多晶 硅。
现硅芯的制备方法有二种,传统的方法是用CZ法(区熔提拉法),即把直径在20-50毫米的硅棒在充满惰性气体的真空炉膛内用高频感应加热,使其顶部 局部熔化,从上部放入1根直径在5-10毫米的籽晶,然后慢慢向上提拉,使其成为直径在7-10毫米,长度在1900-3000毫米之间的细长硅芯,其缺 点是提拉速度慢,一般为8-12毫米/分钟,拉制1根2米的硅芯需要4小时,生产效率低,电力消耗大,设备投资大。
另一种是用金刚石工具切割法,美国Diamond Wire Technology公司研制出采用金刚石线的数控多晶硅细长硅芯多线切割机床,用于硅芯的制备,见图1。通过利用电镀上金刚石微粒的细钢丝线在被加工工 件上高速地往复运动或单向移动,将硅棒压在该机床用金刚石线交叉组成的方形线网上,从而将该硅棒切割成细长的硅芯。其优点十分明显,12-16小时可以切 割出200根左右2.5米长的7X7或8X8毫米的方形硅芯,电力消耗小,加工效率高;其最大缺点主要在于操作不方便,如图1所示,除需要在地面A操作 外,还需要在距地面3米高的操作平台B和距地面5米高的操作平台C上下进行绕线,操作难度大,操作人员需上下跑动,安全性差,一旦切割过程中发生断线,重 新修复布线时处理困难,处理时间长,此机床使用2根金刚石线组成2组线网,需要2套收放线卷绕驱动机构,维护复杂,成本高,机床总高度在6700毫米以 上,对安装地点的房屋要求高,并且其线网结构固定,只能切出方形或长方形的硅芯,无法切出表面积更大的菱形硅芯,以缩短多晶硅还原炉的反应时间,提高单位 时间的多晶硅产量。
二、我们专利技术的数控多晶硅硅芯多线切割机床

一种采用金刚石线的数控多晶硅硅芯多线切割 机床,切出的硅芯用于改良西门子法或硅烷法生产大直径多晶硅用的还原炉。其切割方法是利用电镀金刚石线在工件上高速地往复运动或单向移动,将工件压在用金 刚石线交叉组成的方形或菱形的线网上,将工件切割成细长的硅芯。工件固定在机床的上部,绕有金刚石线的口字型切割导轮组件从下往上移动而完成切割。使用一 种独特的布线方案,布线和操作只需在地面完成,无需上工作平台,大大降低操作难度和提高工作效率,安全性好, 其特点为:
1、加工有效长度2650mm,但机床总高度仅为4500mm。(进口6700mm)
加工有效长度3200mm,但机床总高度仅为5000mm。
2、采用大直径导轮,钢丝弯曲度小,金刚石不易脱落,使用寿命长。
3、切割最高线速度为15m/S, 切割速度快,加工时间缩短1/3。
4、布线和操作只需在地面完成,无需上工作平台。
5、自行研制,拥有自主知识产权,
发明专利申请号:200910148648..2
新型实用专利授权: ZL 2009 2 0160789.1
新型实用专利授权: ZL 2009 2 0217729.9

硅棒切割示意图:

实际切出的硅棒:


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