La tecnología de corte con hilo de diamante también se conoce como tecnología de corte abrasivo de consolidación.Es el uso del método de galvanoplastia o unión de resina de abrasivo de diamante consolidado en la superficie del alambre de acero, alambre de diamante que actúa directamente sobre la superficie de la varilla de silicio o lingote de silicio para producir esmerilado, para lograr el efecto de corte.El corte con hilo de diamante tiene las características de velocidad de corte rápida, alta precisión de corte y baja pérdida de material.
En la actualidad, el mercado de cristal único para obleas de silicio cortadas con hilo de diamante ha sido plenamente aceptado, pero también se ha encontrado en el proceso de promoción, entre los cuales el blanco aterciopelado es el problema más común.En vista de esto, este artículo se centra en cómo prevenir el problema del terciopelo blanco de la oblea de silicio monocristalino al cortar con alambre de diamante.
El proceso de limpieza de la oblea de silicio monocristalino para corte con hilo de diamante consiste en retirar la oblea de silicio cortada por la máquina herramienta de sierra de alambre de la placa de resina, retirar la tira de goma y limpiar la oblea de silicio.El equipo de limpieza es principalmente una máquina de prelimpieza (máquina desgomadora) y una máquina de limpieza.El principal proceso de limpieza de la máquina de prelimpieza es: alimentación-pulverización-pulverización-limpieza ultrasónica-desgomado-enjuague con agua limpia-alimentación insuficiente.El principal proceso de limpieza de la máquina de limpieza es: alimentación-enjuague con agua pura-enjuague con agua pura-lavado con álcali-lavado con álcali-enjuague con agua pura-enjuague con agua pura-pre-deshidratación (levantamiento lento) -secado-alimentación.
El principio de fabricación del terciopelo monocristalino.
La oblea de silicio monocristalino es la característica de la corrosión anisotrópica de la oblea de silicio monocristalino.El principio de reacción es la siguiente ecuación de reacción química:
Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2 ↑
En esencia, el proceso de formación de gamuza es: solución de NaOH para diferentes velocidades de corrosión de diferentes superficies de cristal, (100) velocidad de corrosión de la superficie que (111), por lo tanto (100) a la oblea de silicio monocristalino después de la corrosión anisotrópica, eventualmente formada en la superficie para (111) cono de cuatro lados, es decir, estructura "piramidal" (como se muestra en la figura 1).Una vez formada la estructura, cuando la luz incide en la pendiente de la pirámide en un cierto ángulo, la luz se reflejará en la pendiente en otro ángulo, formando una absorción secundaria o mayor, reduciendo así la reflectividad en la superficie de la oblea de silicio. , es decir, el efecto de trampa de luz (ver Figura 2).Cuanto mejor sea el tamaño y la uniformidad de la estructura "piramidal", más evidente será el efecto trampa y menor será la emisión superficial de la oblea de silicio.
Figura 1: Micromorfología de una oblea de silicio monocristalino después de la producción de álcali
Figura 2: El principio de trampa de luz de la estructura "piramidal"
Análisis del blanqueamiento monocristalino.
Al observar con un microscopio electrónico la oblea de silicio blanca, se descubrió que la microestructura piramidal de la oblea blanca en el área básicamente no se había formado, y la superficie parecía tener una capa de residuo "ceroso", mientras que la estructura piramidal de la gamuza en la zona blanca de la misma oblea de silicio se formó mejor (ver Figura 3).Si hay residuos en la superficie de la oblea de silicio monocristalino, la superficie tendrá un área residual de tamaño de estructura "piramidal" y la generación de uniformidad y el efecto del área normal es insuficiente, lo que resulta en una reflectividad de la superficie de terciopelo residual que es mayor que el área normal, el Área con alta reflectividad en comparación con el área normal en el visual reflejada como blanco.Como se puede ver en la forma de distribución del área blanca, no es una forma regular o regular en áreas grandes, sino solo en áreas locales.Debería ser que los contaminantes locales en la superficie de la oblea de silicio no se hayan limpiado o que la situación de la superficie de la oblea de silicio sea causada por contaminación secundaria.
Figura 3: Comparación de las diferencias regionales de microestructura en obleas de silicio blanco aterciopelado
La superficie de la oblea de silicio que corta con hilo de diamante es más lisa y el daño es menor (como se muestra en la Figura 4).En comparación con la oblea de silicio de mortero, la velocidad de reacción del álcali y la superficie de la oblea de silicio de corte con alambre de diamante es más lenta que la de la oblea de silicio monocristalino de corte de mortero, por lo que la influencia de los residuos de la superficie en el efecto aterciopelado es más obvia.
Figura 4: (A) Micrografía de superficie de una oblea de silicio cortada con mortero (B) Micrografía de superficie de una oblea de silicio cortada con hilo de diamante
La principal fuente residual de superficie de oblea de silicio cortada con hilo de diamante
(1) Refrigerante: los componentes principales del refrigerante para corte con hilo de diamante son tensioactivos, dispersantes, difamantes, agua y otros componentes.El líquido de corte con excelente rendimiento tiene buena suspensión, dispersión y fácil capacidad de limpieza.Los tensioactivos suelen tener mejores propiedades hidrófilas, que son fáciles de limpiar en el proceso de limpieza de obleas de silicio.La agitación y circulación continua de estos aditivos en el agua producirá una gran cantidad de espuma, lo que resultará en la disminución del flujo de refrigerante, afectando el rendimiento de enfriamiento, y graves problemas de espuma e incluso desbordamiento de espuma, que afectarán seriamente el uso.Por lo tanto, el refrigerante se suele utilizar con el agente antiespumante.Para garantizar el rendimiento antiespumante, la silicona y el poliéter tradicionales suelen ser poco hidrófilos.El disolvente en agua es muy fácil de adsorber y permanece en la superficie de la oblea de silicio durante la limpieza posterior, lo que provoca el problema de la mancha blanca.Y no es muy compatible con los componentes principales del refrigerante, por lo tanto, debe dividirse en dos componentes. Los componentes principales y los agentes antiespumantes se agregaron en agua. En el proceso de uso, de acuerdo con la situación de la espuma, no se puede controlar cuantitativamente el El uso y la dosificación de agentes antiespumantes pueden permitir fácilmente una sobredosis de agentes antiespumantes, lo que provoca un aumento de los residuos en la superficie de la oblea de silicio. También es más inconveniente de operar, sin embargo, debido al bajo precio de las materias primas y del agente antiespumante. materiales, por lo tanto, la mayoría de los refrigerantes domésticos utilizan este sistema de fórmula;Otro refrigerante utiliza un nuevo agente antiespumante, Puede ser bien compatible con los componentes principales, Sin adiciones, Puede controlar efectiva y cuantitativamente su cantidad, Puede prevenir efectivamente el uso excesivo, Los ejercicios también son muy convenientes de realizar, Con el proceso de limpieza adecuado, Su Los residuos se pueden controlar a niveles muy bajos. En Japón y algunos fabricantes nacionales adoptan este sistema de fórmula. Sin embargo, debido al alto costo de la materia prima, su ventaja de precio no es obvia.
(2) Versión con pegamento y resina: en la última etapa del proceso de corte con hilo de diamante, la oblea de silicio cerca del extremo de entrada se ha cortado de antemano, la oblea de silicio en el extremo de salida aún no se ha cortado, el diamante de corte inicial El alambre ha comenzado a cortar la capa de caucho y la placa de resina. Dado que el pegamento de la varilla de silicona y el tablero de resina son productos de resina epoxi, su punto de reblandecimiento es básicamente entre 55 y 95 ℃, si el punto de reblandecimiento de la capa de caucho o la resina La placa está baja, puede calentarse fácilmente durante el proceso de corte y hacer que se ablande y se derrita, unida al alambre de acero y a la superficie de la oblea de silicio, que disminuya la capacidad de corte de la línea de diamante, o que las obleas de silicio se reciban y manchado con resina. Una vez adherido, es muy difícil de lavar. Dicha contaminación ocurre principalmente cerca del borde de la oblea de silicona.
(3) polvo de silicio: en el proceso de corte con hilo de diamante se producirá una gran cantidad de polvo de silicio; con el corte, el contenido de polvo refrigerante del mortero será cada vez más alto, cuando el polvo sea lo suficientemente grande, se adherirá a la superficie de silicio. y el corte con hilo de diamante del tamaño y tamaño del polvo de silicio facilita su adsorción en la superficie del silicio, lo que dificulta su limpieza.Por lo tanto, garantice la actualización y la calidad del refrigerante y reduzca el contenido de polvo en el refrigerante.
(4) agente de limpieza: el uso actual de los fabricantes de corte con hilo de diamante que utiliza principalmente corte de mortero al mismo tiempo, principalmente utiliza prelavado de corte de mortero, proceso de limpieza y agente de limpieza, etc., tecnología de corte con hilo de diamante único desde el mecanismo de corte, forma una El conjunto completo de línea, refrigerante y corte de mortero tienen una gran diferencia, por lo que el proceso de limpieza correspondiente, la dosis del agente de limpieza, la fórmula, etc. deben ser para el corte con hilo de diamante y realizar el ajuste correspondiente.El agente de limpieza es un aspecto importante, la fórmula original del agente de limpieza, el tensioactivo, la alcalinidad no es adecuada para limpiar la oblea de silicio cortada con alambre de diamante, debe ser para la superficie de la oblea de silicio con alambre de diamante, la composición y los residuos de la superficie del agente de limpieza específico, y tomar con el proceso de limpieza.Como se mencionó anteriormente, la composición del agente antiespumante no es necesaria al cortar mortero.
(5) Agua: el agua de desbordamiento de corte, prelavado y limpieza con hilo de diamante contiene impurezas que pueden adsorberse en la superficie de la oblea de silicio.
Reducir el problema de hacer que el cabello aterciopelado parezca blanco.
(1) Para usar el refrigerante con buena dispersión, y se requiere que el refrigerante use el agente antiespumante de bajo residuo para reducir los residuos de los componentes del refrigerante en la superficie de la oblea de silicio;
(2) Utilice pegamento y placa de resina adecuados para reducir la contaminación de la oblea de silicio;
(3) El refrigerante se diluye con agua pura para garantizar que no queden impurezas residuales fáciles en el agua usada;
(4) Para la superficie de la oblea de silicio cortada con hilo de diamante, utilice un agente de limpieza más adecuado para la actividad y el efecto de limpieza;
(5) Utilice el sistema de recuperación en línea de refrigerante de la línea de diamante para reducir el contenido de polvo de silicio en el proceso de corte, a fin de controlar eficazmente los residuos de polvo de silicio en la superficie de la oblea de silicio.Al mismo tiempo, también puede aumentar la mejora de la temperatura, el flujo y el tiempo del agua en el prelavado, para garantizar que el polvo de silicona se lave a tiempo.
(6) Una vez que la oblea de silicona se coloca sobre la mesa de limpieza, se debe tratar inmediatamente y mantener la oblea de silicona húmeda durante todo el proceso de limpieza.
(7) La oblea de silicona mantiene la superficie húmeda durante el proceso de desgomado y no puede secarse de forma natural.(8) En el proceso de limpieza de la oblea de silicio, el tiempo de exposición al aire se puede reducir lo más posible para evitar la producción de flores en la superficie de la oblea de silicio.
(9) El personal de limpieza no deberá entrar en contacto directo con la superficie de la oblea de silicona durante todo el proceso de limpieza y deberá usar guantes de goma para no producir huellas dactilares.
(10) En la referencia [2], el extremo de la batería utiliza un proceso de limpieza con peróxido de hidrógeno H2O2 + NaOH alcalino según una proporción de volumen de 1:26 (solución de NaOH al 3%), lo que puede reducir eficazmente la aparición del problema.Su principio es similar a la solución de limpieza SC1 (comúnmente conocida como líquido 1) de una oblea de silicio semiconductor.Su mecanismo principal: la película de oxidación sobre la superficie de la oblea de silicio se forma mediante la oxidación de H2O2, que es corroído por NaOH, y la oxidación y corrosión ocurren repetidamente.Por lo tanto, las partículas adheridas al polvo de silicio, resina, metal, etc.) también caen en el líquido de limpieza con la capa de corrosión;debido a la oxidación del H2O2, la materia orgánica de la superficie de la oblea se descompone en CO2, H2O y se elimina.Este proceso de limpieza ha sido el de los fabricantes de obleas de silicio que utilizan este proceso para procesar la limpieza de obleas de silicio monocristalinas cortadas con alambre de diamante, obleas de silicio en el país y en Taiwán y otros fabricantes de baterías que utilizan quejas de problemas de terciopelo blanco.También hay fabricantes de baterías que han utilizado un proceso de limpieza previa de terciopelo similar y que también controlan eficazmente la apariencia del terciopelo blanco.Se puede ver que este proceso de limpieza se agrega al proceso de limpieza de la oblea de silicio para eliminar los residuos de la oblea de silicio y resolver eficazmente el problema de las canas en el extremo de la batería.
conclusión
En la actualidad, el corte con hilo de diamante se ha convertido en la principal tecnología de procesamiento en el campo del corte de monocristal, pero en el proceso de promover el problema de hacer terciopelo blanco ha preocupado a los fabricantes de baterías y obleas de silicio, lo que ha llevado a los fabricantes de baterías a cortar silicio con hilo de diamante. la oblea tiene cierta resistencia.A través del análisis comparativo del área blanca, se debe principalmente al residuo en la superficie de la oblea de silicio.Para prevenir mejor el problema de la oblea de silicio en la celda, este artículo analiza las posibles fuentes de contaminación superficial de la oblea de silicio, así como las sugerencias y medidas de mejora en la producción.Según el número, región y forma de las manchas blancas, se pueden analizar y mejorar las causas.Se recomienda especialmente utilizar peróxido de hidrógeno + proceso de limpieza alcalino.La experiencia exitosa ha demostrado que puede prevenir eficazmente el problema del corte de obleas de silicio con alambre de diamante para blanquear el terciopelo, para referencia de los expertos y fabricantes de la industria en general.
Hora de publicación: 30 de mayo de 2024