Tehnologija rezanja dijamantnom žicom poznata je i kao tehnologija konsolidacijskog abrazivnog rezanja. To je korištenje metode galvanizacije ili vezivanja smolom pri čemu se dijamantni abraziv konsolidira na površini čelične žice, pri čemu dijamantna žica izravno djeluje na površinu silicijske šipke ili silicijskog ingota kako bi se proizvelo brušenje i postigao učinak rezanja. Rezanje dijamantnom žicom ima karakteristike velike brzine rezanja, visoke točnosti rezanja i malog gubitka materijala.
Trenutno je tržište monokristalnih silicijskih pločica za rezanje dijamantnom žicom u potpunosti prihvaćeno, ali se u procesu promocije susrelo i s problemom baršunaste bijele boje, među kojima je najčešći problem. S obzirom na to, ovaj rad se fokusira na to kako spriječiti problem baršunaste bijele boje monokristalnih silicijskih pločica rezanjem dijamantnom žicom.
Proces čišćenja monokristalne silicijeve pločice rezanjem dijamantnom žicom sastoji se od uklanjanja silicijske pločice izrezane alatnim alatom za žičanu pilu s ploče od smole, uklanjanja gumene trake i čišćenja silicijske pločice. Oprema za čišćenje uglavnom je stroj za prethodno čišćenje (stroj za uklanjanje guma) i stroj za čišćenje. Glavni proces čišćenja stroja za prethodno čišćenje je: dovod-raspršivanje-raspršivanje-ultrazvučno čišćenje-uklanjanje guma-ispiranje čistom vodom-nedovod. Glavni proces čišćenja stroja za čišćenje je: dovod-ispiranje čistom vodom-ispiranje čistom vodom-lužno pranje-lužno pranje-ispiranje čistom vodom-ispiranje čistom vodom-preddehidracija (sporo podizanje)-sušenje-dovod.
Princip izrade monokristalnog baršuna
Monokristalna silicijeva pločica karakteristična je za anizotropnu koroziju monokristalne silicijeve pločice. Princip reakcije je sljedeća kemijska jednadžba reakcije:
Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2↑
U biti, proces formiranja brušene kože je sljedeći: otopina NaOH za različite brzine korozije različite kristalne površine, (100) brzina površinske korozije od (111), pa (100) za monokristalnu silicijsku pločicu nakon anizotropne korozije, na kraju formirana na površini za (111) četverostrani konus, naime "piramidalnu" strukturu (kao što je prikazano na slici 1). Nakon što je struktura formirana, kada svjetlost padne na nagib piramide pod određenim kutom, svjetlost će se reflektirati na nagib pod drugim kutom, stvarajući sekundarnu ili veću apsorpciju, čime se smanjuje reflektivnost na površini silicijske pločice, odnosno efekt zarobljavanja svjetlosti (vidi sliku 2). Što je veća veličina i ujednačenost "piramidalne" strukture, to je efekt zarobljavanja očitiji, a niža je površinska emitacija silicijske pločice.
Slika 1: Mikromorfologija monokristalne silicijeve pločice nakon proizvodnje lužinom
Slika 2: Princip hvatanja svjetlosti u strukturi „piramide“
Analiza izbjeljivanja monokristala
Skenirajućim elektronskim mikroskopom na bijeloj silicijskoj pločici utvrđeno je da piramidalna mikrostruktura bijele pločice u tom području u osnovi nije formirana, a površina kao da ima sloj "voštanih" ostataka, dok je piramidalna struktura antilopa u bijelom području iste silicijske pločice bolje formirana (vidi sliku 3). Ako na površini monokristalne silicijske pločice postoje ostaci, površina će imati veličinu "piramidalne" strukture i ujednačenost stvaranja, a učinak normalnog područja je nedovoljan, što rezultira većom reflektivnošću rezidualne baršunaste površine od normalnog područja, područje s visokom reflektivnošću u usporedbi s normalnim područjem vizualno se reflektira kao bijelo. Kao što se može vidjeti iz oblika raspodjele bijelog područja, ono nije pravilnog ili pravilnog oblika na velikom području, već samo u lokalnim područjima. Trebalo bi biti da lokalni zagađivači na površini silicijske pločice nisu očišćeni ili da je stanje površine silicijske pločice uzrokovano sekundarnim onečišćenjem.
Slika 3: Usporedba regionalnih razlika u mikrostrukturi baršunasto bijelih silicijskih pločica
Površina silicijske pločice dobivene rezanjem dijamantnom žicom je glatkija, a oštećenja su manja (kao što je prikazano na slici 4). U usporedbi sa silicijskom pločicom od morta, brzina reakcije alkalije i površine silicijske pločice dobivene rezanjem dijamantnom žicom je sporija nego kod monokristalne silicijske pločice dobivene rezanjem mortom, pa je utjecaj površinskih ostataka na baršunasti efekt očitiji.
Slika 4: (A) Mikrografija površine silikonske pločice rezane mortom (B) Mikrografija površine silikonske pločice rezane dijamantnom žicom
Glavni preostali izvor površine silicijeve pločice rezane dijamantnom žicom
(1) Rashladna tekućina: glavne komponente rashladne tekućine za rezanje dijamantnom žicom su surfaktant, disperzant, sredstvo protiv pjenjenja te voda i druge komponente. Tekućina za rezanje s izvrsnim performansama ima dobru sposobnost suspenzije, disperzije i lakog čišćenja. Surfaktanti obično imaju bolja hidrofilna svojstva, koja se lako uklanjaju u procesu čišćenja silicijske pločice. Kontinuirano miješanje i cirkulacija ovih aditiva u vodi stvorit će veliku količinu pjene, što rezultira smanjenjem protoka rashladne tekućine, utječući na performanse hlađenja i ozbiljnim problemima s pjenom, pa čak i prelijevanjem pjene, što će ozbiljno utjecati na upotrebu. Stoga se rashladna tekućina obično koristi sa sredstvom protiv pjenjenja. Kako bi se osigurala učinkovitost protiv pjenjenja, tradicionalni silikon i polieter obično su slabo hidrofilni. Otapalo u vodi vrlo se lako adsorbira i ostaje na površini silicijske pločice tijekom naknadnog čišćenja, što rezultira problemom bijelih mrlja. I nije dobro kompatibilan s glavnim komponentama rashladne tekućine, stoga se mora napraviti u dvije komponente, glavne komponente i sredstva protiv pjenjenja dodaju se u vodu, tijekom upotrebe, ovisno o situaciji s pjenom, nije moguće kvantitativno kontrolirati upotrebu i doziranje sredstava protiv pjenjenja, što može lako dovesti do predoziranja sredstvima protiv pjenjenja, što dovodi do povećanja ostataka na površini silicijskih pločica, također je nezgodnije za rukovanje, međutim, zbog niske cijene sirovina i sirovina za sredstva protiv pjenjenja, stoga većina kućanskih rashladnih tekućina koristi ovaj sustav formule; druga rashladna tekućina koristi novo sredstvo protiv pjenjenja, može biti dobro kompatibilna s glavnim komponentama, bez dodataka, može učinkovito i kvantitativno kontrolirati svoju količinu, može učinkovito spriječiti prekomjernu upotrebu, vježbe su također vrlo praktične za izvođenje, uz pravilan postupak čišćenja, njegove ostatke mogu se kontrolirati na vrlo niske razine, u Japanu i nekoliko domaćih proizvođača usvaja ovaj sustav formule, međutim, zbog visoke cijene sirovina, njegova cjenovna prednost nije očita.
(2) Verzija s ljepilom i smolom: u kasnijoj fazi procesa rezanja dijamantnom žicom, silicijska pločica blizu ulaznog kraja je unaprijed prorezana, silicijska pločica na izlaznom kraju još nije prorezana, rano izrezana dijamantna žica je počela rezati gumeni sloj i ploču od smole, budući da su i silicijska šipka i ploča od smole proizvodi od epoksidne smole, njihova točka omekšavanja je u osnovi između 55 i 95 ℃, ako je točka omekšavanja gumenog sloja ili ploče od smole niska, lako se mogu zagrijati tijekom procesa rezanja i uzrokovati njihovo mekano i topljenje, pričvršćivanje na čeličnu žicu i površinu silicijske pločice uzrokuje smanjenje sposobnosti rezanja dijamantne žice, ili se silicijske pločice zalijepe i zaprljaju smolom, nakon što se pričvrste, vrlo ih je teško isprati, takva kontaminacija se najčešće javlja blizu ruba silicijske pločice.
(3) silicijev prah: tijekom procesa rezanja dijamantnom žicom proizvodi se velika količina silicijevog praha. Tijekom rezanja, sadržaj rashladnog praha u mortu bit će sve veći. Kada je prah dovoljno velik, prianjat će na površinu silicija. Rezanje dijamantnom žicom radi veće veličine silicijevog praha olakšava adsorpciju na površinu silicija, što otežava čišćenje. Stoga je važno osigurati ažuriranje i kvalitetu rashladnog sredstva te smanjiti sadržaj praha u rashladnom sredstvu.
(4) sredstvo za čišćenje: trenutna upotreba proizvođača dijamantnih žica za rezanje uglavnom koristi rezanje mortom istovremeno, uglavnom se koristi prethodno pranje rezanja mortom, postupak čišćenja i sredstvo za čišćenje itd., tehnologija rezanja jednom dijamantnom žicom iz mehanizma za rezanje, formira kompletan set linija, rashladna tekućina i rezanje mortom imaju velike razlike, pa se odgovarajući postupak čišćenja, doziranje sredstva za čišćenje, formula itd. trebaju odgovarajuće prilagoditi za rezanje dijamantnom žicom. Sredstvo za čišćenje je važan aspekt, originalna formula sredstva za čišćenje surfaktant, alkalnost nije prikladna za čišćenje silicijske pločice za rezanje dijamantnom žicom, treba se usredotočiti na površinu silicijske pločice za rezanje dijamantnom žicom, sastav i površinske ostatke ciljanog sredstva za čišćenje, te uzeti u obzir postupak čišćenja. Kao što je gore spomenuto, sastav sredstva za uklanjanje pjene nije potreban za rezanje mortom.
(5) Voda: voda od rezanja dijamantnom žicom, prethodnog pranja i čišćenja sadrži nečistoće koje se mogu adsorbirati na površinu silicijske pločice.
Prijedlozi za smanjenje problema s bijelim baršunastim izgledom kose
(1) Koristiti rashladnu tekućinu s dobrom disperzijom, a rashladna tekućina mora sadržavati sredstvo protiv pjenjenja s niskim udjelom ostataka kako bi se smanjili ostaci komponenti rashladne tekućine na površini silicijske pločice;
(2) Koristite odgovarajuće ljepilo i ploču od smole kako biste smanjili onečišćenje silicijske pločice;
(3) Rashladna tekućina se razrjeđuje čistom vodom kako bi se osiguralo da u korištenoj vodi nema lako preostalih nečistoća;
(4) Za površinu silicijske pločice rezane dijamantnom žicom, koristite prikladnije sredstvo za čišćenje koje je po aktivnosti i učinku čišćenja;
(5) Koristite sustav za obnavljanje rashladne tekućine dijamantnom linijom kako biste smanjili sadržaj silicijskog praha u procesu rezanja i učinkovito kontrolirali ostatke silicijskog praha na površini silicijske pločice. Istovremeno, to može poboljšati temperaturu vode, protok i vrijeme prethodnog pranja, osiguravajući pravovremeno pranje silicijskog praha.
(6) Nakon što se silicijska pločica stavi na stol za čišćenje, mora se odmah tretirati i održavati je vlažnom tijekom cijelog procesa čišćenja.
(7) Silicijska pločica održava površinu vlažnom tijekom procesa uklanjanja ljepila i ne može se prirodno osušiti. (8) Tijekom procesa čišćenja silicijske pločice, vrijeme izlaganja zraku može se smanjiti koliko god je to moguće kako bi se spriječilo stvaranje cvjetova na površini silicijske pločice.
(9) Osoblje za čišćenje ne smije izravno dodirivati površinu silicijske pločice tijekom cijelog procesa čišćenja i mora nositi gumene rukavice kako ne bi ostavili otiske prstiju.
(10) U referenci [2], kraj baterije koristi proces čišćenja vodikovim peroksidom H2O2 + lužinom NaOH prema volumskom omjeru 1:26 (3% otopina NaOH), što može učinkovito smanjiti pojavu problema. Njegov princip je sličan otopini za čišćenje SC1 (općenito poznatoj kao tekućina 1) poluvodičke silicijske pločice. Njegov glavni mehanizam: oksidacijski film na površini silicijske pločice nastaje oksidacijom H2O2, koja je nagrizena NaOH, a oksidacija i korozija se ponavljaju. Stoga, čestice pričvršćene na silicijski prah, smolu, metal itd.) također padaju u tekućinu za čišćenje sa slojem korozije; zbog oksidacije H2O2, organska tvar na površini pločice razgrađuje se na CO2, H2O i uklanja. Ovaj proces čišćenja koriste proizvođači silicijskih pločica za čišćenje dijamantnom žicom za rezanje monokristalnih silicijskih pločica, silicijske pločice u domaćim i tajvanskim te drugim proizvođačima baterija zbog pritužbi na problem serijske upotrebe baršunasto bijele boje. Postoje i proizvođači baterija koji koriste sličan proces prethodnog čišćenja baršuna, također učinkovito kontrolirajući izgled baršunasto bijele boje. Može se vidjeti da se ovaj postupak čišćenja dodaje u postupak čišćenja silicijskih pločica kako bi se uklonili ostaci silicijskih pločica i tako učinkovito riješio problem bijelih dlačica na kraju baterije.
zaključak
Trenutno je rezanje dijamantnom žicom postalo glavna tehnologija obrade u području rezanja monokristala, ali u procesu promicanja problema izbjeljivanja baršuna muči proizvođače silicijskih pločica i baterija, što je dovelo do toga da proizvođači baterija imaju određeni otpor rezanju silicijskih pločica dijamantnom žicom. Usporednom analizom bijelog područja, uočeno je da ga uglavnom uzrokuju ostaci na površini silicijskih pločica. Kako bi se bolje spriječio problem silicijskih pločica u ćeliji, ovaj rad analizira moguće izvore površinskog onečišćenja silicijskih pločica, kao i prijedloge i mjere za poboljšanje u proizvodnji. Uzroci se mogu analizirati i poboljšati na temelju broja, područja i oblika bijelih mrlja. Posebno se preporučuje korištenje postupka čišćenja vodikovim peroksidom + lužinom. Uspješno iskustvo pokazalo je da se time može učinkovito spriječiti problem izbjeljivanja baršunastih silicijskih pločica dijamantnom žicom, što je korisno za opće stručnjake iz industrije i proizvođače.
Vrijeme objave: 30. svibnja 2024.