磨料纖維拋光碟及具有其的拋光機的製作方法

2023-06-10 19:48:46

專利名稱：磨料纖維拋光碟及具有其的拋光機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及矽片的製造領域，特別涉及用於拋光矽錠的磨料纖維拋光碟、拋 光機。
背景技術：
隨著太陽能電池產業的快速發展拉動了太陽能用矽片的市場需求。矽太陽能電池 用矽片的製造工序主要包括將單晶或多晶錠進行切方、拋光或者酸腐蝕、線切片、以及清洗 等步驟。其中，拋光或者酸腐蝕的作用是減少方形矽錠表面的機械損傷層，從而可以減少切 片時矽片邊緣崩邊，提高成品率。如果採用酸腐蝕的方式，則會產生大量含氟的廢酸，不僅 會對環境造成汙染，而且還非常難以處理。因此目前主要採用拋光的方法去除方形矽錠表 面的機械損傷層。目前所使用的拋光碟為刷子一樣的拋光碟，其通過將嵌入有金剛石顆粒的尼龍絲 製成的帶有磨料的磨料纖維，進而將大量該磨料纖維連續設置於拋光碟的圓周方向而制 成。利用該拋光碟拋光單晶矽錠或多晶矽錠，通過磨料纖維端面與矽錠表面高速相對運動， 磨料纖維中磨料研磨矽錠表面從而達到拋光效果。通過使用該拋光碟對矽錠進行拋光，避 免了以往採用研磨砂輪時由於研磨砂輪與矽錠之間的硬接觸所造成的矽錠表面受損的問 題，同時大大提高了矽錠拋光鏡面效果。經該方法拋光的單晶或多晶矽錠表面損傷層小，鏡 面效果好，能有效降低矽錠表面應力，減少矽錠後續加工過程中的矽片邊緣崩邊和矽片破 損。圖1為現有技術的磨料纖維拋光碟。然而，由於該拋光碟20在圓周方向上連續設 置有磨料纖維10，拋光時所產生的屑、脫落的磨料顆粒、以及其他雜質難於及時清除從而殘 留在矽錠表面並在拋光過程中進一步摩擦矽錠表面，因此限制了拋光精度的進一步提高。 此外，由於該拋光碟在圓周方向上連續設置有磨料纖維，在使用一段時間後更換拋光碟時 必須將其返還至廠家進行特殊處理才能將磨料纖維與拋光碟的底部金屬盤分離，因此需要 連同底部金屬板一起換，不僅成本較高且造成了資源的浪費。進而，磨料纖維在高速拋光時 易發生傾倒且不易恢復，使得金剛石顆粒對矽錠表面的研磨作用減弱，從而影響拋光效果。 並且，由於通常所使用的纖維由尼龍製作，而尼龍的自潤滑性不好，在與矽錠接觸時所述纖 維易產生磨損，因此拋光碟壽命較短、更換周期較短，導致矽片的生產成本較高。另外，由於 通常使用的磨料金剛石顆粒與纖維的結合強度不充分，因此在拋光時金剛石顆粒易脫落， 導致拋光碟的壽命較短。
實用新型內容本實用新型的目的旨在至少解決上述技術缺陷之一，特別是解決由於在拋光碟圓 周方向上連續設置磨料纖維而導致的拋光精度受限制的問題，並解決在使用一段時間後更 換拋光碟時難以將磨料纖維與拋光碟的底部金屬盤分離所導致的成本較高、資源浪費的問 題。[0006]為了達到上述目的，本實用新型一方面提出一種磨料纖維拋光碟，其包括下安裝 盤；上安裝盤，在所述上安裝盤的圓周方向上間隔設置有多個孔，且所述上安裝盤以可拆卸 的方式安裝於所述下安裝盤之上；和磨料纖維束，所述磨料纖維束由多根帶有磨料的纖維 集束形成，且所述磨料纖維束被設置於所述上安裝盤的所述孔內。根據本實用新型的一個實施例，其中，所述磨料纖維束以可分離方式被設置於所 述上安裝盤的所述孔內。根據本實用新型的一個實施例，其中，所述磨料纖維束通過可去除型粘結劑而被 設置於所述上安裝盤的所述孔內。根據本實用新型的一個實施例，其中，所述可去除型粘結劑為熱塑性樹脂，所述熱 塑性樹脂選自包括聚氨酯、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物的組的任一種。根據本實用新型的一個實施例，其中，所述可去除型粘結劑為溶劑型粘結劑，所述 溶劑型粘結劑包括蟲膠或丁基橡膠。根據本實用新型的一個實施例，其中，所述上安裝盤的所述孔在與所述下安裝盤 相鄰一側的孔徑大於另一側的孔徑，在設置於所述上安裝盤之前所述磨料纖維束在根部處 被預先固定成束，且其根部外徑大於頂端外徑並與所述上安裝盤的所述孔相匹配。根據本實用新型的一個實施例，其中，所述磨料纖維束的外周從根部至預定高度 處被固定。根據本實用新型的一個實施例，其中，所述磨料纖維束的外周從根部至預定高度 處通過粘合劑粘合所述磨料纖維而進行固定。根據本實用新型的一個實施例，其中，所述磨料纖維束的外周從根部至預定高度 處通過纏繞線狀或帶狀物、或通過固定環進行固定。根據本實用新型的一個實施例，其中，所述磨料為氧化鋁顆粒、碳化矽顆粒、或金 剛石顆粒。根據本實用新型的一個實施例，其中，所述磨料的粒徑為10 105μπι。根據本實用新型的一個實施例，其中，所述磨料為金剛石顆粒，所述金剛石顆粒表 面被覆有由過渡金屬所形成的膜。根據本實用新型的一個實施例，其中，所述金剛石顆粒表面被覆有由Ni形成的金屬膜。根據本實用新型的一個實施例，其中，所述纖維為選自包括尼龍纖維、PET纖維、 PBT纖維的組的任一種纖維。根據本實用新型的一個實施例，其中，所述樹脂纖維的直徑為0. 2 1mm。本實用新型另一方面還提出一種拋光機，所述拋光機具有上述磨料纖維拋光碟。通過本實用新型的實施例，由於在拋光碟圓周方向上間隔設置磨料纖維束，在拋 光過程中產生的雜質、脫落的金剛石顆粒、磨屑可以被及時清除出矽錠表面，從而能進一步 提高拋光精度和拋光鏡面效果。此外，通過本實用新型的另一個實施例，在使用一段時間後更換拋光碟時，在使用 選自聚氨酯、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物的任一種的熱塑性樹脂來設置 磨料纖維束的情況下，通過將磨料纖維拋光碟加熱至樹脂的軟化點以上能將磨料纖維束與 上安裝盤容易地分離，在使用蟲膠或丁基橡膠來設置磨料纖維束的情況下，通過將磨料纖維拋光碟浸漬於相應的溶劑能將磨料纖維束與上安裝盤容易地分離，在除去磨料纖維束後 可對上安裝盤進行清潔再利用，從而解決了高成本以及資源浪費的問題。此外，通過本實用新型的另一個實施例，由於在設置於所述上安裝盤之前所述磨 料纖維束在根部處被預先固定成束，且其根部外徑大於頂端外徑，與此對應所述上安裝盤 的所述孔在與所述下安裝盤相鄰一側的孔徑大於另一側的孔徑，所述磨料纖維束與所述上 安裝盤的所述孔相匹配，因此在使用一段時間後，只需將上安裝盤從拋光機上拆下後直接 更換磨料纖維束即可，無需加熱或浸漬處理，因此進一步簡化了工藝、降低了能耗、節約了 成本。此外，通過本實用新型的另一個實施例，由於磨料纖維束的外周從根部至預定高 度處被固定，因此磨料纖維在高速拋光時不易發生傾倒，解決了由於磨料纖維向一側傾倒 所造成的金剛石顆粒對矽錠表面的研磨作用減弱的問題，有利於提高拋光效果，並能夠延 長拋光碟的使用壽命，從而能進一步降低生產成本。此外，通過本實用新型的另外的實施例，由於採用相對於尼龍來說自潤滑效果更 好、耐磨性更高的PBT纖維或PET纖維作為纖維，在與矽錠接觸時所述纖維的抗磨損效果更 好，從而有利於提高拋光碟壽命、延長更換周期，因此有利於降低矽片的生產成本。此外，通過本實用新型的另一個實施例，由於磨料金剛石顆粒表面被覆有過渡金 屬所形成的金屬膜，在金剛石顆粒的光滑表面形成很多毛刺，表面粗糙度大大增加，從而提 高了金剛石顆粒與纖維的結合強度，因此在拋光時磨料金剛石顆粒不易脫落，有利於提高 拋光效果、延長拋光碟的壽命。本實用新型附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述 中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。
本實用新型上述的和/或附加的方面和優點從
以下結合附圖對實施例的描述中 將變得明顯和容易理解，其中圖1為現有技術的磨料纖維拋光碟的立體圖。圖加為本實用新型的第一實施例的磨料纖維拋光碟的俯視圖。圖2b為本實用新型的第一實施例的磨料纖維拋光碟的側視圖。圖3a為本實用新型的第二實施例的磨料纖維拋光碟中的上安裝盤的剖視圖。圖北為本實用新型的第二實施例的磨料纖維拋光碟中的磨料纖維束的剖視圖。
具體實施方式
下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始 至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參 考附圖描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的 限制。本實用新型主要在於提出一種磨料纖維拋光碟，通過將由多根帶有磨料的纖維集 束形成的磨料纖維束固定於間隔設置在上安裝盤圓周方向上的多個孔內，且使所述上安裝 盤以可拆卸的方式安裝於所述下安裝盤，在拋光過程中產生的雜質、脫落的金剛石顆粒、磨5屑可以被及時清除出矽錠表面，從而能進一步提高拋光精度和拋光鏡面效果。此外，本實用新型還在於提出一種磨料纖維拋光碟，通過可去除型粘結劑將磨料 纖維束固定於上安裝盤，在使用一段時間後，能夠將磨料纖維束與上安裝盤容易地分離， 在除去磨料纖維束後可對上安裝盤進行清潔再利用，從而解決了高成本以及資源浪費的問 題。此外，本實用新型還在於提出一種磨料纖維拋光碟，通過將所述上安裝盤的所述 孔設置為在與所述下安裝盤相鄰一側的孔徑大於另一側的孔徑，在設置於所述上安裝盤之 前所述磨料纖維束在根部處被預先固定成束，且其根部外徑大於頂端外徑並與所述磨料纖 維束與所述上安裝盤的所述孔相匹配，在使用一段時間後，只需直接更換預先固定成束的 磨料纖維束即可，從而進一步簡化了工藝、降低了能耗、節約了成本。此外，本實用新型還在於提出一種磨料纖維拋光碟，通過將磨料纖維束的外周從 根部至預定高度處固定，使其磨料纖維在高速拋光時不易發生傾倒，從而解決由於磨料纖 維向一側傾倒所造成的金剛石顆粒對矽錠表面的研磨作用減弱的問題，達到提高拋光效 果、延長拋光碟的使用壽命的效果。進一步，本實用新型還在於提出一種磨料纖維拋光碟，作為磨料纖維中的纖維採 用潤滑效果更好、耐磨性更高的PBT纖維或PET纖維代替現有技術中常用的尼龍纖維，由於 在與矽錠接觸時PBT纖維、PET纖維的抗磨損效果更好，從而達到提高拋光碟壽命、延長更 換周期，進而降低矽片的生產成本的效果。更進一步，本實用新型還在於提出一種磨料纖維拋光碟，使用表面被覆有由過渡 金屬所形成的金屬膜的金剛石顆粒作為磨料，由於相比於光滑的金剛石顆粒而言表面被覆 有過渡金屬膜層後，由於金屬膜的毛刺狀突起增大了表面與纖維的接觸面積，能夠進一步 提高磨料顆粒與纖維的結合強度，因此在拋光時磨料金剛石顆粒不易脫落，達到提高拋光 效果、延長拋光碟壽命的效果。圖加和圖2b分別為本實用新型的第一實施例的磨料纖維拋光碟的俯視圖和側視 圖。本實用新型實施例的磨料纖維拋光碟包括磨料纖維束100，所述磨料纖維束100由多 根帶有磨料的纖維集束形成；上安裝盤200，所述上安裝盤200在圓周方向上間隔設置有多 個用於安裝所述磨料纖維束100的孔；和下安裝盤300，所述上安裝盤200通過螺釘400安 裝於所述下安裝盤300，且所述下安裝盤可以通過可拆卸的方式安裝於拋光機上，其中，所 述磨料纖維束100通過乙烯一醋酸乙烯共聚物樹脂而被固定於所述上安裝盤200的所述孔 內。在本實施例中，由於磨料纖維束100是在上安裝盤200的圓周上間隔設置的，相比於連 續設置的方式，進一步改善了拋光鏡面效果。而且，在使用一段時間後，只需拆下上安裝盤， 將其加熱使乙烯-醋酸乙烯共聚物樹脂軟化即可容易地將磨料纖維束與上安裝盤進行分 離，在對上安裝盤進行清洗後，即可進行再利用。本實施例中，在磨料纖維束100的外周，從根部至距離頂端2 10毫米處通過粘 結劑粘結磨料纖維進行固定。本實施例的磨料為粒徑10 105 μ m的鍍M金剛石顆粒，纖 維為直徑0.2 Imm的PBT纖維。據此，達到提高拋光碟壽命、延長更換周期，進而降低矽 片的生產成本的效果。根據實驗，本實施例的拋光碟比現有技術的拋光碟的壽命延長50% 左右。另外，採用PET纖維的情況下，也能達到接近的效果。在本實施例中，磨料纖維束100通過乙烯-醋酸乙烯共聚物樹脂而被固定於所述上安裝盤200的所述孔內。然而這並不是必須的，例如，通過類似的熱塑性樹脂聚氨酯、聚 苯乙烯、聚丙烯酸酯等也可以達到相同的效果。另外，代替熱塑性樹脂而使用溶劑型樹脂例 如蟲膠進行固定，在更換時只需將其浸漬於醇和鹼即可溶解除去蟲膠，使磨料纖維束與上 安裝盤分離，或使用丁基橡膠進行固定，在更換時只需將其浸漬於正構烷烴中即可溶解除 去丁基橡膠，使磨料纖維束與上安裝盤分離，也能達到相同的效果。圖3a為實用新型的第二實施例的磨料纖維拋光碟中上安裝盤的剖視圖，其上安 裝盤200'中的孔210'分為上段210a'和下段210b'，其中與下安裝盤相鄰一側的下段 210b'的孔徑大於上段210a'的孔徑。圖北為本實用新型的第二實施例的磨料纖維拋光 盤中磨料纖維束的剖視圖。圖北中，所述磨料纖維束100'也同樣分為上段IOOa'和下段 IOOb'，其中下段IOOb'中，磨料纖維通過在其外周纏繞纖維而被預先固定成束，且與圖 3a中上安裝盤200'相對應，下段IOOb'的外徑大於上段IOOa'的外徑，並分別與210b『 和210a'的孔徑相匹配。據此，在拋光碟使用一段時間後，只要在拆下上安裝盤後直接更換 被預先固定成束的磨料纖維束100'即可，進一步簡化了工藝、降低了能耗、節約了成本。雖然本實施例中的孔210'和磨料纖維束100'都被設置為上下兩段結構，然而 這並不是必須的，例如，將其兩者分別設置為相匹配的錐臺狀也能夠達到相同的效果。另 外，在本實施例中，磨料纖維束100'的下段IOOb'中磨料纖維通過在其外周纏繞纖維而 被預先固定成束，然而這並不是必須的，例如，通過粘合劑粘合磨料纖維進行固定，或在其 外周纏繞帶狀物如膠帶而被預先固定成束、亦或通過樹脂類或金屬類固定環進行固定也能 夠達到相同的效果。此外，根據本實用新型的另外一個實施例，還提出了一種拋光機，所述拋光機具有 上述的拋光碟。因為拋光機的其他部件和現有技術的部件相同，為了簡潔起見，在此省略對 其說明。通過使用該拋光機對矽錠進行拋光，能進一步提高拋光鏡面效果，同時還能達到進 一步簡化工藝、降低能耗、節約成本的效果。通過本實用新型的拋光機對太陽能電池用矽片表面進行拋光，能夠更有效去除方 形矽錠表面的機械損傷層，且具有拋光鏡面效果較高、工藝簡單、能耗低、成本低的優點。以上儘管已經示出和描述了本實用新型的實施例，對於本領域的普通技術人員而 言，可以理解在不脫離本實用新型的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變 化、修改、替換和變型，本實用新型的範圍由所附權利要求及其等同限定。
權利要求1.一種磨料纖維拋光碟，其特徵在於，包括下安裝盤；上安裝盤，在所述上安裝盤的圓周方向上間隔設置有多個孔，且所述上安裝盤以可拆 卸的方式安裝於所述下安裝盤之上；和磨料纖維束，所述磨料纖維束由多根帶有磨料的纖維集束形成，且所述磨料纖維束被 設置於所述上安裝盤的所述孔內。
2.如權利要求1所述的磨料纖維拋光碟，其特徵在於，所述磨料纖維束以可分離方式 被設置於所述上安裝盤的所述孔內。
3.如權利要求1所述的磨料纖維拋光碟，其特徵在於，所述磨料纖維束通過可去除型 粘結劑而被設置於所述上安裝盤的所述孔內。
4.如權利要求3所述的磨料纖維拋光碟，其特徵在於，所述可去除型粘結劑為熱塑性 樹脂。
5.如權利要求3所述的磨料纖維拋光碟，其特徵在於，所述可去除型粘結劑為溶劑型 粘結劑。
6.如權利要求1所述的磨料纖維拋光碟，其特徵在於，所述上安裝盤的所述孔在與所 述下安裝盤相鄰一側的孔徑大於另一側的孔徑，在設置於所述上安裝盤之前所述磨料纖維束在根部處被預先固定成束，且其根部外徑 大於頂端外徑並與所述上安裝盤的所述孔相匹配。
7.如權利要求1所述的磨料纖維拋光碟，其特徵在於，所述磨料纖維束的外周從根部 至預定高度處被固定。
8.如權利要求7所述的磨料纖維拋光碟，其特徵在於，所述磨料纖維束的外周從根部 至預定高度處通過粘合劑粘合所述磨料纖維而進行固定。
9.如權利要求7所述的磨料纖維拋光碟，其特徵在於，所述磨料纖維束的外周從根部 至預定高度處纏繞線狀或帶狀物或通過固定環進行固定。
10.如權利要求1至9的任一項所述的磨料纖維拋光碟，其特徵在於，所述磨料為氧化 鋁顆粒、碳化矽顆粒、或金剛石顆粒的任一種。
11.如權利要求10所述的磨料纖維拋光碟，其特徵在於，所述磨料的粒徑為10 105 μ m0
12.如權利要求10所述的磨料纖維拋光碟，其特徵在於，所述磨料為金剛石顆粒，所述 金剛石顆粒表面被覆有由過渡金屬形成的金屬膜。
13.如權利要求10所述的磨料纖維拋光碟，其特徵在於，所述金剛石顆粒表面被覆有 由Ni形成的金屬膜。
14.如權利要求1至9的任一項所述的磨料纖維拋光碟，其特徵在於，所述纖維為尼龍 纖維、PET纖維、或PBT纖維。
15.如權利要求14所述的磨料纖維拋光碟，其特徵在於，所述樹脂纖維的直徑為0.2 Imm0
16.一種拋光機，其特徵在於，所述拋光機具有如權利要求1所述磨料纖維拋光碟。
專利摘要本實用新型公開了一種磨料纖維拋光碟，所述磨料纖維拋光碟包括下安裝盤；上安裝盤，在所述上安裝盤的圓周方向上間隔設置有多個孔，且所述上安裝盤以可拆卸的方式安裝於所述下安裝盤之上；和磨料纖維束，所述磨料纖維束由多根帶有磨料的纖維集束形成，且所述磨料纖維束被設置於所述上安裝盤的所述孔內。根據本實用新型實施例，能夠進一步提高拋光效果，此外，還進一步簡化了工藝、降低了能耗、節約了成本、延長了拋光碟的使用壽命。本實用新型進一步公開了具有所述的磨料纖維拋光碟的拋光機。
文檔編號B24B29/02GK201824257SQ201020222630
公開日2011年5月11日 申請日期2010年6月3日 優先權日2010年6月3日
發明者萬關良 申請人:萬關良