CN102099143A - 线锯 - Google Patents

Abstract

本发明描述一种线锯，它具有一个或多个锯线用于锯割至少一个工件(30)，它们在线导引机构(3、4、5、6)之间绷紧并且它们形成由等距并排的锯线构成的锯割区。所述线锯包括至少两个锯割区(10、20)，其中每个锯割区都具有单独的线驱动器(12、22)。所述锯割区优选叠置地设置。每个锯割区(10、20)通常具有单独的储线器(15、25)，利用其可以分别连续地输送单独的锯线(11、21)。

Description

线锯

技术领域

本发明涉及一种如独立权利要求前序部分所述的线锯。

背景技术

已知这种形式的使线或要被锯割的工件运动的线锯装置，尤其在由纯铁、石英和氧化硅制成的电子元器件工业中，用于获得薄片状，所谓晶片，多晶或单晶硅材料或GaAs、InP、GGG等材料或石英、人造蓝宝石材料和陶瓷材料。

在已知的装置中由相邻的线形成锯割区或锯割场，线例如利用由一组至少两个平行设置的滚筒绷成。在此滚筒具有沟槽，它们确定锯割区线之间的距离并由此也确定要被锯割的片厚。通过这种方式它们也作为线导引机构。要被锯割的工件本身例如固定在平台上，该平台垂直于由平行绷成的线形成的线区或锯割区移动，其中移动速度确定切割速度。起到切割作用的机构或者是固定在线上的磨削介质(固定颗粒)，或者是以浆泥

形式在线上自由粘附的自由的磨削介质(自由颗粒)。为了将工件锯割成薄片，在滚筒的沟槽中导引或通过这些滚筒牵引锯割区的张紧的线。要被锯割的工件(也称为锭、块或砖)通常具有圆形、矩形、正方形或准正方形基面的棱柱状。例如为了加工太阳能晶片大多使用矩形或正方形横截面的长形块体。

因为在这种锯割时，尤其在加工薄晶片时所使用的锯线直径确定材料的最小损失，为了提高每公斤砖体可获得的晶片数量总是使用更细的线。但是因为线在锯割时同样处于磨损，因此其直径随着每次穿行而减小。由于这种磨损锯线的磨损强度随着时间的流逝明显降低。如果现在这种细锯线断裂，则必须停止整个锯割过程并且使相应的工件在其整个长度或部分长度上作废。因此由于锯线的细直径或其附加的磨损引起的锯线磨损强度的降低，必须相应地降低锯割速度，或者使锯割区的宽度从开始就保持较小，由此同样降低相对昂贵的锯割装置的负荷。

发明内容

因此本发明的技术目的是，给出一种线锯装置，它避免所述的缺陷。在此本发明尤其能够适用于细线，即直径小于等于120μm、尤其小于等于100μm的线。该线锯装置特别适用于直到60μm直径的线并且也能够加工边长6或8英寸的太阳能晶片。

这个目的通过独立权利要求的内容得以实现。在从属权利要求中给出有利的改进方案。

按照本发明的用于锯割至少一个尤其棱形工件的线锯装置具有平面的锯割区或线区，它由并排延伸的、但是彼此相距的线构成，其中锯割区的锯线在线导引机构之间绷紧。在此适宜地使用长线，它从第一储线器开始围绕线导引机构螺旋形延伸地缠绕并且在使用后容纳在第二储线器中。在此线锯装置具有至少两个锯割区，其中每个锯割区一般具有一个优选单独的线驱动器。切割工件的部位称为线区、锯割区或锯割场。按照本发明的装置包括至少两个这样的锯割区，但是它们不必空间上相关地设置。每个锯割区都具有自身的、单独的线驱动器、线导引系统以及线引入和引出系统，由此得到的优点是，例如在锯线断裂后中断一个或多个锯割区的运行，而不相关的锯割区还可以继续运行。原则上也能够，在短时中断的情况下根据需要将被损坏的线移除。因此根据本发明可以使材料损失只限制在以断裂的线区锯割的工件部分，或者如已经当前实施的那样，只限制在这个部分的一部分上。

线驱动器指的是传动机构或电机，它驱动来自储线器的线输送装置和/或线输出装置和/或一个或多个线导引机构。在本发明的意义上，传动机构的多个从动系是单独的线驱动器，即当它们相互独立地接通或断开的时候，而且也当传动机构由一个公共的电机驱动的时候。优选使各线驱动器的速度是可调节的，由此能够在各锯割区以所期望的线进给速度锯割不同的工件。形成锯割区的锯线可以连续地或以交替的运动方向驱动。

按照优选的实施例规定，分别通过一个线形成锯割区或线区，它多次地、即螺旋形地围绕一对线导引机构缠绕。通过这个实施例可以特别好地执行连续驱动锯线。按照本发明的另一优选实施例规定，每个锯割区都具有自身的储线器，利用它可以分别连续地输送或输入单独的锯线。各锯割区的锯线不相关地构成并且通过单独的储线器输送或接收，级使单个锯割区完全相互单独地运行。

还可以的是，多个并排的锯割区共同地设置在一个平面中，由此可以锯割特别长的工件。但是在按照本发明装置的另一同样优选的实施例中，锯割区设置在彼此平行地相距的平面中。通过布置在不同平面中的锯割区能够更好地利用供使用的空间，这在尤其晶片的批量生产中是特别有利的。在特别优选的实施例中锯割区叠置地设置，而且尤其对齐，由此能够特别简单且快速地使多个要被锯割的工件供料。有效地充分利用供线锯装置使用的面积，或者有利地使按照本发明的线锯装置必需的面积最小化。

在此一个优选的实施例具有至少一个第一锯割区，其具有用于使该锯割区的面对第二锯割区的部分、即区段(Trume)偏转的偏转辊。在输送工件到锯割区(锯割区设置在相邻的平面中)时，可以使第一锯割区的返回的、未锯割的线区或区段这样偏转，使更多空间供输送到第二锯割区的工件使用，由此总体上使装置更紧凑并由此需要更少的空间。

在所述的偏转时，例如能够使返回的、锯割区的未锯割的区段还围绕第二锯割区导引。但是特别优选使第一锯割区的锯割区的空割区段这样在偏转辊上导引，使锯割区的空割区段(即返回的未锯割的锯割区)在第一锯割区的背面或底面上与第二锯割区的锯割区的锯割区段

的距离加大。相反在第一锯割区中，空割区段(Lerrtrume)与从属的锯割区区段(锯割区)的距离变小，即优选这样宽，如同在第一锯割区中要锯割的工件所允许的那样。

另一有利的实施例是，所述偏转辊可调整地构成。由此能够使各个锯割区匹配于不同的工件尺寸。此外减小锯割装置的结构高度，由此必要时也可以叠置地设置多个锯割装置。

按照另一优选的实施例，通过支撑辊支撑锯割区的至少锯割区段，由此使每个锯割区可以锯割更大量的工件，而锯割区段的弯曲不会对锯割结果产生不利影响。所述支撑辊有助于锯线的稳定性，即有助于减小振动和/或垂直于运行方向的偏差。

在按照本发明的线锯装置中，尤其通过叠置地布置单独的锯割区，需要更小的安放面积。同样有利地，只需用于锯割介质或磨削介质(锯割浆料)的仅一个容纳池或仅一个储罐，由此进一步降低成本并节省空间。通过按照本发明的创新能够在给定的空间尺寸中，不仅在单位基面中，而且在单位空间高度上，比在并排布置的结构中能在结构中装入更多的线锯装置。通过这种方式能够极大地提高单位建筑或空间基面的锯割效率。此外通过按照本发明的装置能够降低输送部件的成本，如锯割浆料的输送和储存、电流、储罐、冷却液等，这有助于降低单位切割晶片面积的投资成本和运行成本。

附图说明

下面借助于附图详细描述本发明。实施例仅仅是示例性的并且不局限于一般的发明思想。附图中：

图1简示出按照本发明的线锯，

图2简示出按照本发明的线锯的另一实施例。

具体实施方式

如图1和2所示，所述锯割装置按照第一实施例包括第一锯割区10和第二锯割区20，它们分别绕着一对作为线导引机构的线导引滚筒3和4及5和6绷成。所述滚筒具有沟槽，它们确定锯割间距。线导引机构或滚筒的轴线平行地设置并且例如装配在未示出的机器框架中。当然所述装置也可以具有多于四个的线导引滚筒。所述线导引滚筒3、4、5、6通过其上包络线确定锯割区10、20的平行的平面。由在图1中示出的储线器15或15’、25或25’提供单独的锯线11、21，其中在这里储线器例如分别由退卷线圈和卷绕线圈组成，并且通过箭头表示线运动的方向。当然可以使线运动的方向反向。

简示出第一和第二锯割区10、20的相互单独作用的线驱动器12、22并且包括例如线导引滚筒3、4、5、6的驱动轴。在线导引滚筒3、4、5、6的圆周上蚀刻出未示出的沟槽，它们确定各锯割区10、20的相邻线之间的距离并由此确定锯割片的厚度。在锯线在其中一个锯割区10、20中断裂时，通过按照本发明的结构在相应另一锯割区中没有延迟地继续执行锯割过程。

要被锯割的工件30固定在未示出的悬挂装置上。这个要被锯割的工件30通常具有延长的棱形形状，具有圆形、正方形、准正方形或矩形的基面。

单独的锯线11、21从储线器15、25输送到线导引滚筒12、22并且在线导引滚筒12/12及22/22之间张紧、同时导引以及牵引。所述锯线11、21有利地由弹簧钢制成并且具有例如小于200μm、优选甚至小于120μm或小于100μm的直径。适宜的下限约为60μm。由此能够将由硬质材料或特殊成份组成的、尤其用于半导体工业和太阳能设备的块体30、或者陶瓷材料如硅、陶瓷、III-V和II-VI族元素的化合物、GGG(钆、镓、石榴石)、蓝宝石等锯割成约0.1至5mm厚的片。磨削介质是市场上常见的产品并且可以作为金刚石、碳化硅、氧化铝等以固定在线上的形式或自由悬浮在液体中呈现，液体作为磨削介质微粒的输送装置。

在图2中简示出按照本发明的线锯的特别优选的实施例，其中相同标记的部件对应于前面附图的部件。锯割工件30的锯割区10、20的锯线部位称为锯割区段13、23，返回的、不锯割的部位称为空割区段14、24。第一锯割区10的空割区段14利用偏转辊7这样偏转，使得到第二锯割区的锯割区段23的距离增大。由此有利地实现更多的用于将工件30输送到第二锯割区20的空间。如果可以调节偏转辊7，则按照本发明的结构可以特别灵活地用于不同的工件尺寸。

在图2中示出按照本发明的线锯的另一实施例。在此为了减小锯割区段13的弯曲，通过辊8支撑锯割区10。此外由此也减小锯线的振动。

Claims (9)

1.一种线锯，用于利用一个或多个锯线锯割至少一个工件(30)，锯线在线导引机构(3、4、5、6)之间绷紧并且它们形成由等距并排的锯线构成的区，其特征在于，所述线锯包括至少两个锯割区(10、20)，其中每个锯割区都具有单独的线驱动器(12、22)。

2.如权利要求1所述的线锯，其特征在于，分别通过一对线导引机构绷成锯割区(10、20)。

3.如上述权利要求中任一项所述的线锯，其特征在于，每个锯割区(10、20)都具有单独的储线器(15、25)，利用其能分别连续地输送单独的锯线(11、21)。

4.如上述权利要求中任一项所述的线锯，其特征在于，所述锯割区(10、20)设置在彼此平行地相距的平面中。

5.如上述权利要求中任一项所述的线锯，其特征在于，所述锯割区叠置地设置。

6.如上述权利要求中任一项所述的线锯，其特征在于，至少一个第一锯割区(10)具有偏转辊(7)，该偏转辊(7)用于使锯线的面对第二锯割区(20)的区段(14)偏转。

7.如上述权利要求中任一项所述的线锯，其特征在于，第一锯割区(10)的锯线的空割区段(14)这样在偏转辊(7)上导引，使第一锯割区(10)的锯线的空割区段(14)到第二锯割区(20)的锯线的锯割区段(23)的距离加大。

8.如权利要求6或7所述的线锯，其特征在于，所述偏转辊(7)可调整地构成。

9.如上述权利要求中任一项所述的线锯，其特征在于，通过支撑辊(8)支撑锯割区(10)的至少一个锯割区段(13)。

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