CN102172997B - 硅晶体线切割设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种硅晶体多线切割设备，用于对待切割晶体硅锭进行线切割作业，包括一将所述待切割晶体硅锭浸没于切割液中的容液槽，以及形成有一张切割网的多线切割装置，所述切割网在下降时压迫所述容液槽及浸没于所述切割液中的待切割晶体硅锭，以使所述切割线切割所述容液槽之侧板的同时一并切割位于所述切割液中的待切割晶体硅锭，且在切割过程中，所述切割液从被切割的容液槽侧板之豁口处流出以利回收，藉此设备解决了切割液在切割过程中被带入切割区稀少的问题，从而大大提高了切割效率，以及切割线、工件和切割液未充分接触而带来产能低下等问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种线切割技术，特别是涉及一种用以提高切割液的利用率以降低生产成本的硅晶体多线切割设备。
背景技术
多线切割技术是目前世界上比较先进的晶体硅加工技术，它的原理是通过一根高速运动的钢丝带动附着在钢丝上的切割刃料对半导体等硬脆材料进行摩擦而达到切割效果。多线切割技术与传统的刀锯片、砂轮片及内圆切割相比有具有效率高，产能高，精度高等优点，多线切割技术是目前采用最广泛的半导体等硬脆材料切割技术。
现有的多线切割设备例如晶体硅锭切断机等通常至少包括有：机架，设置于所述机架上用于承载晶体硅锭的工作台，用于绕丝的贮丝筒，多个导线轮及可升降的切割辊等，在对晶体硅锭的切割过程中，作为切割线的钢丝通过十几个导线轮的引导，在多个切割辊之间上形成一张线网，而待加工的晶体硅锭被固定于所述工作台上时，将切割辊降下来，并在压力泵在的作用下，装配在设备上的切割液自动喷洒装置将切割液(切割剂)喷洒至钢丝和晶体硅锭的切削部位，由钢丝带动切割液往复运动，利用切割液中的研磨砂对工件产生切割，以将晶体硅锭一次同时切割为数段。在这一过程中，被喷洒至切削部位的切割液只占到总喷洒量的大约20％的比例，换言之，所述切割液自动喷洒装置实际喷洒的切割液大约有80％都被浪费掉了，而这部分被浪费掉的切割液不易回收，不利于降低加工成本；再者，由于高速运行的切割线在工件伤切割形成的是一条极细的切割缝隙，要保证上述切割液自动喷洒装置喷洒出的切割液充分地落入该缝隙中也非易事，所以在实际切割过程中，时有切割线上并未携带切割液进行切割的情况发生，进而不利于保证工件的切割品质。
为此，在一些多线切割设备中采用了金刚线作为切割线，由于所述金刚线为表层具有金刚砂的金刚线，选用该种金刚线在加工过程中以减少切割液使用量，但是，在实际的切割过程中发现，在所述金刚 线上未与工件接触部分其上面的金刚砂并没有得到利用，再者，金刚线被反复磨损后在后期切割过程中效率会逐步降低。因而，仍未能彻底解决效率提高的问题。
所以，如何提供一种硅晶体多线切割设备，以解决切割液在切割过程中未被充分利用而造成的生产效率低下等问题，实为相关领域之业者目前亟待解决的问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种硅晶体多线切割设备，用来解决切割液在切割过程中被带入切割区稀少的问题，以及切割线、工件和切割液未充分接触而带来产能低下等问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种硅晶体多线切割设备，用于对待切割晶体硅锭进行线切割作业，其特征在于，所述硅晶体多线切割设备至少包括：容液槽，包括一具有多条沟槽的底板以及四个分别围设在所述底板四周侧缘固定的侧板，所述容液槽用于盛装切割液及放置所述待切割晶体硅锭，且所述待切割晶体硅锭浸没于所述切割液中；多线切割装置，位于所述容液槽上侧，其至少具有机架、分别设置于所述机架四周侧的四组可同时升降的切割辊、多个导线轮、以及多根切割线，所述多根切割线通过各该导线轮的引导在所述四组切割辊之间上形成一张切割网，所述切割网在下降时压迫所述容液槽及浸没于所述切割液中的待切割晶体硅锭，以使所述切割线切割所述容液槽之侧板的同时一并切割位于所述切割液中的待切割晶体硅锭，且在切割过程中，所述切割液从被切割的容液槽侧板之豁口处流出，以便回收循环利用。
在本发明的硅晶体多线切割设备中，所述容液槽的底板为切割台面板，所述底板上的沟槽对应所述切割网形成之网格。
在本发明的硅晶体多线切割设备中，所述容液槽的侧板为隔液板材。所述隔液板材可为单一材质的易切割板材；也可以为多片纵向间隔设置的硬质板材与所述易切割板材组合而成，其中，各该易切割板材分别对应所述底板上的各沟槽。在具体的实施方式中，所述易切割板材为玻璃板、有机塑料板、树脂板、石板；所述硬质板材为金属板。 所述硬质板材上形成用以装设所述易切割板材的纵向沟道，所述硬质板材与易切割板材黏合于所述纵向沟道中。
在本发明的硅晶体多线切割设备中，所述待切割晶体硅锭放置于所述容液槽内时与所述容液槽之四周侧板预留有间隙。
在本发明的硅晶体多线切割设备中，所述切割线为钢线或金刚线。
如上所述，本发明的硅晶体多线切割设备通过设置一个容液槽，使得待切割晶体硅锭被浸没于切割液中进行切割作业，如此以确保切割液的具有较高的使用率，以便回收循环利用，同时，也完全实现了切割线、工件以及切割液之间充分接触，进而保证了工件的切割品质，与现有技术相比，本发明解决了切割液在切割过程中未被充分利用而造成的生产效率低下等问题，也解决了切割液在切割过程中被大量浪费而造成的生产成本过高等问题。
附图说明
图1显示为本发明的硅晶体多线切割设备简化结构示意图。
图2A显示为本发明中容液槽的结构示意图。
图2B显示为图2A中A处放大示意图。
图3A显示为待切割晶体硅放置在容液槽的状态示意图。
图3B显示为待切割晶体硅锭浸没于切割液中的状态示意图。
图3C显示为切割过程中切割线、容液槽与待切割晶体硅锭之间的对应位置关系示意图。
图4显示为应用本发明的硅晶体多线切割设备在切割过程中的剖视图。
图5显示为本发明中容液槽在另一实施方式中的应用状态示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1至图4，图1显示为本发明的硅晶体多线切割设备简化结构示意图；图2A显示为本发明中容液槽的结构示意图；图2B显示为图2A中A处放大示意图；图3A显示为待切割晶体硅放置在容液槽的状态示意图；图3B显示为待切割晶体硅锭浸没于切割液中的状态示意图；图3C显示为切割过程中切割线、容液槽与待切割晶体硅锭之间的对应位置关系示意图；图4显示为应用本发明的硅晶体多线切割设备在切割过程中的剖视图。
需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士的了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，因而不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”及“右”等的用语，也仅仅是为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图所示，本发明提供一种硅晶体多线切割设备1，用于对待切割晶体硅锭2进行线切割作业，在本实施例中，所述晶体硅锭为单晶硅锭、多晶硅锭或蓝宝石硅锭，在本实施方式中，所述硅晶体多线切割设备1至少包括：容液槽11以及位于所述容液槽11上侧的多线切割装置12。
所述容液槽11包括一个具有多条沟槽1111的底板111以及四个分别围设在所述底板111四周侧缘固定的侧板112，所述容液槽11用于盛装切割液3及放置所述待切割晶体硅锭2，且所述待切割晶体硅锭2浸没于所述切割液3中。
在本实施方式中，所述容液槽11的底板111为切割台面板，所述底板111上的沟槽1111对应所述切割网(未标示)形成之网格。
请参阅图2A及图2B，所述容液槽11的侧板112为隔液板材，具体地，所述容液槽11的侧板112由多片纵向间隔设置的硬质板材1121与所述易切割板材1122组合而成，其中，各该易切割板材1122分别对应所述底板111上的各沟槽1111，所述硬质板材1121上形成用以装 设所述易切割板材1122的纵向沟道1123，所述硬质板材1121与易切割板材1122黏合于所述纵向沟道1123中，在具体的实施方式中，所述硬质板材1121可选为金属板，所述易切割板材1122可选为玻璃板、有机塑料板、树脂板、石板等。
在本实施方式中，所述待切割晶体硅锭2放置于所述容液槽11内时与所述容液槽11之四周侧板112预留有间隙。以确保后在注入切割液3时，可使所述待切割晶体硅锭2的各表面完全浸没于所述切割液3中，并为所述切割液3从被切割的容液槽11侧壁之豁口流出预留空间。
所述多线切割装置12至少具有机架121、分别设置于所述机架121四周侧的四组可同时升降的切割辊122、多个导线轮123、以及多根切割线124，所述多根切割线124通过各该导线轮123的引导在所述四组切割辊122之间上形成一张切割网，所述切割网在下降时压迫所述容液槽11及浸没于所述切割液3中的待切割晶体硅锭2，以使所述切割线124切割所述容液槽11之侧板112的同时一并切割位于所述切割液3中的待切割晶体硅锭2，且在切割过程中，所述切割液3从被切割的容液槽11侧板112之豁口处流出，以便回收循环利用。
在本实施方式中，选用的所述切割线124可以为钢线，也可以为表层具有金刚砂的金刚线，所述切割线124的运行速度为1000m/min。
另外，在本实施方式中，所述机架121上还应设置有用于绕丝(缠绕贮存切割线124)的贮丝筒以及用于驱动所述贮丝筒以实现高速运行切割线124的伺服电机，由于上述贮丝筒及伺服电机为应用在所述多线切割装置12上的熟知技术，因而在本实施方式中，为明确本发明的技术原理，对于其具体构造并未给予图示，特此述明。
在实际的切割作业中，首先将所述待切割晶体硅锭2放置在所述容液槽11内，具体地，是将所述待切割晶体硅锭2通过黏合的方式固定在所述容液槽11的底板111上以确保在切割过程中不会移位，且使所述待切割晶体硅锭2放置于所述容液槽11内时与所述容液槽11之四周侧板112预留有间隙，呈如图3A所示之状态；然后，向所述容液槽11内注入切割液3并使所述待切割晶体硅锭2浸没于所述切割液3中，呈如图3B所示之状态；接着就可以启动所述多线切割装置12，以使所述切割线124高速运行，并使所述切割线124压迫所述容液槽 11及浸没于所述切割液3中的待切割晶体硅锭2，呈如图3C所示之状态；在所述切割线124高速运行时，且随着机架121上的四组切割辊122逐渐下降，所述切割线124由所述容液槽11侧板112(具体是指侧板112上的易切割板材1122)的顶端开始切割，晶体硅锭的切割深度逐渐增加，这一过程中，所述切割线124将会一并切割位于所述切割液3中的待切割晶体硅锭2，且在切割过程中，所述切割液3从被切割的容液槽11侧板112(具体是指侧板112上的易切割板材1122)之豁口(未标示)处流出，其液面也随之下降，而从容液槽11侧板112之豁口处流出的切割液3也可以很方便地加以回收循环利用，呈如图4所示之状态。
当所述切割线124由所述容液槽11侧板112的顶端切割至所述容液槽11侧板112的底端时，也就是说，当所述切割线124切割至所述底板111(即切割台面板)上的沟槽1111中时，所述待切割晶体硅锭2也被完全切割，此时，原来被注入到所述容液槽11内的切割液3也已完全被排出。此时便可移出所述容液槽11，取下切割完成的晶体硅锭。
在另一种实施方式中，请参阅图5，图5显示为本发明中容液槽11在另一实施方式中的应用状态示意图，如图所示，所述容液槽11的侧板112为隔液板材，在本实施方式中，所述隔液板材可为单一材质的易切割板材1122，例如为玻璃板、有机塑料板、树脂板、石板等。相较于上一种实施方式，虽然结构更为简单。需要说明的是，涉及本发明所述的隔液板材，其相对关的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
综上所述，本发明的硅晶体多线切割设备通过设置一个容液槽，使得待切割晶体硅锭被浸没于切割液中进行切割作业，如此以确保切割液的具有较高的使用率，以便回收循环利用，同时，也完全实现了切割线、工件以及切割液之间充分接触，进而保证了工件的切割品质，与现有技术相比，本发明解决了切割液在切割过程中未被充分利用而造成的生产效率低下等问题，也解决了切割液在切割过程中被大量浪费而造成的生产成本过高等问题。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制 本发明。任何熟习此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (5)
1.一种硅晶体多线切割设备，用于对待切割晶体硅锭进行线切割作业，其特征在于，所述硅晶体多线切割设备至少包括：
容液槽，包括一具有多条沟槽的底板以及四个分别围设在所述底板四周侧缘固定的侧板，所述容液槽的底板为切割台面板，所述底板上的沟槽对应所述切割网形成之网格；所述容液槽的侧板为隔液板材；所述隔液板材为单一材质的易切割板材；或者，所述隔液板材为多片纵向间隔设置的硬质板材与所述易切割板材组合而成，其中，所述硬质板材上形成用以装设所述易切割板材的纵向沟道，各该易切割板材分别对应所述底板上的各沟槽；所述容液槽用于盛装切割液及放置所述待切割晶体硅锭，且所述待切割晶体硅锭浸没于所述切割液中；
多线切割装置，位于所述容液槽上侧，其至少具有机架、分别设置于所述机架四周侧的四组可同时升降的切割辊、多个导线轮、以及多根切割线，所述多根切割线通过各该导线轮的引导在所述四组切割辊之间上形成一张切割网，所述切割网在下降时压迫所述容液槽及浸没于所述切割液中的待切割晶体硅锭，以使所述切割线切割所述容液槽之侧板的同时一并切割位于所述切割液中的待切割晶体硅锭，且在切割过程中，所述切割液从被切割的容液槽侧板之豁口处流出，以便回收循环利用。
2.根据权利要求1所述的硅晶体多线切割设备，其特征在于：所述易切割板材为玻璃板、有机塑料板、石板；所述硬质板材为金属板。
3.根据权利要求1所述的硅晶体多线切割设备，其特征在于：所述硬质板材与易切割板材黏合于所述纵向沟道中。
4.根据权利要求1所述的硅晶体多线切割设备，其特征在于：所述待切割晶体硅锭放置于所述容液槽内时与所述容液槽之四周侧板预留有间隙。
5.根据权利要求1所述的硅晶体多线切割设备，其特征在于：所述切割线为钢线或金刚线。
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