背景技术
随着半导体、太阳能光伏、LED等产业的发展,多线切割机在相关领域的应用日益广泛。多线切割机在加工作业时需要将待加工件如硅晶锭、蓝宝石晶锭等通过一定的方法装载到多线切割机上,所述的装载方法将会影响加工品的质量与产量。
常见的装载方法是采用粘结胶进行粘结装载,一般流程是:第一步将待加工件(硅晶锭、蓝宝石晶锭等)通过粘结胶粘结在由玻璃、树脂、石墨等原料制成的垫条(BEAM)上进行固化。第二步再用粘结胶将完成固化后的BEAM的另一面用粘结的方法装载到不锈钢基板上。第三步将完成上述粘结的不锈钢基板通过螺钉紧固到多线切割机的夹紧轨道(Clamping rail)上,完成工件最终加载。
在上述流程中,前两步加载需要用到粘结胶,在实际生产中,有诸多因素会影响粘结的质量,从而影响切割质量。比如,现在的胶通常由两种成分按比例配制,如果比例不当,就会影响胶的粘结力;粘结胶作为一种化学品,其性能受使用现场环境温度影响较大,夏季与冬季胶体的粘度表现就明显不一致,当胶体粘度偏小时,流动性变大,粘结胶易被挤出,造成粘结层薄弱,粘结力下降;粘结面的表面光洁度与洁净度也会对粘结质量造成重大影响;操作工的人为因素也将影响粘结质量。所以,在上述的装载方法中存在的问题主要有:第一,如果工件的加载粘结质量不保证,就会发生切割中的晶锭松动甚至脱落,加工品表面就会出现扭曲变形,无法保证原有的厚度与平整度要求,造成大量不良片;第二,工件粘结过程中因为工件清洁、胶体固化需要耗费较多的工时,不利于高效生产;第三,一旦粘结完成,所有参数都将定型,不利于工艺修正;第四,粘结用胶均为化学品,而且不能自行降解,按ISO 14001环境体系的要求,此类物品均需要按“危险固废”处理,因此粘结胶的大量使用易造成环境危害。
专利号为201110076023.7,专利名称为《辅助多线切割机切割单晶硅棒的固定装置》。
该专利中,硅晶棒用胶粘接在粘接条的上表面,然后将粘接板置于底部,再将粘接条和锁紧条放入粘接板顶面的凹形槽内,并使粘接板、粘接条和锁紧条相应的侧壁相互贴紧 啮合。再用紧固螺栓,并垫入碗形垫片从下至上固定在螺栓孔上,将锁紧条固定在粘接板上。水平向设置的螺栓经凹形槽壁上的螺纹通孔旋入,利用螺栓端部将锁紧条顶住,达到进一步固定粘接条的目的。
该专利中,使用了粘接板、粘接条和锁紧条,直接在粘接板上挖槽,再将锁紧条卡入粘接条与粘接板组装好后的空隙内,此种固定方法在粘接条和锁紧条之间使用了过多的凸形结构(由若干个螺栓孔固定,螺栓孔固定的时候,使用了凸形结构,详见专利号为201110076023.7,专利名称为《辅助多线切割机切割单晶硅棒的固定装置》的具体实施例),而且粘接条需要卡入粘结板的凹槽内;过多的机械加工与机械联接无法保证加工件、粘接板和设备三者之间平面的一致性,如果一致性不能保证,最终会使得加工件与线切割机的线网接触不一致,线网线弓发生变异,导致不良品发生。该专利使用的方法使得粘接条通过锁紧条的固定在粘接板上,没有调节措施,等同于粘结胶固化后的情形,不具备工件的工艺调整的可行性,在实际使用中具有局限性。该专利使用了多个螺栓孔固定,在实际操作中,步骤比较繁琐(需要对多螺栓孔进行安装,并且螺栓孔固定的时候,使用了凸形结构,操作的时候难免效率比较低)。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种安装简单牢固、且可以调节的适用于多线切割机加工时工件装载的夹具及紧固方法。
为了解决上述技术问题,本发明提供一种适用于多线切割机加工时工件装载的夹具及紧固方法,包括加工工件垫条和不锈钢基板;加工工件垫条的左侧面设置有左凹槽,加工工件垫条的右侧面设置有右凹槽;所述加工工件垫条左侧设置有左固定钢条,所述左固定钢条上相对应于左凹槽设置有左凸起块;所述左固定钢条上设置有至少一个的上下贯通的左固定钢条沉孔;所述加工工件垫条右侧设置有右固定钢条,所述右固定钢条上相对应于右凹槽设置有右凸起块;所述右固定钢条上设置有至少一个的上下贯通的右固定钢条沉孔;所述不锈钢基板上相对应于左固定钢条沉孔设置有左固定孔,相对应于右固定钢条沉孔设置有右固定孔;所述左凸起块卡入左凹槽中,所述右凸起块卡入右凹槽中;所述左固定钢条和不锈钢基板之间通过依次穿过左固定钢条沉孔和左固定孔的左固定螺钉相连接,所述右固定钢条和不锈钢基板之间通过依次穿过右固定钢条沉孔和右固定孔的右固定螺钉相连接。
作为对本发明的适用于多线切割机加工时工件装载的夹具的改进:所述加工工件垫条上设置有至少一个的通孔;所述通孔从左至右贯通加工工件垫条;相对应于通孔设置有左 固定钢条通孔,所述左固定钢条通孔从左至右贯通左固定钢条;相对应于通孔设置有右固定钢条通孔,所述右固定钢条通孔从左至右贯通右固定钢条;所述加工工件垫条、左固定钢条和右固定钢条之间通过依次穿过左固定钢条通孔、通孔和右固定钢条通孔的固定螺钉固定。
作为对本发明的适用于多线切割机加工时工件装载的夹具的进一步改进:所述的左固定钢条沉孔和右固定钢条沉孔均为椭圆形长孔。
作为对本发明的适用于多线切割机加工时工件装载的夹具的进一步改进:不锈钢基板上表面设置有刻度尺。
作为对本发明的适用于多线切割机加工时工件装载的夹具的进一步改进:所述的刻度尺的精度为0.5mm。
作为对本发明的适用于多线切割机加工时工件装载的夹具的进一步改进:所述的左凹槽为V形槽,所述右凹槽为与左凹槽相同的V形槽,所述的左凸起块为与左凹槽相吻合的V形凸起块,所述右凸起块为与右凹槽相吻合的V形凸起块。
作为对本发明的适用于多线切割机加工时工件装载的夹具的进一步改进:所述的左凹槽为矩形槽,所述右凹槽为与左凹槽相同的矩形槽,所述的左凸起块为与左凹槽相吻合的矩形凸起块,所述右凸起块为与右凹槽相吻合的矩形凸起块。
适用于多线切割机加工时工件装载的夹具的紧固方法:将所述的左凸起块卡入左凹槽内;将右凸起块卡入右凹槽内;由固定螺钉依次穿过左固定钢条通孔、通孔和右固定钢条通孔后固定;再由左固定螺钉穿过左固定钢条沉孔和左固定孔;再由右固定螺钉穿过右固定钢条沉孔和右固定孔;依据刻度尺,通过左固定钢条沉孔围绕左固定螺钉转动,以及右固定钢条沉孔围绕右固定螺钉转动,对加工工件垫条进行调整;将加工工件垫条调整好位置后,将左固定螺钉拧紧,同时将右固定螺钉拧紧。
本发明的适用于多线切割机加工时工件装载的夹具及紧固方法,采用的是左固定钢条以及右固定钢条将加工工件的垫条锁紧固定,再使用左调整螺钉和右调整螺钉分别将左固定钢条以及右固定钢条固定在不锈钢基板上,不锈钢基板表面为水平面,左固定钢条以及右固定钢条与之接触的面也是水平面,保证不锈钢基板表面与最终加工件的加工面保持一致,加工工件垫条的下表面可以与不锈钢基板表面接触或不接触;此种固定方法相对简单,没有使用过多的凸形结构来锁紧,仅仅使用固定螺钉固定,可以保证加工件、粘接板和设备三者之间平面的一致性。且在本发明的适用于多线切割机加工时工件装载的夹具及紧固方法中,可以使用左调整螺钉和右调整螺钉对固定好的加工工件垫条进行调整(左右 调整幅度按360度圆周计算可达6度,可以满足在实际使用时的需要)。最后在本发明的适用于多线切割机加工时工件装载的夹具及紧固方法中,仅仅采用了固定螺钉将左固定钢条以及右固定钢条与加工工件垫条锁紧固定,再使用左调整螺钉和右调整螺钉将左固定钢条以及右固定钢条固定既可,可以大大的提高了使用的工作效率。
实施例1、图1~图2给出了一种适用于多线切割机加工时工件装载的夹具及紧固方法。包括加工工件垫条1、左固定钢条31、右固定钢条32、固定螺钉13、左固定螺钉11、右固定螺钉12、刻度尺100和不锈钢基板10。
在加工工件垫条1的左侧面开有一条从前至后的左凹槽51,在加工工件垫条1的右侧面开有一条从前至后右凹槽52(即左凹槽51与右凹槽52相同)。加工工件垫条1上开有至少一个的通孔23;通孔23从左至右贯通加工工件垫条1。
相对应于左凹槽51,在左固定钢条31的右侧设有左凸起块41(左凹槽51与左凸起块41的相吻合);相对应于通孔23,在左固定钢条31上设有左固定钢条通孔33(左固定钢条通孔33的轴心线与通孔23的轴心线相重合),左固定钢条通孔33从左至右贯通左固定钢条31;在左固定钢条31上设有上下贯通的左固定钢条沉孔71。
相对应于右凹槽52,在右固定钢条32的左侧设有右凸起块42(右凹槽52与右凸起块42的相吻合);相对应于通孔23,在右固定钢条32上设有右固定钢条通孔43(右固定钢条通孔43的轴心线与通孔23的轴心线相重合),右固定钢条通孔43从左至右贯通右固定钢条32;在右固定钢条32上设有上下贯通的右固定钢条沉孔72。
左固定钢条31的左凸起块41卡入左凹槽51内,右固定钢条32的右凸起块42卡入右凹槽52内,再通过固定螺钉13依次穿过左固定钢条通孔33、通孔23和右固定钢条通孔43后,通过在固定螺钉13上拧入与固定螺钉13相吻合的固定螺帽3固定。
在不锈钢基板10上,相对应于左固定钢条沉孔71设有左固定孔61,相对应于右固定钢条沉孔72设有右固定孔62。
左固定钢条31通过左固定螺钉11与不锈钢基板10相连接(即左固定螺钉11依次穿过左固定钢条沉孔71和左固定孔61);右固定钢条32通过右固定螺钉12与不锈钢基板10相连接(即右固定螺钉12依次穿过右固定钢条沉孔72和右固定孔62)。
为保证加工工件垫条1、左固定钢条31和右固定钢条32之间固定的稳定可靠,可以平行于通孔23在加工工件垫条1上设多个通孔23,相对应于加工工件垫条1上的多个通孔23,在左固定钢条31上设多个左固定钢条通孔33(左固定钢条31上的左固定钢条通孔33的数量与加工工件垫条1上的通孔23数量吻合),在右固定钢条32上设多个右固定钢条通孔43(右固定钢条32上的右固定钢条通孔43的数量与加工工件垫条1上的通孔23数量吻合)。为保证左固定钢条31和右固定钢条32与不锈钢基板10之间固定的稳定可靠,在左固定钢条31上,设多个左固定钢条沉孔71(各个左固定钢条沉孔71之间相平行),相对应于多个左固定钢条沉孔71,在不锈钢基板10上设多个左固定孔61(左固定钢条沉孔71的数量与左固定孔61的数量相吻合);相对应于左固定钢条沉孔71,在右固定钢条32上设相应数量的右固定钢条沉孔72,相对应于设在右固定钢条32上的右固定钢条沉孔72,在不锈钢基板10上设多个右固定孔62(右固定钢条沉孔72的数量与右固定孔62的数量相吻合)。
左凹槽51可以使用V型凹槽,左凹槽51使用V型凹槽的时候,左凸起块41必须使用与左凹槽51相同的V型凸起块(左凹槽51与右凹槽52相同,左凸起块41与右凸起块42相同);左凹槽51可以使用矩形凹槽,左凹槽51使用矩形凹槽的时候,左凸起块41必须使用与左凹槽51相同的矩形凸起块(左凹槽51与右凹槽52相同,左凸起块41与右凸起块42相同)。本发明的适用于多线切割机加工时工件装载的夹具及紧固方法中,使用V型。
在不锈钢基板10上表面设刻度尺100,刻度尺100的精度为0.5mm;使用刻度尺100可以依据刻度尺上的标注,对加工工件垫条1进行左右调整。
在实际使用时,按照如下步骤装配:
1、将固定螺钉13依次穿过左前固定钢条通孔33、前通孔23和右前固定钢条通孔43,再在固定螺钉13的另外一端拧入固定螺帽3,由固定螺钉13和固定螺帽3将加工工件垫条1、左固定钢条31和右固定钢条32固定(其他的相应的固定螺钉安装方法一样,通过 一个以上的螺栓固定可以加强固定强度)。
2、将与左固定钢条31以及右固定钢条32固定好的加工工件垫条1放置到不锈钢基板10上,确保左固定钢条沉孔71和左固定孔61的位置相对应,右固定钢条沉孔72和右固定孔62的位置相对应(通过肉眼直接观察左固定钢条沉孔71和左固定孔61以及右固定钢条沉孔72和右固定孔62的位置就可以)。
3、左固定螺钉11穿过左固定钢条沉孔71和左固定孔61,手动拧入(手动拧入的时候,可以直到光凭手的力量,不便再进一步拧入为止);右固定螺钉12穿过右固定钢条沉孔72和右固定孔62,手动拧入(手动拧入的时候,可以直到光凭手的力量,不便再进一步拧入为止)。
4、根据不锈钢基板10上的刻度尺100调整加工工件垫条1的位置;由于左固定钢条沉孔71和右固定钢条沉孔72均为椭圆形长孔,在椭圆形长孔的范围内,与左固定钢条31和右固定钢条32固定的加工工件垫条1可以做0~6度角度范围的调整(左固定螺钉11的下端拧入相吻合的左固定孔61,右固定螺钉12的下端拧入相吻合的右固定孔62,而左固定螺钉11的上端在左固定钢条沉孔71内,左固定钢条沉孔71为椭圆形长孔,右固定螺钉12的上端在右固定钢条沉孔72内,右固定钢条沉孔72为与左固定钢条沉孔71一样的椭圆形长孔,所以左固定钢条沉孔71可以围绕左固定螺钉11做一定的调整,而右固定钢条沉孔72可以围绕右固定螺钉12做一定的调整)。
5、确定好加工工件垫条1的位置之后,使用工具(内六角扳手之类的工具)将左固定螺钉11和右固定螺钉12拧紧(通过左固定螺钉11就可将左固定钢条31固定在不锈钢基板10上,通过右固定螺钉12就可将右固定钢条32固定在不锈钢基板10上)。
6、上机加工(此步骤为现有的公开技术)。
对比例1、以专利号为201110076023.7,专利名称为《辅助多线切割机切割单晶硅棒的固定装置》的专利为对比例1。
对比例1与实施例1进行相比:
对比例1使用了粘接板、粘接条和锁紧条,直接在粘接板上挖槽,再将锁紧条卡入粘接条与粘接板组装好后的空隙内,此种固定方法在粘接条和锁紧条之间使用了过多的凸形结构(由若干个螺栓孔固定,螺栓孔固定的时候,使用了凸形结构,详见专利号为201110076023.7,专利名称为《辅助多线切割机切割单晶硅棒的固定装置》的具体实施例),而且粘接条需要卡入粘结板的凹槽内;过多的机械加工与机械联接无法保证加工件、粘接板和设备三者之间平面的一致性,如果一致性不能保证,最终会使得加工件与线 切割机的网接触不一致,线网弓发生变异,导致不良品发生。对比例1使用的方法使得粘接条通过锁紧条的固定在粘接板上,不具备工件的工艺调整的可行性,在实际使用中具有局限性。对比例1中使用了多个螺栓孔固定,在实际操作中,步骤比较繁琐(需要对多螺栓孔进行安装,并且螺栓孔固定的时候,使用了凸形结构,操作的时候难免效率比较底)。
而实施例1中,采用的是左固定钢条31以及右固定钢条32将加工工件垫条1锁紧固定,再使用左固定螺钉11和右固定螺钉12分别将左固定钢条31以及右固定钢条32固定在不锈钢基板10上,不锈钢基板10上表面为水平面,左固定钢条以及右固定钢条与之接触的面也是水平面,保证不锈钢基板表面与最终加工件的加工面保持一致,加工工件垫条的下表面可以与不锈钢基板表面接触或不接触;且此种固定方法相对简单,没有使用过多的凸形结构来锁紧,仅仅使用固定螺钉13固定,可以保证加工件、粘接板和设备三者之间平面的一致性。且在实施例1中,可以使用左固定螺钉11和右固定螺钉12对固定好的加工工件垫条1进行调整(左右调整幅度按360度圆周计算可达6度,可以满足在实际使用的需要)。最后在实施例1中,仅仅采用了固定螺钉13和固定螺钉14将左固定钢条31以及右固定钢条32将加工工件垫条1锁紧固定,再使用左固定螺钉11和右固定螺钉12将左固定钢条31以及右固定钢条32固定既可,可以大大的提高了使用效率。
根据实验得出,对比例1的生产时间统计为:将一根粘接条和锁紧条放入粘接板顶面的凹形槽内,耗时3分钟;使粘接板、粘接条和锁紧条相应的侧壁相互贴紧啮合,耗时6分钟;再用紧固螺栓,并垫入碗形垫片从下至上固定在螺栓孔上,将锁紧条固定在粘接板上,耗时12分钟;所有水平向螺栓经凹形槽壁上的螺纹通孔旋入,将锁紧条顶住,完成进一步固定粘接条,耗时10分钟;最后再次紧固上下向与水平向的螺钉,耗时2分钟;整个过程耗时为33分钟,而且这仅仅完成一件工件组装,如果按双根为一组计算,一组工件组装耗时将超出1小时/组。而实施例1中的生产效率统计如下,同样以一组工件紧固时间为例,左固定钢条31以及右固定钢条32将加工工件垫条1锁紧固定,需时4分钟,再使用左固定螺钉11和右固定螺钉12分别将左固定钢条31以及右固定钢条32固定在不锈钢基板10上,需时5分钟,最后定位紧固需时3分钟,总体耗时为12分钟/组。对比例1中不良品率,以厚度一致性(同片厚度)不良、破片不良、弯曲度(WARP/BOW)不良、LD(切割加工痕迹残留)不良为统计对象,对比例1中的实验不良品率在10~18%,实施例1中的不良品率为1~0.8%。不良判定根据GB/T 12965-2005《硅切割片和研磨片》国家标准得出。
对比例2、以背景技术中现有的常见的装载方法作为对比例2:
对比例2与实施例1进行相比:
对比例2的装载方法步骤简单,不需要使用过多的凸形结构,但是由于使用了粘结胶,在粘结的时候,受外界的环境和粘结面的洁净度影响太大,在温度高的时候和温度底的时候,粘结胶的效果往往会不一样,因此粘结时清洁工作耗时较多,影响整体操作效率。实施例1的装载方法步骤稍稍复杂,但是固定更加稳固,而且可以在固定后,可以做一些纠错式的即时调整。
根据实际操作得出:对比例2的生产效率,以一组工件紧固时间为例,一般粘结前清洁作业需要15分钟,拌胶、上胶、定型需要10分钟,后期清洁需要10分钟,整体效率为35分钟/组,在此没有将粘结胶固化时间4小时计算在内。而实施例1中的生产效率统计如下,同样以一组工件紧固时间为例,左固定钢条31以及右固定钢条32将加工工件垫条1锁紧固定,需时4分钟,再使用左固定螺钉11和右固定螺钉12分别将左固定钢条31以及右固定钢条32固定在不锈钢基板10上,需时5分钟,最后定位紧固需时3分钟,总体耗时为12分钟/组。不良品率比较,以厚度一致性(同片厚度)不良、破片不良、弯曲度(WARP/BOW)不良、LD(切割加工痕迹残留)不良为统计对象,对比例2中的月度平均不良品率通常在5~8%,实施例1中的不良品率为1~0.8%。不良判定根据GB/T12965-2005《硅切割片和研磨片》国家标准得出。
对比例3、取消对比例1中粘接板的凹槽结构,使用水平板的固定。其他部件的使用方法同对比例1中其他部件的使用方法。
对比例3与实施例1进行相比:
对比例3使用时至少比对比例1中的螺栓孔数量增加了一倍,操作更加繁琐。如此繁琐的操作,工作效率无法和实施例1相比较。
根据实验得出:对比例3的生产时间统计为:将一根粘接条和锁紧条放在粘接板平面,再用紧固螺栓,并垫入碗形垫片从下至上固定在螺栓孔上,将两边锁紧条固定在粘接板上,耗时20分钟;所有水平向螺栓经凹形槽壁上的螺纹通孔旋入,将锁紧条顶住,完成进一步固定粘接条,耗时15分钟;最后再次紧固上下向与水平向的螺钉,耗时2分钟;整个过程耗时为37分钟,而且这仅仅完成一件工件组装,如果按双根为一组计算,一组工件组装耗时74分钟/组。而实施例1中的生产效率统计如下,同样以一组工件紧固时间为例,左固定钢条31以及右固定钢条32将加工工件垫条1锁紧固定,需时4分钟,再使用左固定螺钉11和右固定螺钉12分别将左固定钢条31以及右固定钢条32固定在不锈钢基板10上,需时5分钟,最后定位紧固需时3分钟,总体耗时为12分钟/组。不良品率比较,以 厚度一致性(同片厚度)不良、破片不良、弯曲度(WARP/BOW)不良、LD(切割加工痕迹残留)不良为统计对象,对比例3中的实验不良品率在18%,实施例1中的不良品率为1~0.8%。不良判定根据GB/T 12965-2005《硅切割片和研磨片》国家标准得出。
对比例4、将实施例1中的左固定钢条沉孔71、左固定孔61、右固定钢条沉孔72和右固定孔62改为一般的圆孔,其他部件的使用方法同实施例1中的其他部件的使用方法。
对比例4与实施例1进行相比:
对比例4固定的加工工件垫条1不可以调整。
根据实验得出:对比例4的生产效率与实施例1中的生产相当。对比例4中不良品率16%。实施例1中的不良品率为1%。不良判定根据GB/T 12965-2005《硅切割片和研磨片》国家标准得出。
最后,还需要注意的是,以上列举的仅是本发明的一个具体实施例。显然,本发明不限于以上实施例,还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形,均应认为是本发明的保护范围。