CN103753716A - 单晶硅棒截断金刚石线锯装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单晶硅棒截断金刚石线锯装置，包括切断单晶硅棒的金刚石线锯，所述金刚石线锯包括两条以上的环形金刚石锯丝，各条环形金刚石锯丝分别由不同的导轮组张紧而形成两个以上的切割面，各切割面相互平行且之间的距离可调节；各条环形金刚石锯丝对单晶硅棒的切割段处于与单晶硅棒轴线平行的同一平面上；所述切割段两端的环形金刚石锯丝上设有导向轮。本发明采用多条平行的环形金刚石锯丝同时将单晶硅棒截断多段，充分有效利用环形金刚石锯丝单方向、无惯性力、高速运动的特性，相比金刚石单线锯可提高加工效率3倍～5倍。
Description
（一）技术领域：
本发明涉及脆硬非金属材料加工设备，具体为一种单晶硅棒截断金刚石线锯装置。
（二）背景技术：
单晶硅棒拉制成型后，长度可以达到1.5米～2米，需将硅棒截断成一定长度（200毫米～300毫米），以方便进行定向切片等后续加工。
目前，用来截断单晶硅棒的技术有金刚石带锯切割和金刚石线锯切割。随着单晶硅生产技术的进步，硅棒的直径越来越大，目前最大直径可以达到450毫米。
单晶硅棒截断最普遍使用金刚石带锯，其切割速度快，切割效率高，使用寿命长。但金刚石带锯由于锯身具有一定宽度，切割大直径单晶硅棒时，锯身容易晃动，导致切割表面不平整，具有明显较深波浪纹，需要进行表面平磨加工才能进入下一道工序。
金刚石线锯切割是近年来兴起的切割方式，金刚石锯丝长数百公里，运动方式为往复式运动，切割线速度小于15米每秒。
单晶硅棒截断金刚石线锯多为金刚石单线锯，又分为普通往复式金刚石单线锯和摇摆往复式金刚石单线锯。
普通往复式金刚石线锯切割大直径单晶硅棒时，由于切割丝较细，切割线速度较低，切割面大，切割丝表面金刚石颗粒刻入单晶硅的压强不够，出现切割不动的情况，直至切割丝断开。
而摇摆往复式金刚石单线锯切割时，切割丝一方面往返运动，线速度约为5米每秒；另一方面随主机架摇摆运动，切割丝始终以点接触的方式切割单晶硅，在合适切割参数的条件下，摇摆往复式金刚石线锯可以实现大直径单晶硅棒的截断，但由于切割丝往返且摇摆运动，切割面表面仍有微小波浪纹，肉眼可以识别，切割效率也较低。
（三）发明内容：
针对现有切割技术的不足，本发明提出了一种单晶硅棒截断金刚石线锯装置，能够在大型单晶硅棒截断过程中满足表面质量、效率、寿命等指标要求。
本发明单晶硅棒截断金刚石线锯装置的技术方案，包括切断单晶硅棒的金刚石线锯，所不同的是所述金刚石线锯包括两条以上（包括两条）的环形金刚石锯丝，各条环形金刚石锯丝分别由不同的导轮组张紧而形成两个以上（包括两个）切割面，各切割面相互平行且之间的距离可调节。
为满足多条环形金刚石锯丝同步切割要求，各条环形金刚石锯丝对单晶硅棒的切割段处于与单晶硅棒轴线平行的同一平面上。
为保持稳定的切割，所述切割段两端的环形金刚石锯丝上设有导向轮。
各导轮组中的导轮个数可设为2个、或设为3个、或设为4个、甚至更多。
所述导轮中包括一个主动轮和一个张紧轮。
本发明的有益效果：
1、本发明单晶硅棒截断金刚石线锯装置采用多条平行的环形金刚石锯丝同时将单晶硅棒截断多段，充分有效利用环形金刚石锯丝单方向、无惯性力、高速运动（30米／秒～50米／秒）的特性，可使加工效率相比金刚石单线锯提高3～5倍。
2、本发明不会在单晶硅棒的切割表面留下切割划痕，可获得更好的切割表面平整度和粗糙度。
3、本发明中，每条环形金刚石锯丝跨过两个、三个或四个导轮，且为单独张紧，即使切割过程中断丝也不影响剩余切割丝的切割，亦可停机换线。
4、本发明更换金刚石锯丝方便快捷，全部换下所有环形金刚石锯丝仅需几分钟即可完成。
（四）附图说明：
图1为本发明一种实施方式的结构示意图。
图2为本发明另一种实施方式的结构示意图。
图3为本发明再一种实施方式的结构示意图。
图号标识：1、金刚石锯丝；2、导轮；3、导向轮；4、单晶硅棒。
（五）具体实施方式：
下面结合附图所示实施方式对本发明的技术方案作进一步说明。
本发明单晶硅棒截断金刚石线锯装置包括两个以上对单晶硅棒4进行截断的金刚石线锯单元，各金刚石线锯单元包括一条环形金刚石锯丝1和对应的导轮组，各条环形金刚石锯丝1由所述导轮组张紧而形成切割面，两个以上切割面相互平行且垂直于单晶硅棒4的轴线，各条环形金刚石锯丝1对单晶硅棒4的切割段处于与单晶硅棒4轴线平行的同一平面上；各导轮组安装在各自对应的支撑架上，两两支撑架之间的距离可以通过移动进行调整，即实现两两切割面之间的距离调节，从而获得不同长度段的单晶硅棒4，如图1、图2、图3所示。
本发明结构中，各支撑架单独提供动力。
根据不同设计要求，所述导轮组有多种设置方案：
1、如图1所示，所述导轮组包括上、下两个导轮2，将下方的导轮2设为主动轮，将上方的导轮2设为张紧轮，环形金刚石锯丝1对单晶硅棒4切割段的上、下两端设有上、下两个导向轮3。
2、如图2所示，所述导轮组包括前面上、下两个导轮2和后面中间的一个导轮2，将下方的导轮2设为主动轮，将后面的导轮2设为张紧轮，环形金刚石锯丝1对单晶硅棒4切割段的上、下两端设有上、下两个导向轮3。
3、如图3所示，所述导轮组包括前面上、下两个导轮2和后面上、下两个导轮2，将后面下方导轮2设为主动轮，将后面上方导轮2设为张紧轮，环形金刚石锯丝1对单晶硅棒4切割段的上、下两端设有上、下两个导向轮3。
Claims (5)
1.单晶硅棒截断金刚石线锯装置，包括切断单晶硅棒（4）的金刚石线锯，其特征在于：所述金刚石线锯包括两条以上的环形金刚石锯丝（1），各条环形金刚石锯丝（1）分别由不同的导轮组张紧而形成两个以上的切割面，各切割面相互平行且之间的距离可调节。
2.根据权利要求1所述的单晶硅棒截断金刚石线锯装置，其特征在于：各条环形金刚石锯丝（1）对单晶硅棒（4）的切割段处于与单晶硅棒（4）轴线平行的同一平面上。
3.根据权利要求2所述的单晶硅棒截断金刚石线锯装置，其特征在于：所述切割段两端的环形金刚石锯丝（1）上设有导向轮（3）。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的单晶硅棒截断金刚石线锯装置，其特征在于：各导轮组中导轮（2）的个数为2个、或为3个、或为4个。
5.根据权利要求4所述的单晶硅棒截断金刚石线锯装置，其特征在于：所述导轮（2）中包括一个主动轮和一个张紧轮。
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