CN104476687B - 多线切割导轮及其布线方法 - Google Patents

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Abstract

一种多线切割导轮,用于切割硅块,多线切割导轮上开设有多个位于导轮中间位置的中间线槽、以及多个位于中间线槽两侧的周边线槽,并且周边线槽的槽深大于中间线槽的槽深。另外,本发明还提供了一种使用上述多线切割导轮的布线方法。本发明提供的多线切割导轮通过在所述多线切割导轮上开设多个位于中间位置的中间线槽及多个位于中间线槽两侧的周边线槽,并且定义所述周边线槽的槽深大于所述中间线槽的槽深,从而使得在切割时,由于两侧的周边线槽槽深更深,从而具有更好的固定线网的作用,使得钢线在线槽中更加稳定,避免钢线跳线情况的发生,进而提高硅片的切割良品率。此外,该结构及其加工方法均较简单,不增加生产成本,易于在生产中推广使用。

Description

多线切割导轮及其布线方法
技术领域
本发明涉及多晶硅切割硅块领域,尤其涉及一种多线切割导轮及其布线方法。
背景技术
在制造各种半导体、光伏器件时,将包含硅、蓝宝石、陶瓷等硬脆材料的半导体晶锭切割加工为要求厚度尺寸的晶片。由于晶片切割是制约后续成品的重要工序,因而对其加工要求也越来越高。目前,多线切割技术由于具有生产效率高、加工成本低、加工精度高等特点,被广泛应用于光伏产业的晶体切片生产中。
然而,现有的多线切割导轮上的线槽槽型一般呈“V”字型,具有上宽下尖的特点,且槽与槽之间具有一钝边,此种线槽由于其上宽下尖的特点而具有较好的固定线网的作用。但在使用该导轮进行切割时,由于钢线带动砂浆对硅块进行切割时,钢线的晃动性较大,当钢线晃动时容易跳线至线槽外的钝边上,由于钝边多为平面,从而使得钢线打滑,进而影响切割效果;此外,在切割进入至胶层时,由于钢线的晃动容易导致硅块粘胶面受力,从而出现硅片崩边、缺口或硅粉脱落等现象,极大地增加了硅片切割不良率的产生。
尽管现有已经有很多导轮在上述线槽为V型的情况下做了改进,以减少钢线晃动的产生,并提高硅片良率。然而,很大部分都是在线槽的槽型上做改进,不仅结构复杂,并且由于加工方法也相对复杂,从而大大地增加了生产成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、解决钢线跳线问题并且节省生产成本的多线切割导轮及其布线方法。
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种多线切割导轮,用于切割硅块,所述多线切割导轮上开设有多个位于所述多线切割导轮中间位置的中间线槽、以及多个位于所述中间线槽两侧的周边线槽,并且所述周边线槽的槽深大于所述中间线槽的槽深。
其中,所述周边线槽的槽距与所述中间线槽的槽距相等,所述周边线槽的槽型角度与所述中间线槽的槽型角度相等,并且所述周边线槽的槽深满足以下关系式:
H1=D/2tan(θ/2)-A
其中,H1为所述周边线槽的槽深,单位为um,D为所述中间线槽的槽距,单位为um,θ为所述中间线槽的槽型角度,A为所述周边线槽的槽深修正值。
其中,所述周边线槽的槽深修正值A的取值范围为0~30um。
其中,所述周边线槽的个数满足以下关系式:
Q=[1000(W-L)/2D]×B
其中,Q为所述周边线槽的个数,W为所述多线切割导轮的有效长度,单位为mm,L为所述切割硅块的最大长度,单位为mm,B为所述周边线槽的个数修正值。
其中,所述周边线槽的个数修正值B的取值范围为0~1。
相应的,本发明还提供了一种多线切割导轮的布线方法,所述多线切割导轮的布线方法包括以下步骤:
提供一套预设长度的多线切割导轮;
在所述多线切割导轮上开设中间线槽及位于所述中间线槽两侧的周边线槽,并且所述周边线槽的槽深大于所述中间线槽的槽深;
提供钢线;
将所述钢线沿所述多线切割导轮的长度方向分别在所述中间线槽的一侧的所述周边线槽上预留第一预设个数的空槽入线,并在另一侧的所述周边线槽上预留第二预设个数的空槽出线。
其中,所述预设长度为510mm。
其中,在所述多线切割导轮上开设中间线槽及位于中间线槽两侧周边线槽,并且所述周边线槽的槽深大于所述中间线槽的槽深的步骤中,所述周边线槽的槽距与所述中间线槽的槽距相等,所述周边线槽的槽型角度与所述中间线槽的槽型角度相等,并且所述周边线槽的槽深满足以下关系式:
H1=D/2tan(θ/2)-A
其中,H1为所述周边线槽的槽深,单位为um,D为所述中间线槽的槽距,单位为um,θ为所述中间线槽的槽型角度,A为所述周边线槽的槽深修正值。
其中,将所述钢线沿所述多线切割导轮的长度方向分别在所述中间线槽的一侧的所述周边线槽上预留第一预设个数的空槽入线,并在另一侧的所述周边线槽上预留第二预设个数的空槽出线的步骤中,所述周边线槽的个数满足以下关系式:
Q=[1000(W-L)/2D]×B
其中,Q为所述周边线槽的个数,W为所述多线切割导轮的有效长度,单位为mm,L为所述硅块的最大长度,单位为mm,B为所述周边线槽的个数修正值。
其中,所述第一预设个数为4个,所述第二预设个数为8个。
本发明提供的多线切割导轮通过在所述多线切割导轮上开设多个位于中间位置的中间线槽及多个位于中间线槽两侧的周边线槽,并且定义所述周边线槽的槽深大于所述中间线槽的槽深,从而使得在切割时,由于两侧的周边线槽槽深更深,从而具有更好的固定线网的作用,使得钢线在线槽中更加稳定,避免钢线跳线情况的发生,进而提高硅片的切割良品率。此外,该结构及其加工方法均较简单,不增加生产成本,易于在生产中推广使用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案,下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施方式提供的多线切割导轮的结构示意图;
图2是本发明实施方式提供多线切割导轮的布线方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图,对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。
请参阅图1,本发明实施方式提供的一种多线切割导轮100,用于切割硅块(未图示)。所述多线切割导轮100上开设有多个中间线槽10及多个位于所述中间线槽10两侧的周边线槽20。
所述中间线槽10开设于所述多线切割导轮100的中间位置,并且所述多个中间线槽10的槽型均为V字形。所述中间线槽10的槽深为H,所述槽深H定义为所述中间线槽10的槽顶至槽底的距离。
所述多个周边线槽20均为V字形槽,并且所述周边线槽的槽距与所述中间线槽10的槽距相等,所述周边线槽20的槽型角度与所述中间线槽10的槽型角度相等,并且所述周边线槽20的槽深H1大于所述中间线槽10的槽深H。
本实施例中,所述中间线槽10的槽距定位为一个槽的中心至另一个槽的中心的距离。所述中间线槽10的槽型角度定义为其槽的顶角。所述周边线槽20的槽深H1定义为其槽顶到槽底之间的距离。通过设置所述周边线槽20的槽深H1大于所述中间线槽10的槽深H,从而能够使得所述多线切割导轮100在切割硅块时,钢线(未图示)在所述周边线槽20上布线时,不易产生晃动导致所述钢线跳线,从而提高硅片的切割良率。
在实际使用中,若所述多线切割导轮100的线槽的槽深过浅,会导致线槽开口较小,钢线布线难度增加,同时,也会造成钢线嵌入深度不够,在所述多线切割导轮100在高速运转的过程中,钢线容易产生跳线,造成切割不良产生。而当槽深过深,对多线切割导轮100开槽加工精度的要求会提高,开槽所需时间加长;另外,槽深过深会使得线槽的槽壁强度减弱,其在使用过程中钢线对其的磨损更快使用寿命缩短;槽深过深,还会使得所述多线切割导轮100允许的开槽次数减少,导致多线切割导轮100使用成本上升。因此,由于线槽的槽深对所述多线切割导轮100的开槽加工精度、布线难易、钢线的固定精度等均有重要影响。所以,为了进一步的改进,所述周边线槽20的槽深满足以下关系式:
H1=D/2tan(θ/2)-A
其中,H1为所述周边线槽20的槽深,单位为um,D为所述中间线槽10的槽距,单位为um,θ为所述中间线槽10的槽型角度,A为所述周边线槽20的槽深修正值。
为了防止所述周边线槽20由于槽深H1过深而对硅片切割及多线切割导轮100的使用寿命带来不利影响,所述周边线槽的槽深修正值A用于调整所述周边线槽20的槽深值,防止所述周边线槽20的槽深H1过大。本实施例中,为了防止钢线跳线及提高硅片切割良率,所述周边线槽的槽深修正值A的取值范围为0~30um。当然,在其他实施例中,所述周边线槽的槽深修正值A的取值范围也可根据实际情况调整。
当所述周边线槽20的个数过多时,则导致所述中间线槽10的个数相应减少,从而使得正常切割的线槽个数减少,进而使得硅片切割效率降低。因此,为了进一步的改进,位于所述中间线槽10一侧的所述周边线槽20的个数满足以下关系式:
Q=[1000(W-L)/2D]×B
其中,Q为位于所述中间线槽10一侧的所述周边线槽20所包含的个数,W为所述多线切割导轮100的有效长度,单位为mm,L为所述切割硅块的最大长度,单位为mm,B为所述周边线槽20的个数修正值。
为了进一步控制所述周边线槽20的个数,使得其能够满足正常切割要求的同时,也能够提高硅片的切割效率及切割良率,因此,所述周边线槽的个数修正值B用于调整所述周边线槽20的个数,防止其个数过少或过多带来的切割不良的问题。本实施例中,所述周边线槽的个数修正值B的取值范围为0~1。当然,在其他实施例中,所述周边线槽的个数修正值B的取值范围也可根据实际切割情况调整。
通过调整所述周边线槽20的槽深及个数,从而可使得所述多线切割导轮100在切割过程中的所述钢线布线更方便,同时在切割过程中对所述钢线的跳线以及硅片的崩缺均有明显的改善作用,同时也明显的减少了切割过程中产生的碎片,从而提高了切片出片率,进而大大的提高了硅片的切割良率。
本发明提供的多线切割导轮通过在导轮上开设多个位于中间位置的中间线槽及多个位于中间线槽两侧的周边线槽,并且定义所述周边线槽的槽深大于所述中间线槽的槽深,从而使得在切割时,由于两侧的周边线槽槽深更深,从而具有更好的固定线网的作用,使得钢线在线槽中更加稳定,避免钢线跳线情况的发生,进而提高硅片的切割良品率。此外,该结构及其加工方法均较简单,不增加生产成本,易于在生产中推广使用。
请参阅图2,本发明还提供了一种多线切割导轮的布线方法,用于切割硅块,其具体步骤如下:
S1:提供一套预设长度的多线切割导轮。本实施例中,所述多线切割导轮为一般长度的导轮,因此所述预设长度为510mm。当然,在其他实施例中,所述多线切割导轮的长度也可根据实际情况调整。
S2:在所述多线切割导轮上开设中间线槽及位于中间线槽两侧周边线槽,并且所述周边线槽的槽深大于所述中间线槽的槽深。本步骤中,所述中间线槽的槽距与所述周边线槽的槽距均相等,所述中间线槽的槽型角度与所述周边线槽的槽型角度均相等。所述周边线槽的槽深满足以下关系式:
H1=D/2tan(θ/2)-A
其中,H1为所述周边线槽的槽深,单位为um,D为所述中间线槽的槽距,单位为um,θ为所述中间线槽的槽型角度,A为所述周边线槽的槽深修正值,其取值范围为0~30um。
本实施例中,为了方便后续进行切割良率实验计算,所述中间线槽的槽距D取值350um,所述中间线槽的槽型角度θ取值65°,中间槽深H取220um,所述周边线槽的槽深修正值A取值15um,从而计算出所述周边线槽的槽深H1为260um。当然,在其他实施例中,上述取值均可根据实际情况调整,如所述槽距D的取值也可为340um或330um等。所述中间槽深H的取值范围也可为180um~220um,所述槽型角度θ也可为60°或40°等。所述周边线槽的槽深修正值的A的取值范围可在0~30um内取值。
S3:提供钢线。本实施例中,所述钢线用于切割硅块。
S4:将所述钢线沿所述多线切割导轮的长度方向分别在所述中间线槽的一侧的所述周边线槽上预留第一预设个数的空槽入线,并在另一侧的所述周边线槽上预留第二预设个数的空槽出线。本步骤的目的是为了留出一些空槽不进行布线,从而使得在进行硅块切割时,能够进一步防止所述钢线跳线情况的发生,从而便于提高硅块的切割良率。
本步骤中,位于所述中间线槽的一侧的所述周边线槽的个数均满足以下关系式:
Q=[1000(W-L)/2D]×B
其中,Q为位于所述中间线槽一侧的所述周边线槽的个数,W为所述多线切割导轮的有效长度,单位为mm,L为所述硅块的最大长度,单位为mm,B为所述周边线槽的个数修正值,其取值范围为0~1。
本实施例中,为了进一步方便计算,以便于后续的实验计算切割良率,所述硅块的长度取值480mm,所述周边线槽的个数修正值B取值0.93,从而计算得出两侧的所述周边线槽的个数均为40个。当然,在其他实施例中,所述硅块的长度也可根据实际情况调整,如470mm或450mm等。所述周边线槽的个数修正值B取值也可为0.95或0.85等。所述周边线槽的个数可根据上述关系式进行计算调整。
布线时,将所述钢线沿所述多线切割导轮的长度方向从左至右在所述中间线槽的一侧的所述周边线槽上预留第一预设个数空槽入线,并在所述中间线槽的另一侧的所述周边线槽上预留第二预设个数的空槽出线。本实施例中,为了防止在切割过程中,所述钢线由于晃动而导致切割时,所述钢线由于没有线槽而打滑的情况,进一步防止所述钢线跳线。因此在布线时,在所述周边线槽上预留一定的空槽数入线及出线,因此所述第一预设个数为4个,所述第二预设个数为8个。当然,在其他实施例中,所述第一预设个数也可根据实际情况调整,如2个或6个等。所述第二预设个数也可根据实际情况调整,如4个或6个等。
其中,当采用上述布线方法布好线后,采用应用材料生产的B5切割设备对所述硅块进行加工。由于周边线槽的槽深大于中间线槽的槽深,并且在周边线槽上预留了空槽入线及出线,从而使得在切割过程中,钢线的晃动性更小,避免了钢线的跳线情况的产生,从而能够提高硅片切割的良品率。从实际切割100刀次数据计算,采用上述导轮及其布线方法,所述硅块的切割良率提升幅度为2%。
本发明提供的多线切割导轮的布线方法,由于上述多线切割导轮上的周边线槽的槽深大于中间线槽的槽深,从而在布线时,采用沿所述导轮的长度方向上从左至右进行布线,并且在所述中间线槽一侧的所述周边线槽上预留第一预设个数的空槽入线,然后在另一侧的所述周边线槽上预留第二预设个数的空槽出线,从而使得所述钢线在切割过程中的晃动性更小,由于空槽的预留,使得所述钢线跳线时也能够在线槽中,进而避免滑出线槽的情况的出现,规避由此而可能导致的钢线断线等风险。此外,由于该布线方法布线简单,并且对设备的切割磨损较小,从而进一步减少了生产成本。
以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种多线切割导轮,用于切割硅块,其特征在于,所述多线切割导轮上开设有多个位于所述多线切割导轮中间位置的中间线槽、以及多个位于所述中间线槽两侧的周边线槽,并且所述周边线槽的槽深大于所述中间线槽的槽深,所述周边线槽的槽距与所述中间线槽的槽距相等,所述周边线槽的槽型角度与所述中间线槽的槽型角度相等,并且所述周边线槽的槽深满足以下关系式:
H1=D/2tan(θ/2)-A
其中,H1为所述周边线槽的槽深,单位为um,D为所述中间线槽的槽距,单位为um,θ为所述中间线槽的槽型角度,A为所述周边线槽的槽深修正值,单位为um。
2.根据权利要求1所述的多线切割导轮,其特征在于,所述周边线槽的槽深修正值A的取值范围为0~30um。
3.根据权利要求2所述的多线切割导轮,其特征在于,位于所述中间线槽一侧的所述周边线槽的个数均满足以下关系式:
Q=[1000(W-L)/2D]×B
其中,Q为位于所述中间线槽一侧的所述周边线槽的个数,W为所述多线切割导轮的有效长度,单位为mm,L为所述切割硅块的最大长度,单位为mm,B为所述周边线槽的个数修正值。
4.根据权利要求3所述的多线切割导轮,其特征在于,所述周边线槽的个数修正值B的取值范围为0~1。
5.一种使用权利要求1~4任意一项所述的多线切割导轮的布线方法,用于切割硅块,其特征在于,所述多线切割导轮的布线方法包括以下步骤:
提供一套预设长度的多线切割导轮;
在所述多线切割导轮上开设中间线槽及位于所述中间线槽两侧的周边线槽,并且所述周边线槽的槽深大于所述中间线槽的槽深;
所述周边线槽的槽距与所述中间线槽的槽距相等,所述周边线槽的槽型角度与所述中间线槽的槽型角度相等,并且所述周边线槽的槽深满足以下关系式:
H1=D/2tan(θ/2)-A
其中,H1为所述周边线槽的槽深,单位为um,D为所述中间线槽的槽距,单位为um,θ为所述中间线槽的槽型角度,A为所述周边线槽的槽深修正值;
提供钢线;
将所述钢线沿所述多线切割导轮的长度方向在所述中间线槽的一侧的所述周边线槽上预留第一预设个数的空槽入线,并在另一侧的所述周边线槽上预留第二预设个数的空槽出线。
6.根据权利要求5所述的多线切割导轮的布线方法,其特征在于,所述预设长度为510mm。
7.根据权利要求5所述的多线切割导轮的布线方法,其特征在于,将所述钢线沿所述多线切割导轮的长度方向分别在所述中间线槽的一侧的所述周边线槽上预留第一预设个数的空槽入线,并在另一侧的所述周边线槽上预留第二预设个数的空槽出线的步骤中,所述周边线槽的个数满足以下关系式:
Q=[1000(W-L)/2D]×B
其中,Q为所述周边线槽的个数,W为所述多线切割导轮的有效长度,单位为mm,L为所述硅块的最大长度,单位为mm,B为所述周边线槽的个数修正值。
8.根据权利要求7所述的多线切割导轮的布线方法,其特征在于,所述第一预设个数为4个,所述第二预设个数为8个。
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