CN106313350B - 一种多线切割切割区温度测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明专利涉及一种多线切割切割区温度测量装置。由于多线切割加工过程中切割区的温度对切片质量有重要影响。而切割是一条窄缝，导致难以获得切割区的温度分布情况从而影响切片质量。本发明设计出了一种测量多线切割切割区温度的装置，通过将导热片固定在切割晶锭的内部，切割时切割区域的温度使导热片温度趋近于切割区温度；同时与导热片相连的温度探头获得温度的信号传送给温度显示器显示出来切割区的温度值。本发明装置能定量的获得切割区域的温度分布，为切割参数的优化研究提供实验支持，从而提高切片质量。

Description

一种多线切割切割区温度测量装置

技术领域

本发明涉及一种用于晶体材料多线切割切片加工的切割区温度测量装置。

背景技术

硬脆的晶体材料，例如包括但不限于单晶硅、多晶硅、蓝宝石、砷化镓等是半导体芯片、太阳能电池片及发光二极管等重要的衬底材料。目前，衬底片的加工大部分采用多线切割机进行切片加工。多线切割机是一种全新概念的新型切割设备，简称线锯，通过钢线的高速往复运动，把磨料带入工件的加工区域或使用镶有金刚石磨粒的钢线进行切割，将硬脆材料一次切割为数百片上千薄片。多线切割机以其极高的生产效率得到了广泛的应用。

使用多线切割机加工硬脆材料时，常常因为加工出来的片子翘曲度和总厚度差超出了允许的范围而报废。例如，对于集成电路用的五英寸硅片，翘曲度一般要求小于25微米，总厚度差要求小于15微米。否则将影响后面的光刻工序。切割过程中温度是影响翘曲度的一个关键因素，也是影响总厚度差的相关因素。因此，许多研究机构开展了模拟的分析工作，对多线切割的线缝内的切割区进行了预测。但是，由于切割区域非常狭小，通常只有0.12-0.3毫米，所以难以通过实验的方式了解切割区域内真实的温度，成为多线切割领域的亟待解决的难题。

发明内容

针对半导体晶体材料多线切割加工过程中，由于切割缝窄小难以直接测量到切割区温度而影响切片质量的问题，本发明提出一种多线切割切割区温度测量装置，从而定量的测量出切割区域内温度分布情况以及与切割参数对温度分布的影响关系，以达到控制切割区温度分布提高切片质量的目的。

本发明所采用的技术方案是：一种多线切割切割区温度测量装置，其特征在于：包括一个或者多个温度显示器，多线切割机工作台固定板，多线切割机加工时钢线形成的线网，其中所述温度显示器通过电线与温度探头相连，所述温度探头固定在导热片上，所述导热片固定在第一中间晶锭、第二中间晶锭、第三中间晶锭形成的结合面处，所述第一中间晶锭、第二中间晶锭、第三中间晶锭通过胶与侧晶锭固定相连，所述侧晶锭通过胶与树脂条固定相连，所述树脂条通过胶与工作台固定板相连；所述线网缠绕在导轮上，所述工作台固定板有垂直于线网平面的上下运动。

所述导热片固定在第一中间晶锭、第二中间晶锭、第三中间晶锭形成的结合面，采用导热性好的金属片，导热片厚度0.05-1毫米之间。

所述侧晶锭与第一中间晶锭、第二中间晶锭、第三中间晶锭固定后的结合面平行于线网中线的方向。

所述导热片和温度探头固定后采用胶覆盖导热片露在外面部分。

所述的中间晶锭的数量根据温度探头的数量确定，中间晶锭的数量比温度探头数量多1个，且中间晶锭的长度尺寸与温度探头的放置位置有关。

本发明提供的一种多线切割切割区温度测量装置能测量到晶体材料在切割过程中的温度分布情况，并能考察不同切割参数条件温度分布，为工艺调整提供温度数据，保证切片的质量。

附图说明

图1是本发明的一种多线切割切割区温度测量装置主视图；

图2是本发明的一种多线切割切割区温度测量装置左剖面视图；

图3是本发明的一种多线切割切割区温度测量装置不含切割机部件俯视图。

其中：

1.导轮；2.线网；3.第一中间晶锭；4.树脂条；5.工作台固定板； 6.导热片；7.温度探头；8.第二中间晶锭；9.第三中间晶锭； 10.侧晶锭；11.胶；12.电线；13.温度显示器。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的一种多线切割切割区温度测量装置及测量方法做出详细说明。

如图3所示，一种多线切割切割区温度测量装置，包括一个或者多个温度显示器13，多线切割机工作台固定板5，多线切割机加工时钢线形成的线网2，其中所述温度显示器13通过电线12与温度探头7相连。

如图1所示，所述温度探头7采用焊接的方式固定在导热片6上，所述导热片6固定在第一中间晶锭3、第二中间晶锭8、第三中间晶锭9形成的结合面处。

如图2所示，所述第一中间晶锭3、第二中间晶锭8、第三中间晶锭9通过胶11与侧晶锭10固定相连，所述侧晶锭10通过胶11与树脂条4固定相连，所述树脂条4通过胶11与工作台固定板5相连；所述线网2缠绕在导轮1上，所述工作台固定板5有垂直于线网平面2的上下运动。

如图1所示，所述导热片6固定在第一中间晶锭3、第二中间晶锭8、第三中间晶锭9形成的结合面，采用导热性好的金属片，如银片、紫铜片导热性能优异的金属材料，厚度0.05-1毫米之间，导热片宽度根据温度探头7的长度确定，导热片宽度大于探头长度1-5毫米。

如图2所示，所述侧晶锭10与第一中间晶锭3、第二中间晶锭8、第三中间晶锭9的结合面安装到切割机上时平行于线网2中线的方向且不正对着线网2中的钢线，如图2中箭头所示。

如图3所示，所述导热片6和温度探头7固定后采用胶11覆盖导热片6外露部分，防止热量从导热片6向外导出热量影响测量精度。

本发明一种多线切割切割区温度测量装置利用分块式晶锭将导热片6固定在中间晶锭之间，可以通过控制中间晶锭的长度和数量确定测量区的位置和数量。两侧的侧晶锭10能防止热量从中间晶锭扩散出去并能使用胶固定中间晶锭。晶锭材料的导热性能远远低于导热片6，为温度测量提供了前提条件。

本发明一种多线切割切割区温度测量装置，包括如下步骤：

1）确定要测量温度区域的位置和数量，确定第一中间晶锭3、第二中间晶锭8、第三中间晶锭9的长度数量，长度根据温度采集的位置、数量决定；宽度根据温度探头7的长度确定，比温度探头7长度尺寸大1-5毫米，实施例所述三个中间晶锭宽度相同；高度尺寸根据进行实验的切割时间确定，高度小，温度探头离热源切割区近，温度误差小；要保证所述中间晶锭及侧晶锭10的平面度和垂直度误差小于0.1毫米；侧晶锭10的长度等于第一中间晶锭3、第二中间晶锭8、第三中间晶锭9的长度和；

2）按照第一中间晶锭3的宽度和高度尺寸确定导热片6长和宽，长度尺寸要大于第一中间晶锭3的高度10-15毫米，宽度尺寸与中间晶锭相同，焊接固定；温度探头通过电线12接温度显示器13；

3）将第一中间晶锭3、第二中间晶锭8、第三中间晶锭9与导热片6位按位置摆好，导热片6紧紧夹在三个中间晶锭之间，压紧；同时两侧侧晶锭10从侧面用胶11与三个中间晶锭3、8、9粘结，直至固化；

4）温度探头7及导热片6上面露出部分一定厚度的胶11，使之与外界隔热；粘结树脂条4及工作台固定板5；

5）将工作台固定板5固定到多线切割机上，在导轮1上布好线网2，注意侧晶锭10与中间晶锭3、8、9结合面平行于线网2中线的方向，避开线网2上的线，防止线切入结合面处；

6）开始切割，切割区的温度在导热片6的作用下，将热量沿着导热片6传导，温度探头7探测出具体的温度。调整切割参数，观察不同条件下切割区温度变化；

7）切到线网2距离第二中间晶锭末端4-6毫米停止切割，防止将晶锭切透。

具体的实验表明，采用此发明装置能定量的获得多线切割切割区的温度分布情况，以利于采用实验的方式研究温度对翘曲度和总厚度差的影响关系，以达到优化切割参数提高切片质量的目的。

Claims (4)

1.一种多线切割切割区温度测量装置，包括多线切割机工作台固定板(5)，多线切割机加工时钢线形成的线网(2)以及温度探头(7)，其特征在于：所述多线切割切割区温度测量装置还包括一个或者多个温度显示器(13)，其中所述温度显示器(13)通过电线(12)与所述温度探头(7)相连，所述温度探头(7)固定在导热片(6)上，所述导热片(6)固定在第一中间晶锭(3)、第二中间晶锭(8)、第三中间晶锭(9)形成的结合面处，所述第一中间晶锭(3)、第二中间晶锭(8)、第三中间晶锭(9)通过胶(11)与侧晶锭(10)固定相连，所述侧晶锭(10)通过胶(11)与树脂条(4)固定相连，所述树脂条(4)通过胶(11)与工作台固定板(5)相连。

2.根据权利要求1所述的一种多线切割切割区温度测量装置，其特征在于：所述导热片(6)固定在第一中间晶锭(3)、第二中间晶锭(8)、第三中间晶锭(9)形成的结合面，采用导热性好的金属片，厚度0.05-1毫米之间。

3.根据权利要求1所述的一种多线切割切割区温度测量装置，其特征在于：所述侧晶锭(10)与第一中间晶锭(3)、第二中间晶锭(8)、第三中间晶锭(9)的结合面在安装到切割机上后平行于线网(2)中线的方向且不正对着线网(2)中的钢线。

4.根据权利要求1所述的一种多线切割切割区温度测量装置，其特征在于：所述导热片(6)和温度探头(7)固定后采用胶(11)覆盖导热片(6)外露部分，防止热量从导热片(6)向外导出热量影响测量精度。