CN108673767B - 一种单晶硅棒截断机 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种单晶硅棒截断机，属于单晶硅棒加工技术领域，其包括：工作台，所述工作台用于承托所述单晶硅棒；夹持单元，所述夹持单元用于对所述单晶硅棒进行夹持定位；调整单元，所述调整单元用于调整工作台的水平位置、高度位置以使位于工作台上的单晶硅棒的轴向与所述截断机锯片的切割方向垂直；以及控制单元，所述控制单元用于控制所述夹持单元和调整单元。本申请尤其适用于对不同尺寸、前后粗细不一致的单晶硅棒的切割加工。
Description
技术领域
本申请属于单晶硅棒加工技术领域，尤其涉及一种单晶硅棒截断机。
背景技术
生产单晶硅的方法通常是用直拉法或悬浮区熔法从熔体中生长出棒状单晶硅，单晶硅的截面为圆形。为了方便满足生产过程中硅片的外形、尺寸，需要截断单晶硅棒，单晶硅棒截断是生产半导体器件前期工序中不可缺少的一个步骤，目前，截断单晶硅的是切割单晶硅棒的专用设备——单晶截断机。
现有的单晶截断机一般包括底座、传动轴部件、刀具以及单晶硅棒夹具，其中，底座上设有用于放置单晶硅棒的工作台面，夹具设置在工作台面上。由于单晶棒粗细不均匀，目前所使用的工作台高度与角度不可调整，导致单晶棒在截断过程中与锯带不垂直，端面斜度超标。专利CN207190018U公开了一种单晶截断机工作台调节装置，其中所述的底座上焊接有固定块A，转轴A穿过固定块A，转轴A焊接在下层面板一端，所述的下层面板另一端焊接有固定块B，螺栓B穿过固定块B，所述的下层面板底部焊接有螺母，螺母上安装有螺栓A，螺栓A立在底座上，所述的下层面板上部焊接有转轴B，转轴B穿过上层面板，所述上层面板上焊接有用于盛装单晶硅棒的V型槽。所述工作台调节装置通过调节螺栓来调节水平高度与左右角度。这种调节方式存在的缺陷为：调节方式为手动调节，不仅费时费力，而且调节时完全凭借人眼来判断是否调节到位，误差较大。
此外，在现有技术的单晶硅棒切割的过程中，硅棒通常直接放置在用于盛装单晶硅棒的V型槽内，或者由操作工人力扳动卡具来固定，这种固定方式使得其切割的单晶硅棒具有缺陷。由于人力有限，不能将硅棒完全固定牢固，导致当金刚石锯条切割晶棒时，硅棒截断面会出现“波浪面，面不平”问题，影响了产品质量，降低了工作效率。
由此可见，现有技术有待于进一步的改进和提高。
发明内容
本申请为避免上述现有技术存在的不足之处，提供了一种单晶硅棒截断机，以完成不同规格尺寸的单晶硅棒截断过程中的固定，以及能够根据单晶硅棒的尺寸和实际应用场景调整截断机工作台的水平位置和高度位置。
本申请所采用的技术方案为：
一种单晶硅棒截断机，包括：工作台，所述工作台用于承托所述单晶硅棒；夹持单元，所述夹持单元用于对所述单晶硅棒进行夹持定位；调整单元，所述调整单元用于调整工作台的水平位置、高度位置以使位于工作台上的单晶硅棒的轴向与所述截断机锯片的切割方向垂直；以及控制单元，所述控制单元用于控制所述夹持单元和调整单元。
所述截断机还包括定位检测单元，所述定位检测单元用于检测单晶硅棒的轴向与所述截断机锯片的切割方向之间的倾角；所述定位检测单元与所述控制单元通信连接。
所述调整单元包括：工作台升降调整机构，所述工作台升降调整机构设置在所述工作台前部和/或后部的下方，其用于驱动所述工作台升降；以及工作台水平移位调整机构，所述工作台水平移位调整机构设置在所述工作台前部和/或后部的一侧，并与所述工作台的前部和/或后部的一侧相连，其用于驱动所述工作台的水平移位。
所述调整单元还包括：旋转轴，所述旋转轴设置在所述工作台的中部，所述旋转轴的轴向与所述工作台的宽度方向平行，所述工作台升降时，工作台能够绕所述旋转轴旋转；旋转块，所述旋转块设置在所述旋转轴的下方，所述旋转轴与所述旋转块转动连接；支撑座，所述支撑座用于支撑所述旋转块，所述工作台水平移位时，工作台连同所述旋转块一起能够绕竖直方向旋转。
所述夹持单元包括两根夹持臂，两根夹持臂位于所述工作台的两侧，并与所述工作台配合形成用于容纳单晶硅棒的倒置的梯形槽。
所述夹持单元还包括夹持臂驱动机构，所述夹持臂驱动机构用于驱动两根所述夹持臂运动，以夹持或松开位于所述梯形槽内的单晶硅棒。
所述截断机还包括压持单元，所述压持单元位于工作台的上方，所述压持单元用于对所述单晶硅棒进行压持定位。
所述压持单元包括：压持块，压持块的底部设置有压板，所述压板的截面呈弧形；以及压持块升降驱动机构，所述压持块升降驱动机构用于带动所述压持块做升降运动，以压持所述单晶硅棒或从所述单晶硅棒的顶端脱离。
所述压持块有多个，且多个所述压持块沿所述工作台的长度方向布置，相对应的，所述压持单元配置为具有与所述压持块数量相同的压持块升降驱动机构。
由于采用了上述技术方案，本申请所取得的有益效果为：
1、本申请能够通过所述调整单元来自动调整工作台的水平高度和左右角度，以确保不同尺寸的单晶硅棒的轴向均能与截断机锯片的切割方向相垂直，保证了单晶硅棒切割端面的切割质量。而且，本申请中的调整方式实现了自动化操作，节省了人力，调整效率也大大提高。
2、本申请能够通过所述夹持单元和压持单元将单晶硅棒的固定牢固，避免了截断机在切割单晶硅棒时，因单晶硅棒不稳固所造成的“波浪面不平”的问题，操作方便，省时省力，在提高了单晶硅棒的切割质量的同时，提高了切割效率。
3、本申请尤其适用于对不同尺寸的单晶硅棒进行切割加工。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本申请实施例1的主视示意图。
图2为本申请实施例1的侧视示意图。
图3为本申请中所述压持块和压板的结构示意图。
图4为本申请实施例2的主视示意图。
图5为本申请实施例2的侧视示意图。
其中，
1、工作台 2、旋转轴 3、旋转快 4、支撑座 5、工作台升降调整机构 6、工作台水平移位调整机构 7、单晶硅棒 8、夹持臂 9、夹持臂驱动机构 10、压持块 11、压板 12、压持块升降驱动机构
具体实施方式
为了更清楚的阐释本申请的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
另外，在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
实施例1：
如图1至图3所示，一种单晶硅棒截断机，包括工作台1，所述工作台1用于承托所述单晶硅棒7。所述截断机还包括控制单元。
所述截断机还包括定位检测单元，所述定位检测单元用于检测单晶硅棒7的轴向与所述截断机锯片的切割方向之间的倾角，其中图1中的箭头方向示意了所述截断机锯片的切割方向。优选的，所述定位检测单元为双轴倾角传感器，所述双轴倾角传感器设置在所述工作台1上且能够与所述单晶硅棒7接触的位置。所述双轴倾角传感器与所述控制单元通信连接。
所述截断机还包括调整单元，所述调整单元用于调整工作台1的水平位置、高度位置以使位于工作台1上的单晶硅棒7的轴向与所述截断机锯片的切割方向垂直。
所述调整单元包括工作台升降调整机构5，所述工作台升降调整机构5设置在所述工作台1前部或后部的下方，其用于驱动所述工作台1升降。
所述工作台升降调整机构5的结构形式有多种，只要能够带动所述工作台1升降即可，例如，可以是液压缸或气缸，在本实施例中，所述液压缸或气缸驱动设置在工作台的前部或后部的下方，用于驱动工作台一侧升降。此外，在本实施例中，所述工作台升降调整机构5同时也对所述工作台1起到部分支撑的作用，可以在所述液压缸或气缸的活塞杆端部设置一个支撑块，以加大与所述工作台1底部的接触面积。
所述调整单元还包括旋转轴2，所述旋转轴2设置在所述工作台1的中部，所述旋转轴2的轴向与所述工作台1的宽度方向平行，所述工作台1升降时，工作台1能够绕所述旋转轴2旋转。在本实施例中，所述工作台1与所述旋转轴2共同配合形成一个类似于跷跷板的结构，通过单侧的工作台升降调整机构5调整工作台1升降，工作台1的前部升时后侧下降、前侧降时后侧上升。
所述调整单元还包括工作台水平移位调整机构6，所述工作台水平移位调整机构6设置在所述工作台1前部或后部的一侧，并与所述工作台1的前部或后部的一侧相连，其用于驱动所述工作台1的水平移位。
所述工作台水平移位调整机构6的结构形式有多种，只要能够带动所述工作台1移位即可，例如，可以是液压缸或气缸，在本实施例中，所述液压缸或气缸驱动设置在工作台1的前部或后部的一侧(所述“一侧”指的是工作台的左侧或右侧)，所述液压缸或气缸的活塞杆与工作台的一侧相连，用于驱动工作台的水平移位。
所述调整单元还包括旋转块3，所述旋转块3设置在所述旋转轴2的下方，所述旋转轴2与所述旋转块3转动连接；支撑座4，所述支撑座4用于支撑所述旋转块3，所述工作台1水平移位时，工作台1连同所述旋转块3一起能够绕竖直方向旋转，从而实现了工作台1左右角度的调整。
本申请通过所述双轴倾角传感器实时检测工作台1上所述单晶硅棒7的轴向与截断机锯片的切割方向之间的夹角，当检测到两者的夹角为90°时，所述控制单元控制所述工作台升降调整机构5和工作台水平移位调整机构6停止相应的驱动动作，以实现工作台1水平高度和左右角度的调整，通过调节工作台1的位置，实现对所述单晶硅棒7的轴线方向在空间内的调整，使所述单晶硅棒7的轴线方向与截断机锯片的切割方向相垂直，保证切割端面的平整性。
所述截断机还包括夹持单元，所述夹持单元用于对所述单晶硅棒7进行夹持定位。所述夹持单元包括两根夹持臂8，两根夹持臂8位于所述工作台1的两侧，并与所述工作台1配合形成用于容纳单晶硅棒7的倒置的梯形槽。
所述夹持单元还包括夹持臂驱动机构9，所述夹持臂驱动机构9用于驱动两根所述夹持臂8运动，以夹持或松开位于所述梯形槽内的单晶硅棒7。所述夹持臂驱动机构9的结构形式有多种，只要能够带动所述夹持臂8运动即可，例如，可以是液压缸或气缸，所述液压缸或气缸的活塞杆与所述夹持臂8相连，通过所述控制单元控制所述液压缸或气缸活塞杆的伸缩行程。
如图1至图3所示，所述截断机还包括压持单元，所述压持单元位于工作台1的上方，所述压持单元用于对所述单晶硅棒7进行压持定位。
所述压持单元包括：压持块10，压持块10的底部设置有压板11，所述压板11的截面呈弧形；以及压持块升降驱动机构12，所述压持块升降驱动机构12用于带动所述压持块10做升降运动，以压持所述单晶硅棒7或从所述单晶硅棒7的顶端脱离。
在本实施例中，所述压持块10有多个，且多个所述压持块10沿所述工作台1的长度方向布置，相对应的，所述压持单元配置为具有与所述压持块10数量相同的压持块升降驱动机构12。
为了使所述压板11能够兼容更多尺寸的单晶硅棒，可将所述压板11的曲率半径设置为较大尺寸，例如，可以设置成与经常需要切割的单晶硅棒中硅棒尺寸最大的相适配的半径尺寸。
所述压持块升降驱动机构12的结构形式有多种，只要能够带动所述压持块10做升降运动即可。例如，可以是液压缸或气缸，所述液压缸或气缸的活塞杆与所述压持块10相连，通过所述控制单元控制所述液压缸或气缸活塞杆的伸缩行程。又如，可以是电机与滚珠丝杠副相配合的形式，滚珠丝杠副包括滚珠丝杠及与所述滚珠丝杠相适配的丝杠螺母，将所述丝杠螺母通过连接件与所述压持块10相连，电机带动滚珠丝杠旋转，并通过所述丝杠螺母及连接件带动所述压持块10升降。
实施例2：
本实施例与实施例1的结构和原理基本相同，不同的地方在于：
如图4和图5所示，在本实施例中，所述工作台升降调整机构5有两个，其分别设置在所述工作台1前部和后部的下方，所述工作台水平移位调整机构6有两个，其分别设置在所述工作台1前部和后部的一侧(所述“一侧”指的是工作台的左侧或右侧)，从而实现更为快速的调节。
本申请中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (7)
1.一种单晶硅棒截断机，其特征在于，包括：
工作台，所述工作台用于承托所述单晶硅棒；
夹持单元，所述夹持单元用于对所述单晶硅棒进行夹持定位；
调整单元，所述调整单元用于调整工作台的水平位置、高度位置以使位于工作台上的单晶硅棒的轴向与所述截断机锯片的切割方向垂直；所述调整单元包括：工作台升降调整机构，所述工作台升降调整机构设置在所述工作台前部和/或后部的下方，其用于驱动所述工作台升降；以及工作台水平移位调整机构，所述工作台水平移位调整机构设置在所述工作台前部和/或后部的一侧，并与所述工作台的前部和/或后部的一侧相连，其用于驱动所述工作台的水平移位；所述调整单元还包括：旋转轴，所述旋转轴设置在所述工作台的中部，所述旋转轴的轴向与所述工作台的宽度方向平行，所述工作台升降时，工作台能够绕所述旋转轴旋转；旋转块，所述旋转块设置在所述旋转轴的下方，所述旋转轴与所述旋转块转动连接；以及支撑座，所述支撑座用于支撑所述旋转块，所述工作台水平移位时，工作台连同所述旋转块一起能够绕竖直方向旋转；以及
控制单元，所述控制单元用于控制所述夹持单元和调整单元。
2.根据权利要求1所述的一种单晶硅棒截断机，其特征在于，
所述截断机还包括定位检测单元，所述定位检测单元用于检测单晶硅棒的轴向与所述截断机锯片的切割方向之间的倾角；
所述定位检测单元与所述控制单元通信连接。
3.根据权利要求1所述的一种单晶硅棒截断机，其特征在于，
所述夹持单元包括两根夹持臂，两根夹持臂位于所述工作台的两侧，并与所述工作台配合形成用于容纳单晶硅棒的倒置的梯形槽。
4.根据权利要求3所述的一种单晶硅棒截断机，其特征在于，
所述夹持单元还包括夹持臂驱动机构，所述夹持臂驱动机构用于驱动两根所述夹持臂运动，以夹持或松开位于所述梯形槽内的单晶硅棒。
5.根据权利要求1所述的一种单晶硅棒截断机，其特征在于，
所述截断机还包括压持单元，所述压持单元位于工作台的上方，所述压持单元用于对所述单晶硅棒进行压持定位。
6.根据权利要求5所述的一种单晶硅棒截断机，其特征在于，所述压持单元包括：
压持块，压持块的底部设置有压板，所述压板的截面呈弧形；以及
压持块升降驱动机构，所述压持块升降驱动机构用于带动所述压持块做升降运动，以压持所述单晶硅棒或从所述单晶硅棒的顶端脱离。
7.根据权利要求6所述的一种单晶硅棒截断机，其特征在于，
所述压持块有多个，且多个所述压持块沿所述工作台的长度方向布置，相对应的，所述压持单元配置为具有与所述压持块数量相同的压持块升降驱动机构。
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