CN110202707B - 一种多线切割装置及其切削液供液组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多线切割装置及其切削液供液组件，包括设置在固定基板上的围板，围板为缓冲材料制作而成，且围板与固定基板构成一个顶端开口且底部密封的容纳切削液的容腔；位于容腔内部的固定基板上设置有用于固定待切割部件的辅助切割件，且当待切割部件固定至辅助切割件上时，围板的水平高度不低于待切割部件的水平高度；容腔内的切削液的液面淹没待切割部件。上述切削液供液组件的浸渍切割线的方式对切割线的冲击更小，线间距一直保持与转子槽的间距相同，大大提升了切割出的产品厚度的均匀性和平整性。此外，通过浸渍方式取代喷淋方式，使得切割线与切削液的接触更充分，可以附着更多的切削液，增加系统的切割能力，提高了切割速度。

Description

一种多线切割装置及其切削液供液组件

技术领域

本发明涉及半导体加工技术领域，尤其涉及一种多线切割装置及其切削液供液组件。

背景技术

在现代工业特别是半导体工业中，线切割是一种常见的用于低损耗切割的加工工艺，是进行脆硬材料(如半导体材料)切割的一种创新性工艺。线切割按照一次切割数分为单线切割和多线切割，多线切割一次性可以切割几百上千片。它不同于传统的刀锯片、砂轮片等切割方式，线切割技术与以上技术相比有损耗少、精度高、效率高等优点。

如图1和图2所示，目前的多线切割装置主要包括转子1、切割线2、切削液喷管3和固定基板6，其中，转子1的数量一般为三个，且轴心呈三角形分布，转子1上根据切割的间距需要而开设有转子槽，切割线2绕三个转子1缠绕在转子槽中，当然实际应用中，根据多线切割设备的类型不同，转子的数量也可以是布置成两个的形式，实际应用过程中可以根据实际需求进行选择；固定基板6用于固定支撑待切割部件，为了使得切割彻底，一般在固定基板上粘结有由缓冲材料制作而成的辅助切割件5，待切割部件4根据切割的方向需求粘结固定在辅助切割件5上。切割时，转子1转动带动缠绕在转子上的切割线2运动。通过固定基板6带动待切割部件4上移或者转子1带着切割线2下移，让切割线2磨削待切割部件4，直到切割线2磨削到辅助切割件5时，则待切割部件4完全切断。在切割过程中，需要加入切削液(一般为药剂或者泥浆)来增加切削力并冷却切割线2。而切削液的供液方式主要采用从切削液喷管3中喷到切割线2上的方式，有的采用从上向下喷淋，有的采用从下向上喷淋，但仅仅是喷淋方式不同。切割时，需要保证切削液充分并且不间断的喷在切割线2上，一是附在切割线2上增加切割线2的切削力，达到快速切割的目的，另一个目的是对磨削导致的切割线2、被切割材料升温进行冷却。

该种切削液的供液方式，由于切削液喷淋到切割线表面时，受喷淋方向、力度及切削液自身重力影响，会对切割线施加额外的扰动冲击，并且无法保证所有切割线受到的扰动冲击均匀一致，因此，各个切割线的变形及相邻两个切割线之间的间距位置都会出现各不相同的现象。继而实际切割材料时，无法按照转子上转子槽的间距稳定的切割，导致切割出的产品不同片之间薄厚不均，同一片上不同位置厚度也会有偏差，平整度差。另外，切削液喷淋时，因为切割线间距一般均比切割线直径大得多，大部分切削液喷不到切割线上，切割线接触及附着到的切削液少，切割效率非常低。

综上所述，如何有效解决采用多线切割装置所加工出的产品的片厚的均匀性和平整性较差的问题，已成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种多线切割装置及其切削液供液组件，以解决采用常规多线切割装置所加工出的产品的片厚的均匀性和平整性较差的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种多线切割装置的切削液供液组件，包括设置在固定基板上的围板，所述围板为缓冲材料制作而成，且所述围板与所述固定基板构成一个顶端开口且底部密封的容纳切削液的容腔；

位于所述容腔内部的所述固定基板上设置有用于固定待切割部件的辅助切割件，且当所述待切割部件固定至所述辅助切割件上时，所述围板的水平高度不低于所述待切割部件的水平高度；

所述容腔内的切削液的液面淹没所述待切割部件。

优选地，位于所述容腔的底部的所述固定基板上设置有切削液供应孔，当多线切割装置的切割线执行切割操作时，所述围板上会形成切割缝隙，所述切削液供应孔的供液量能够始终保持从所述切割缝隙流出的切削液为平稳溢流状态。

优选地，所述平稳溢流状态为所述切削液的液面始终保持高于所述切割线2-3mm。

优选地，所述切削液供应孔的数量为多个，且在所述容腔的底部周向均匀布置。

优选地，所述围板的底部与所述固定基板的顶面密封连接。

优选地，所述围板沿所述固定基板的顶面边缘布置。

优选地，所述围板与所述固定基板之间通过密封胶连接固定。

优选地，所述围板的底部与所述固定基板的周向侧面密封连接。

优选地，所述缓冲材料为石墨。

相比于背景技术介绍内容，上述多线切割装置的切削液供液组件，包括设置在固定基板上的围板，围板为缓冲材料制作而成，且围板与固定基板构成一个顶端开口且底部密封的容纳切削液的容腔；位于容腔内部的固定基板上设置有用于固定待切割部件的辅助切割件，且当待切割部件固定至辅助切割件上时，围板的水平高度不低于待切割部件的水平高度；容腔内的切削液的液面淹没待切割部件。上述切削液供液组件在实际切割供液过程中，当对待切割部件进行切割时，切割线会在围板上形成切割缝隙，由于围板与固定基板所围成的容纳切削液的容腔内的切削液的液面淹没待切割部件，因此，随着切割线的切割，切削液会从切割缝隙处流走，但是能够保证切割线会始终浸渍在切削液当中。相比于将切削液喷淋到切割线的方式，上述切削液供液组件的浸渍切割线的方式对切割线的冲击更小，切割线可以在更稳定的状态下进行切割，线间距一直保持与转子槽的间距相同，大大提升了切割出的产品厚度的均匀性和平整性。此外，通过浸渍方式取代喷淋方式，使得切割线与切削液的接触更充分，可以附着更多的切削液，增加系统的切割能力，提高了切割速度。

另外，本发明还提供了一种多线切割装置，包括切削液供液组件，该切削液供液组件为上述任一方案所描述的切削液供液组件。由于上述切削液供液组件具有上述技术效果，因此，具有上述切削液供液组件的多线切割装置也应具有相应的技术效果，在此不再赘述。

附图说明

图1为传统的多线切割装置的主视结构示意图；

图2为传统的多线切割装置的左视结构示意图；

图3为本发明实施例提供的多线切割装置的原理结构示意图。

上图1-图3中，

转子1、切割线2、切削液喷管3、待切割部件4、辅助切割件5、固定基板6、围板7、切削液供应孔8。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种多线切割装置及其切削液供液组件，以解决采用常规多线切割装置所加工出的产品的片厚的均匀性和平整性较差的问题。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明提供的技术方案，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图3所示，本发明实施例提供的一种多线切割装置的切削液供液组件，包括设置在固定基板6上的围板7，围板7为缓冲材料制作而成，且围板7与固定基板6构成一个顶端开口且底部密封的容纳切削液的容腔；位于容腔内部的固定基板6上设置有用于固定待切割部件4的辅助切割件5，且当待切割部件4固定至辅助切割件5上时，围板7的水平高度不低于待切割部件4的水平高度；容腔内的切削液的液面淹没待切割部件4。

上述切削液供液组件在实际切割供液过程中，当对待切割部件进行切割时，切割线会在围板上形成切割缝隙，由于围板与固定基板所围成的容纳切削液的容腔内的切削液的液面淹没待切割部件，因此，随着切割线的切割，切削液会从切割缝隙处流走，但是能够保证切割线会始终浸渍在切削液当中。相比于将切削液喷淋到切割线的方式，上述切削液供液组件的浸渍切割线的方式对切割线的冲击更小，切割线可以在更稳定的状态下进行切割，线间距一直保持与转子槽的间距相同，大大提升了切割出的产品厚度的均匀性和平整性。此外，通过浸渍方式取代喷淋方式，使得切割线与切削液的接触更充分，可以附着更多的切削液，增加系统的切割能力，提高了切割速度。

在一些具体的实施方案中，为了保证切割线的上下均能充分浸渍切削液，在位于容腔的底部的固定基板6上设置有切削液供应孔8，当多线切割装置的切割线2执行切割操作时，围板7上会形成切割缝隙，切削液供应孔8的供液量能够始终保持从切割缝隙流出的切削液为平稳溢流状态。通过上述切削液供应孔的设置，使得切割缝隙流出的切削液能够保持平稳溢流状态，继而切割线能够保持始终被切削液浸没，更有利于充分冷却切割线和增强切割线的切割力。这里需要说明的是，本领域技术人员都应该能够理解的是，切削液供应孔为了能够实现顺畅的供应切削液，切削液供应孔与辅助切割件之间应该是相互避让，互不影响的布置。

进一步的实施方案中，上述平稳溢流状态一般优选为切削液的液面始终保持高于切割线2-3mm的溢流位置。因为经过多次试验验证发现保持在该溢流位置效果最佳，切削液对切割线的扰动最小，更有利于增强切割精度。

这里需要说明的是，上述切削液供应孔的数量一般优选为多个，且在容腔的底部周向均匀布置。通过多个均匀布置的切削液供应孔，使得溢流更加平稳，更加有利于减小切削液对切割线的扰动。当然可理解的是，上述切削液供应孔的数量也可以为一个，只不过选择多个均匀布置的方式效果更好而已。

另外需要说明的是，上述围板7的底部与固定基板6之间可以是在固定基板的顶面密封连接，也可以是围板7的底部与固定基板6的周向侧面密封连接，实际应用过程中可以根据实际需求和布置的便捷性进行选择。

此外，当围板7的底部与固定基板6的顶面密封连接时，围板7优选沿固定基板6的顶面边缘布置。这样布置能够充分利用固定基板的面积，使得相同尺寸的固定基板所适用的待切割部件的尺寸达到更大化。

还需要说明的是，围板7与固定基板6之间的密封连接固定，可以是通过密封胶连接固定，也可以是采用本领域技术人员常用的其他密封连接方式。

除此之外，需要说明的是，上述缓冲材料一般优选为便于被切割的材料，比如石墨等。

另外，本发明还提供了一种多线切割装置，包括切削液供液组件，该切削液供液组件为上述任一方案所描述的切削液供液组件。由于上述切削液供液组件具有上述技术效果，因此，具有上述切削液供液组件的多线切割装置也应具有相应的技术效果，在此不再赘述。

为了本领域技术人员更好的理解本发明提供的切削液供液组件，下面结合具体应用过程中的实际操作步骤进行说明：

1)准备固定基板，在固定基板上合适区域钻孔以形成切削液供应孔；

2)将缓冲材料制作而成的辅助切割件粘接在固定基板上的中间位置，当然需要避开固定基板上的打孔位置；将待切割部件按照所需的切割方向粘接在辅助切割件上；

3)用缓冲材料制作四块可以组成一个长方形围板的料块，一般要求组成的长方形围板长宽稍小于固定基板，高度稍高于粘好的待切割部件的高度。将四块材料粘接在固定基板的顶面的四周，形成一个包围住待切割部件的容腔。使用粘接胶补好缝隙，并将粘接处棱角打磨光滑；

4)将固定基板连同其上粘接好的待切割部件与围板装入多线切割机中。在固定基板的打孔位置接上切削液供应管路；开启切削液供应，将缓冲材料制作而成的围板所围成的容腔充满切削液，把待切割部件浸没。调整切削液流量保证容腔内切削液处于缓慢且平稳溢流状态；

5)开启切割程序，根据粘接情况调整切割时间，等待切割程序完成；

6)切割完成后停机，将切割线剪断抽出，并把切成薄片的缓冲材料掰除，然后将固定基板连同上面的材料冲洗干净，按照正常下片工艺下片，就可以得到拥有厚度分布均匀，平整度好的产品。

为了更具体的说明切削液供液组件的使用方法，下面结合针对切割两种不同材料的部件进行举例说明：

实施例1

以切割直径100mm、长度250mm的砷化镓晶棒为例：

1)使用长*宽为300mm*200mm的不锈钢固定基板，避开不锈钢基板的中间和外围区域打孔，孔径30mm，对称均匀分布在不锈钢基板上。

2)在基板中间用胶粘接长*宽*高为250mm*50mm*20mm的石墨条作为缓冲层，将待切割砷化镓晶棒对齐粘到石墨条上。

3)用石墨材料加工四块板，尺寸(长*宽*高)分别为280mm*20mm*125mm两块，140mm*10mm*125mm两块。用4块石墨板以不锈钢基板为底座、砷化镓晶棒为中心粘成一个容腔。粘接石墨板不可遮挡不锈钢基板上的开槽。使用胶将板间粘接严密，用砂纸将粘好的容腔四周尖锐部分打磨光滑。

4)把不锈钢基板和粘在其上面的部分放入多线切割机工作台上，按照正常装载方式固定。然后将供应切削液的软管接入不锈钢基座的打孔位置。打开切削液，设置流量6L/min供应到容腔内充满切削液并平稳缓慢溢流。

5)调整工作台的位置，到切削液液面与切割线(钢线)间距2-3mm，设置切割速度0.2mm/min，切割时间540min(9h)，关上设备挡泥板，开启切割程序进行切割。

6)切割完成后，关闭切削液供应，打开设备挡泥板，用刀将钢线割断，把钢线切割了的容腔侧壁石墨掰除。将不锈钢基座拆下放入清洗槽，用煤油将切削液清洗干净，然后用刀从砷化镓晶体下方粘的石墨处割片，将砷化镓片取下，然后泡酸让片上粘的石墨脱落。晶片测量厚度，厚度均匀，用WCM检测平整度≤8um。

实施例2

以切割直径150mm、长度200mm的锗晶棒为例：

1)使用长*宽为300mm*200mm的不锈钢固定基板，避开不锈钢基板的中间和外围区域打孔，孔径30mm，对称均匀分布在不锈钢基板上。

2)在基板中间用胶粘接长*宽*高为250mm*50mm*20mm的石墨条作为缓冲层，将待切割锗晶棒对齐粘到石墨条上。

3)用石墨材料加工四块板，尺寸(长*宽*高)分别为280mm*20mm*175mm两块，140mm*10mm*175mm两块。用4块石墨板以不锈钢基板为底座、砷化镓晶棒为中心粘成一个容腔。粘接石墨板不可遮挡不锈钢基板上的开槽。使用胶将板间粘接严密，用砂纸将粘好的容腔四周尖锐部分打磨光滑。

4)把不锈钢基板和粘在其上面的部分放入多线切割机工作台上，按照正常装载方式固定。然后将供应切削液的软管接入不锈钢基座的打孔位置。打开切削液，设置流量6L/min供应到容腔内充满切削液并平稳缓慢溢流。

5)调整工作台的位置，到切削液液面与切割线(钢线)间距2-3mm，设置切割速度0.15mm/min，切割时间1100min(18h20min)，关上设备挡泥板，开启切割程序进行切割。

6)切割完成后，关闭切削液供应，打开设备挡泥板，用刀将钢线割断，把钢线切割了的容腔侧壁石墨掰除。将不锈钢基座拆下放入清洗槽，用煤油将切削液清洗干净，然后用刀从锗晶体下方粘的石墨处割片，将锗片取下，然后泡酸让片上粘的石墨脱落。晶片测量厚度，厚度均匀，用WCM检测平整度≤12um。

以上对本发明所提供的多线切割装置及其切削液供液组件进行了详细介绍。需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种多线切割装置的切削液供液组件，其特征在于，包括设置在固定基板(6)上的围板(7)，所述围板(7)为便于被切割的缓冲材料制作而成，且所述围板(7)与所述固定基板(6)构成一个顶端开口且底部密封的容纳切削液的容腔；

位于所述容腔内部的所述固定基板(6)上设置有用于固定待切割部件(4)的辅助切割件(5)，且当所述待切割部件(4)固定至所述辅助切割件(5)上时，所述围板(7)的水平高度不低于所述待切割部件(4)的水平高度；

所述容腔内的切削液的液面淹没所述待切割部件(4)；

位于所述容腔的底部的所述固定基板(6)上设置有切削液供应孔(8)，当多线切割装置的切割线(2)执行切割操作时，所述围板(7)上会形成切割缝隙，所述切削液供应孔(8)的供液量能够始终保持从所述切割缝隙流出的切削液为平稳溢流状态。

2.如权利要求1所述的多线切割装置的切削液供液组件，其特征在于，所述平稳溢流状态为所述切削液的液面始终保持高于所述切割线(2)2-3mm。

3.如权利要求1所述的多线切割装置的切削液供液组件，其特征在于，所述切削液供应孔的数量为多个，且在所述容腔的底部周向均匀布置。

4.如权利要求1所述的多线切割装置的切削液供液组件，其特征在于，所述围板(7)的底部与所述固定基板(6)的顶面密封连接。

5.如权利要求4所述的多线切割装置的切削液供液组件，其特征在于，所述围板(7)沿所述固定基板(6)的顶面边缘布置。

6.如权利要求5所述的多线切割装置的切削液供液组件，其特征在于，所述围板(7)与所述固定基板(6)之间通过密封胶连接固定。

7.如权利要求1所述的多线切割装置的切削液供液组件，其特征在于，所述围板(7)的底部与所述固定基板(6)的周向侧面密封连接。

8.如权利要求1-7中任一项所述的多线切割装置的切削液供液组件，其特征在于，所述缓冲材料为石墨。

9.一种多线切割装置，包括切削液供液组件，其特征在于，所述切削液供液组件为如权利要求1-8中任一项所述的切削液供液组件。

Images