CN110539413A - 一种金刚石单线电火花复合加工方法与装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种金刚石单线电火花复合加工方法与装置，包括线辊驱动电机，所述线辊驱动电机的一端设置有线辊。本发明通过设置的脉冲电源、正极进电线、负极进电线与进电电刷，将传统电火花放电加工与金刚石线切割技术相结合实现电火花金刚石线复合加工半导体晶硅，针对金刚线切割加工半导体等晶硅的加工表面微裂纹、划痕等表面缺陷问题，在金刚线单线切割的基础上加入电火花放电加工实现加工表面的提升，为其在半导体行业的推广应用提供帮助，且电火花金刚石线复合加工半导体晶硅，电火花放电加工产生的加工表面的凹坑有利于降低后续制绒工序的工作强度，甚至进一步实现金刚石多线切割机晶硅切片的晶元制绒一体化。

Description

一种金刚石单线电火花复合加工方法与装置
技术领域
本发明涉及复合加工技术领域，具体为一种金刚石单线电火花复合加工方法与装置。
背景技术
金刚石线切割机采用金刚石线单向循环或往复循环运动的方式，使金刚石线与被切割物件间形成相对的磨削运动，从而实现切割的目的。
金刚石线切割机可对众多材料进行切割，其中，就包含有半导体晶体硅，半导体晶体硅在常温下导电性能介于导体与绝缘体之间，单晶硅是一种重要的半导体材料，用于制造大功率晶体管、整流器、太阳能电池等，然而，在实际使用中，金刚线切割加工半导体等晶硅材料，其晶硅材料加工表面容易出现微裂纹、划痕等表面缺陷问题，且加工效率较低，成本较高，不利于人们的使用，为此，我们提出一种金刚石单线电火花复合加工方法与装置。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种金刚石单线电火花复合加工方法与装置，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种金刚石单线电火花复合加工方法与装置，包括线辊驱动电机，所述线辊驱动电机的一端设置有线辊，所述线辊的前端设置有脉冲电源，所述线辊的下端设置有切割头架，所述线辊的外表面设置有金刚线，所述切割头架的下端设置有硅棒，所述硅棒的下端设置有棒料夹具。
优选的，所述切割头架的一侧设置有一号张力轮，所述切割头架的另一侧设置有二号张力轮，所述硅棒的一侧设置有一号切割轮，所述硅棒的另一侧设置有二号切割轮，所述金刚线串联线辊、一号张力轮、二号张力轮、一号切割轮与二号切割轮。
优选的，所述棒料夹具的数量为两组，所述两组棒料夹具之间的缝隙与硅棒的下端外表面对位，所述金刚线穿过缝隙连接一号切割轮与二号切割轮。
优选的，所述脉冲电源的后端外表面设置有负极进电线，所述负极进电线与金刚线之间设置有进电电刷，所述脉冲电源的下端外表面设置有正极进电线，所述正极进电线的一端外表面通过进电金属与硅棒的前端外表面固定连接。
优选的，所述线辊驱动电机的前端外表面设置有转轴，所述线辊的后端外表面与转轴固定连接。
优选的，所述一号张力轮与二号张力轮的规格相同，所述一号切割轮与二号切割轮的规格相同。
优选的，所述棒料夹具的顶部形状为“V”形。
优选的，包括以下步骤：
(S1)硅棒放置于棒料夹具的“V”形凹口区域，并夹持紧固；
(S2)金刚线以卷绕方式串联线辊、一号张力轮、二号张力轮、一号切割轮与二号切割轮，并且，金刚线穿过两组棒料夹具之间的缝隙，与硅棒的最低点贴合；
(S3)线辊驱动电机通电，提供动力源，带动金刚线往复运动；
(S4)脉冲电源通电，脉冲电源通过正极进电线为硅棒输出正电荷，脉冲电源通过负极进电线为进电电刷输出负电荷，进电电刷与金刚线连接，此时，金刚线附带负电荷，一号张力轮与二号张力轮为金刚线提供定位以及限位作用，金刚线的运动路径经过一号切割轮与二号切割轮且穿过两组棒料夹具之间的缝隙，对硅棒实现磨削切割，硅棒附带正电荷，金刚线附带负电荷，正负相吸，形成电火花，完成金刚石单线电火花复合加工。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、将传统电火花放电加工与金刚石线切割技术相结合实现电火花金刚石线复合加工半导体晶硅，针对金刚线切割加工半导体等晶硅的加工表面微裂纹、划痕等表面缺陷问题，在金刚线单线切割的基础上加入电火花放电加工实现加工表面的提升，为其在半导体行业的推广应用提供帮助。
2、为进一步降低切割的锯切力，将金刚线切片增加电火花加工方式辅助加工，达到宏观切削力减小的目的。
3、将传统电火花放电加工与金刚石线切割技术相结合实现电火花金刚石线复合加工半导体晶硅，电火花放电加工产生的加工表面的凹坑有利于降低后续制绒工序的工作强度，甚至进一步实现金刚石多线切割机晶硅切片后的晶元制绒一体化。
附图说明
图1为本发明的整体视意图；
图2为本发明电火花金刚石线单线复合加工示意图；
图中：1、线辊驱动电机；2、线辊；3、脉冲电源；4、切割头架；5、金刚线；6、硅棒；7、一号张力轮；8、一号切割轮；9、二号张力轮；10、二号切割轮；11、棒料夹具；12、进电电刷；13、正极进电线；14、负极进电线。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”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发明和简化描述，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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
(1)方法
一种晶体硅电火花金刚线复合切割方法，通过对单线锯金刚线切割设备增加电火花放电装置，将硅棒放置于单线锯金刚线切割工作台上，利用金刚线作为电火花放电加工用工具电极，实现加工过程中电火花放电加工与金刚线磨削加工的电火花磨削复合加工，旨在实现晶体硅片的高效高质量切割。
(2)结构
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种金刚石单线电火花复合加工方法与装置，由线辊驱动电机1、线辊2、脉冲电源3、切割头架4、金刚线5、硅棒6、一号张力轮7、一号切割轮8、二号张力轮9、二号切割轮10、棒料夹具11、进电电刷12、正极进电线13、负极进电线14组成，线辊驱动电机1提供动力，带动金刚线5往复运动，一号张力轮7与二号张力轮9为金刚线5提供定位以及限位作用，金刚线5的运动路径经过一号切割轮8与二号切割轮10且穿过两组棒料夹具11之间的缝隙，与硅棒6的最低点贴合，对硅棒6实现磨削，硅棒6通过正极进电线13与脉冲电源3的正极连接，进电电刷12与脉冲电源3的负极连接，脉冲电源3的负极通过进电电刷12输出至金刚线5，即金刚线5可实现放电加工方式，将传统电火花放电加工与金刚石线切割技术相结合实现电火花金刚石线复合加工半导体晶硅，针对金刚线5切割加工半导体等晶硅的加工表面微裂纹、划痕等表面缺陷问题，在金刚线5单线切割的基础上加入电火花放电加工，实现加工表面质量的提升，为其在半导体行业的推广应用提供帮助，金刚线5切片增加电火花加工方式辅助加工，达到宏观切削力减小的目的，并且，电火花放电加工产生的加工表面的凹坑有利于降低后续制绒工序的工作强度，甚至进一步实现金刚石多线切割机晶硅切片后的晶元制绒一体化。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种金刚石单线电火花复合加工装置，包括线辊驱动电机(1)，其特征在于：所述线辊驱动电机(1)的一端设置有线辊(2)，所述线辊(2)的前端设置有脉冲电源(3)，所述线辊(2)的下端设置有切割头架(4)，所述线辊(2)的外表面设置有金刚线(5)，所述切割头架(4)的下端设置有硅棒(6)，所述硅棒(6)的下端设置有棒料夹具(11)。
2.根据权利要求1所述的一种金刚石单线电火花复合加工装置，其特征在于：所述切割头架(4)的一侧设置有一号张力轮(7)，所述切割头架(4)的另一侧设置有二号张力轮(9)，所述硅棒(6)的一侧设置有一号切割轮(8)，所述硅棒(6)的另一侧设置有二号切割轮(10)，所述金刚线(5)串联线辊(2)、一号张力轮(7)、二号张力轮(9)、一号切割轮(8)与二号切割轮(10)。
3.根据权利要求1所述的一种金刚石单线电火花复合加工装置，其特征在于：所述棒料夹具(11)的数量为两组，所述两组棒料夹具(11)之间的缝隙与硅棒(6)的下端外表面对位，所述金刚线(5)穿过缝隙连接一号切割轮(8)与二号切割轮(10)。
4.根据权利要求1所述的一种金刚石单线电火花复合加工装置，其特征在于：所述脉冲电源(3)的后端外表面设置有负极进电线(14)，所述负极进电线(14)与金刚线(5)之间设置有进电电刷(12)，所述脉冲电源(3)的下端外表面设置有正极进电线(13)，所述正极进电线(13)的一端外表面与硅棒(6)的前端外表面通过进电金属固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种金刚石单线电火花复合加工装置，其特征在于：所述线辊驱动电机(1)的前端外表面设置有转轴，所述线辊(2)的后端外表面与转轴固定连接。
6.根据权利要求2所述的一种金刚石单线电火花复合加工装置，其特征在于：所述一号张力轮(7)与二号张力轮(9)的规格相同，所述一号切割轮(8)与二号切割轮(10)的规格相同。
7.根据权利要求1所述的一种金刚石单线电火花复合加工装置，其特征在于：所述棒料夹具(11)的顶部形状为“V”形。
8.一种金刚石单线电火花复合加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
(S1)硅棒(6)放置于棒料夹具(11)的“V”形凹口区域，并夹持紧固；
(S2)金刚线(5)以卷绕方式串联线辊(2)、一号张力轮(7)、二号张力轮(9)、一号切割轮(8)与二号切割轮(10)，并且，金刚线(5)穿过两组棒料夹具(11)之间的缝隙，与硅棒(6)的最低点贴合；
(S3)线辊驱动电机(1)通电，提供动力源，带动金刚线(5)往复运动；
(S4)脉冲电源(3)通电，脉冲电源(3)通过正极进电线(13)为硅棒(6)输出正电荷，脉冲电源(3)通过负极进电线(14)为进电电刷(12)输出负电荷，进电电刷(12)与金刚线(5)连接，此时，金刚线(5)附带负电荷，一号张力轮(7)与二号张力轮(9)为金刚线(5)提供定位以及限位作用，金刚线(5)的运动路径经过一号切割轮(8)与二号切割轮(10)且穿过两组棒料夹具(11)之间的缝隙，对硅棒(6)实现磨削切割，硅棒(6)附带正电荷，金刚线(5)附带负电荷，正负相吸，形成电火花，完成金刚石单线电火花复合加工。
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