CN113910477A - 一种金刚线切片机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种金刚线切片机，包括：依次设置的升降机构、工件板以及晶棒，夹紧螺杆，其中：夹紧螺杆包括螺杆及锁紧弹簧，锁紧弹簧套设于螺杆；工件板的下侧与晶棒相连接，工件板的上侧开设有倒T型槽；升降机构包括工作台，工作台包括底板，底板上设置有第一通孔，第一通孔开口于底板与工件板正对的表面上；螺杆穿过第一通孔与所述倒T型槽相卡接，夹紧螺杆、工作台与工件板固定为一体；锁紧弹簧位于底板的上侧，锁紧弹簧朝向底板的方向上处于压缩状态，锁紧弹簧向下的作用力施加在底板上，锁紧弹簧向上的反弹力带动螺杆穿过第一通孔上移，工件板与底板紧贴，与工件板相连的晶棒定位牢固，防止晶棒在切割过程中被左右移动，保证硅晶片的质量。

Description

一种金刚线切片机

技术领域

本发明涉及硅片加工技术领域，特别是涉及一种金刚线切片机。

背景技术

随着经济的发展、社会的进步、人们环保意识的提高，人们对能源提出越来越高的要求。现有电力能源的来源主要有四种，即火电、水电、核电和风力发电。火电需要燃烧煤、石油等化石燃料，化石燃料蕴藏量有限，正面临着枯竭的问题，并且燃烧化石燃料将排出二氧化碳和硫的氧化物，会导致温室效应和酸雨，恶化地球环境。水电容易受到受季节的影响。核电在正常情况下固然是干净的，但万一发生核泄漏，后果将不堪设想。风力发电作为一种清洁的可再生能源，风能储量大，是减少温室气体排放的有效途径，但风力发电容易产生噪声，还会影响鸟类生存。

在这种大环境下，相比火电、水电、风电、核电等，太阳能发电没有任何排放和噪声，应用技术成熟，安全可靠，因此，利用太阳能发电会逐渐成为主流的趋势。太阳能发电是指无需通过热过程直接将光能转变为电能的发电方式，它包括光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电。光伏发电是利用太阳能级半导体电子器件有效地吸收太阳光辐射能，并使之转变成电能的直接发电方式，是当今太阳光发电的主流。光伏发电系统主要由太阳能电池、蓄电池、控制器和逆变器组成，其中太阳能电池是光伏发电系统的关键部分，太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。太阳能电池主要有晶体硅电池，包括单晶硅电池、多晶硅电池两种，即晶硅(分为单晶和多晶)作为太阳能发电的主要材料，对单、多晶硅的利用主要是单、多晶硅片，切片过程所使用的设备为金刚线切片机。

金刚线切片机的原理在于：在钢线上镶嵌微小颗粒的金刚石，从而钢线具有了金刚石微型锯齿，将金刚线织成金刚线网，通过金刚线网的高速运动，对晶棒或晶块进行切割，工作效率高，切片效果好。

但现有的金刚线切片机对晶棒的定位不稳定，在使用的过程中使晶棒容易被金刚线网拉动造成切割出的硅片异常，降低了晶棒切片的精度和合格率。

发明内容

基于此，有必要针对晶棒定位不稳定造成晶棒切片的精度和合格率低的问题，提供一种金刚线切片机。

一种金刚线切片机，包括：依次设置的升降机构、工件板以及晶棒，夹紧螺杆，其中：

所述夹紧螺杆包括螺杆及锁紧弹簧，所述锁紧弹簧套设于所述螺杆；

所述工件板的下侧与所述晶棒相连接，所述工件板的上侧开设有倒T型槽；

所述升降机构包括工作台，所述工作台包括底板，所述底板上设置有第一通孔，所述第一通孔开口于所述底板与所述工件板正对的表面上；

所述螺杆穿过所述第一通孔与所述倒T型槽相卡接，所述夹紧螺杆、所述工作台与所述工件板固定为一体；

所述锁紧弹簧位于所述底板的上侧，所述锁紧弹簧朝向所述底板的方向上处于压缩状态。

上述金刚线切片机，晶棒与工件板下侧相连，螺杆穿过第一通孔与倒T型槽相卡接，可以方便地实现工件板与工作台的固定与分离，锁紧弹簧位于底板的上侧，锁紧弹簧朝向底板的方向上处于压缩状态，即锁紧弹簧向下的作用力施加在底板上，与此同时，锁紧弹簧向上的反弹力带动螺杆穿过第一通孔上移，使工件板的上表面与底板的下表面实现紧贴，从而使与工件板下侧相连的晶棒定位牢固，防止晶棒在切割过程中被左右移动，进而有利于保证硅晶片的加工精度和合格率。

在其中一个实施例中，所述夹紧螺杆还包括限位结构和锁紧螺帽，其中：

所述限位结构包括底壁，所述底壁上设有贯穿其壁厚的第二通孔；

所述螺杆依次穿过所述第二通孔、所述锁紧弹簧，并与所述锁紧螺帽配合，所述螺杆、所述限位结构、所述锁紧弹簧以及所述锁紧螺帽固定为一体，所述螺杆与所述第二通孔过渡配合；

所述底板的上表面与所述底壁相抵接，所述底壁远离所述工作台的一面与所述锁紧弹簧相抵接；

所述锁紧螺帽用于压缩所述锁紧弹簧。

在其中一个实施例中，所述锁紧弹簧的弹力至少为1000KG。

在其中一个实施例中，所述底板的下表面与所述工件板的上表面相匹配。

在其中一个实施例中，所述底板的下表面与所述工件板的上表面均为平面。

在其中一个实施例中，所述升降机构还包括工作室，所述工作室位于所述工作台背离所述工件板的一侧，所述工作室设有第三通孔，所述第三通孔开口于所述工作室正对所述夹紧螺杆的表面，所述第三通孔移动式地罩设于所述夹紧螺杆超出所述底板上表面的部分。

在其中一个实施例中，所述第三通孔内设有顶升气缸，所述顶升气缸上设置有压头，所述压头与所述螺杆的轴线重合，所述压头位于所述螺杆远离所述工作台的一端，且所述压头朝向所述螺杆方向移动。

在其中一个实施例中，所述工作台与驱动机构相连，所述工作台按设定工艺速度在竖直方向上移动。

在其中一个实施例中，所述金刚线切片机还包括金刚线网，所述金刚线网正对所述晶棒远离所述工件板的一端。

在其中一个实施例中，所述金刚线切片机还包括两个位于同一水平线的辊轮，且所述金刚线网缠绕在所述辊轮上，所述辊轮用于带动金刚线网移动。

附图说明

图1为本发明提供的一种金刚线切片机示意图；

图2为本发明提供的一种工件板；

图3为本发明提供的一种工作台；

图4为本发明提供的另一种金刚线切片示意图；

图5为图4中的一种夹紧螺杆示意图。

其中：

10、金刚线切片机；

100、晶棒；

200、工件板；210、倒T型槽；

300、升降机构；310、工作台；311、底板；3111、第一通孔；320、工作室；322、第三通孔；

400、夹紧螺杆；410、锁紧弹簧；420、螺杆；430、限位结构；431、套筒；432、底壁；440、锁紧螺帽；

500、顶升气缸；510、压头；

600、金刚线网；

700、辊轮；

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，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；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，除非另有明确的限定。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。

在本发明中，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。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

下面结合附图介绍本发明实施方式提供的技术方案。如图1、图2以及图3所示，本发明的一个实施方式提供了一种金刚线切片机10，应用于硅片加工技术领域，包括：依次设置的升降机构300、工件板200以及晶棒100，夹紧螺杆400，其中：

夹紧螺杆400包括螺杆420以及锁紧弹簧410，锁紧弹簧410套设于螺杆420；

工件板200的下侧与晶棒100相连接，工件板200的上侧开设有倒T型槽210，在具体设置时，晶棒100的上端、下端以及工件板200的下侧均为平面，从而保证晶棒100远离工件板200下侧的另一端与水平面平行；

升降机构300包括工作台310，工作台310包括底板311，底板311上设置有第一通孔3111，第一通孔3111开口于底板311与工件板200正对的表面上，在具体设置时，升降机构300设置在支架上并悬空于地面一定的高度，工作台310还包括与底板311相连接的两个侧壁，两个侧壁关于底板311对称设置，底板311与侧壁的连接可以是焊接、胶结、卡接以及一体成型，通常采用一体成型的方式，底板311与侧壁的成型方式可以是模压，也可以采用铸造成型的方式，底板311与侧壁的材质通常选用合金钢材，具有很高的静力强度、冲击韧性及较高的疲劳极限；

螺杆420穿过第一通孔3111与倒T型槽210相卡接，夹紧螺杆400、工作台310与工件板200固定为一体，在具体设置时，螺杆420的一端设有螺杆头，当带螺杆头的一端从底板311的上表面穿过第一通孔3111，螺杆杆体可以与第一通孔3111进行过渡配合，使螺杆杆体嵌入第一通孔3111内，此时，螺杆头的尺寸小于螺杆杆体；或者未设螺杆头的一端设有螺母，螺母能覆盖住锁紧弹簧410且位于锁紧弹簧410上，锁紧弹簧410位于底板311的上侧，从而当螺杆头从底板311的上表面穿过第一通孔3111时，螺杆420可与第一通孔3111间隙配合并悬于第一通孔3111内，需说明的是，倒T型槽210是为与螺杆头进行卡接，工件板200上槽的形状可以为其他形状，槽的形状与螺杆420头相匹配即可；

锁紧弹簧410位于底板311的上侧，锁紧弹簧410朝向底板311的方向上处于压缩状态，即锁紧弹簧410向下的作用力施加在底板311上，与此同时，锁紧弹簧410向上的反弹力带动螺杆420的杆体穿过第一通孔3111上移，使工件板200的上表面与底板311的下表面实现紧贴。

上述金刚线切片机10，晶棒100与工件板200下侧相连，螺杆420穿过第一通孔3111与倒T型槽210相卡接，可以方便地实现工件板200与工作台310的固定与分离，锁紧弹簧410位于底板311的上侧，锁紧弹簧410朝向底板311的方向上处于压缩状态，即锁紧弹簧410向下的作用力施加在底板311上，与此同时，锁紧弹簧410向上的反弹力带动螺杆420穿过第一通孔3111上移，使工件板200的上表面与底板311的下表面实现紧贴，从而使与工件板200下侧相连的晶棒100定位牢固，防止晶棒100在切割过程中被左右移动，进而有利于保证硅晶片的加工精度和合格率。

为了便捷地实现夹紧螺杆400、工作台310以及工件板200固定为一体以及锁紧弹簧410朝向底板311的方向上处于压缩状态，结合图2、图3、图4以及图5所示，本发明的一实施例提供了另一种金刚线切片机10，一种优选实施方式，夹紧螺杆400还包限位结构430和锁紧螺帽440，其中：

限位结构430包括底壁432，底壁432上设有贯穿其壁厚的第二通孔；

螺杆420依次穿过第二通孔、锁紧弹簧410，并与锁紧螺帽440配合，螺杆420、限位结构430、锁紧弹簧410以及锁紧螺帽440固定为一体，螺杆420与第二通孔过渡配合；

底板311的上表面与底壁432相抵接，底壁432远离工作台310的一面与锁紧弹簧410相抵接，从而可以保证螺杆420穿过第一通孔3111时，螺杆420悬置于第一通孔3111内，在具体设置时，限位结构430还包括套筒431，套筒431与底壁432远离锁紧弹簧410的一侧相连，套筒431的孔径与第二通孔的孔径一致，且套筒431孔径的轴线与第二通孔的轴线重合，套筒431位于第一通孔3111内，套筒431与第一通孔3111一般为间隙配合，套筒431使底壁432与工作台310上表面的抵接更牢固；

锁紧螺帽440用于压缩锁紧弹簧410，在具体设置时，锁紧螺帽440与螺杆420通过螺牙进行配合，向下旋转锁紧螺帽440，可使锁紧弹簧410朝向底板311方向处于压缩状态。

在螺杆420穿过第一通孔3111时：若螺杆420超出底板311下表面的长度可以与工件板200上表面倒T型槽210配合，则待螺杆420穿过第一通孔3111与倒T型槽210配合后，向下旋转锁紧螺帽440，让锁紧弹簧410朝向底板311方向处于压缩状态，弹簧向下的作用力施加在底壁432上，与此同时，弹簧向上的反弹力带动螺杆420穿过第二通孔上移，使被压缩的弹簧恢复一定的长度，直到锁紧弹簧410使工件板200的上表面与底板311的下表面实现紧贴，且锁紧弹簧410仍处于压缩状态，保证工件板200的上表面与底板311的下表面实现更加牢固的紧贴，然后停止旋转锁紧螺帽440；

若螺杆420超出底板311下表面的长度未能与工件板200上表面倒T型槽210配合，在螺杆420远离限位结构430的一端施加压力，此时螺杆420带动锁紧螺帽440一起朝向底板311方向运动，锁紧弹簧410处于压缩状态，螺杆420超出底板311下表面的长度变长，方便工件板200上表面的倒T型槽210与螺杆420露出底板311的部分进行卡接，使夹紧螺杆400、工作台310与工件板200固定为一体，此时撤离施加在螺杆420远离限位结构430一端的力，弹簧向下的作用力施加在底壁432上，与此同时，弹簧的反弹力带动螺杆420穿过第二通孔上移，使被压缩的弹簧恢复一定的长度，但仍处于压缩状态，使工件板200的上表面与底板311的下表面实现紧贴。

为了加强工件板200上表面与底板311下表面的紧贴，一种优选实施方式，锁紧弹簧410的弹力至少为1000KG，发明人经过研究发现，当锁紧弹簧410的弹力不小于1000KG，锁紧弹簧410的弹力可以为1000KG，1100KG、1200KG或是以上时，工件板200上表面与底板311下表面的紧贴力更强，与工件板200下侧相连的晶棒100在切割时更不容易被左右移动，提高了晶棒100切片的精度和合格率。

为了使晶棒100的定位牢固，一种优选实施方式，底板311的下表面与工件板200的上表面相匹配。在具体设置时，底板311下表面的形状可以为凸面，相应地，工件板200的上表面为与凸面相匹配的凹面，工件板200上表面的形状与底板311下表面的形状可以多样，工件板200上表面与底板311下表面两者能相匹配即可。

发明人经过研究发现，在现有技术中，工作台310与工件板200的配合通常是由工作台310的侧壁内表面与工件板200的斜面相配合，接触面积小，并且还会导致工件板200上平面与工件板200底板311的下平面留有1mm-2mm的间隙，随着使用时间增加，斜面有一定的磨损，导致晶棒100在切割的时候容易被左右晃动，从而切割出的硅片会出现异常。为了使晶棒100的定位牢固以及晶棒100进入切割时更加的平整，一种优选实施方式，底板311的下表面与工件板200的上表面均为平面，在具体设置时，底板311的上表面与下表面相平行。通过上述设置，一方面，底板311下表面与工件板200上表面的接触面积相比工作台310的侧壁内表面与工件板200的斜面进行配合时的接触面积增大，同时也增大了摩擦力，在进行晶棒100切割时，晶棒100不易被左右移动；另一方面，底板311的下表面与工件板200的上表面均为平面的配合较为方便地使与底板311下侧相连接的晶棒100在进入切割时更加平整，提高了晶棒100切片的精度和合格率。

为了较好地保护夹紧螺杆400，一种优选实施方式，升降机构300还包括工作室320，工作室320位于工作台310背离工件板200的一侧，工作室320设有第三通孔322，第三通孔322开口于工作室320正对夹紧螺杆400的表面，第三通孔322移动式地罩设于夹紧螺杆400超出底板311上表面的部分。在具体设置时，工作室320与电机相连，启动电机便可控制工作室320进行水平方向和竖直方向的移动，工作室320的移动带动第三通孔322的移动，当第三通孔322按需要移动并罩设于夹紧螺杆400超出底板311上表面的部分时，工作室320也与工作台310的上表面相抵接，通过上述设置，夹紧螺杆400可以置于第三通孔322内，对夹紧螺杆400有一定的保护作用。

为了较为方便地实现对夹紧螺杆400远离工件板200的一端施加压力，具体地，第三通孔322内设有顶升气缸500，顶升气缸500上设置有压头510，压头510与螺杆420的轴线重合，压头510位于螺杆420远离工作台310的一端，且压头510朝向螺杆420方向移动。在具体使用时，启动与工作室320相连的电机，使第三通孔322罩设于夹紧螺杆400超出底板311上表面的部分，此时，压头510与螺杆420没有相互的作用力，操作人员启动操作按钮，使顶升气缸500驱动压头510下移，压头510对夹紧螺杆400远离工件板200的一端施加压力，螺杆420带动锁紧螺帽440一起向下运动，螺杆420超出底板311下表面的长度变长，方便工件板200上表面的倒T型槽210与螺杆420进行卡接，卡接完成后，压头510可以通过操作按钮背离螺杆420运动。通过上述设置，较为方便地实现对夹紧螺杆400远离工件板200的一端施加压力。

为了实现晶棒100的上下移动，一种优选的方式，工作台310与驱动机构相连，工作台310按设定工艺速度在竖直方向上移动。通过上述设置，启动驱动机构，使工作台310按照设定的速度进行上下移动，又因为工作台310与工件板200通过螺杆420实现紧密连接，从而带动与工件板200下侧相连接的晶棒100按照设定的速度进行上下移动，使晶棒100移动到所需要的位置。

为了实现对晶棒100的切割，金刚线切片机10还包括金刚线网600，金刚线网600正对晶棒100远离工件板200的一端。在具体使用时，等到晶棒100按设定的速度进入到金刚线网600上，便可利用金刚线网600对于晶棒100进行切割。

为了保证晶棒100的切割质量，具体地，金刚线切片机10还包括两个位于同一水平线的辊轮700，且金刚线网600缠绕在辊轮700上，辊轮700用于带动金刚线网600移动。在具体设置时，两个辊轮700间隔设置，在具体使用时，辊轮700的转动带动辊轮700上的金刚线网600移动，两个辊轮700处于同一水平线保证了缠绕在辊轮700上的金刚线网600的平整，从而平整的切割晶棒100，有利于提高晶棒100切割的合格率。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种金刚线切片机，其特征在于，包括：依次设置的升降机构、工件板以及晶棒，夹紧螺杆，其中：

所述夹紧螺杆包括螺杆及锁紧弹簧，所述锁紧弹簧套设于所述螺杆；

所述工件板的下侧与所述晶棒相连接，所述工件板的上侧开设有倒T型槽；

所述升降机构包括工作台，所述工作台包括底板，所述底板上设置有第一通孔，所述第一通孔开口于所述底板与所述工件板正对的表面上；

所述螺杆穿过所述第一通孔与所述倒T型槽相卡接，所述夹紧螺杆、所述工作台与所述工件板固定为一体；

所述锁紧弹簧位于所述底板的上侧，所述锁紧弹簧朝向所述底板的方向上处于压缩状态。

2.根据权利要求1所述的金刚线切片机，其特征在于，所述夹紧螺杆还包括限位结构和锁紧螺帽，其中：

所述限位结构包括底壁，所述底壁上设有贯穿其壁厚的第二通孔；

所述螺杆依次穿过所述第二通孔、所述锁紧弹簧，并与所述锁紧螺帽配合，所述螺杆、所述限位结构、所述锁紧弹簧以及所述锁紧螺帽固定为一体，所述螺杆与所述第二通孔过渡配合；

所述底板的上表面与所述底壁相抵接，所述底壁远离所述工作台的一面与所述锁紧弹簧相抵接；

所述锁紧螺帽用于压缩所述锁紧弹簧。

3.根据权利要求1所述的金刚线切片机，其特征在于，所述锁紧弹簧的弹力至少为1000KG。

4.根据权利要求1-3任一项所述的金刚线切片机，其特征在于，所述底板的下表面与所述工件板的上表面相匹配。

5.根据权利要求1所述的金刚线切片机，其特征在于，所述底板的下表面与所述工件板的上表面均为平面。

6.根据权利要求1所述的金刚线切片机，其特征在于，所述升降机构还包括工作室，所述工作室位于所述工作台背离所述工件板的一侧，所述工作室设有第三通孔，所述第三通孔开口于所述工作室正对所述夹紧螺杆的表面，所述第三通孔移动式地罩设于所述夹紧螺杆超出所述底板上表面的部分。

7.根据权利要求6所述的金刚线切片机，其特征在于，所述第三通孔内设有顶升气缸，所述顶升气缸上设置有压头，所述压头与所述螺杆的轴线重合，所述压头位于所述螺杆远离所述工作台的一端，且所述压头朝向所述螺杆方向移动。

8.根据权利要求1所述的金刚线切片机，其特征在于，所述工作台与驱动机构相连，所述工作台按设定工艺速度在竖直方向上移动。

9.根据权利要求1所述的金刚线切片机，其特征在于，所述金刚线切片机还包括金刚线网，所述金刚线网正对所述晶棒远离所述工件板的一端。

10.根据权利要求9所述的金刚线切片机，其特征在于，所述金刚线切片机还包括两个位于同一水平线的辊轮，且所述金刚线网缠绕在所述辊轮上，所述辊轮用于带动金刚线网移动。

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