CN113927764B - 多线切割装置和多线切割方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多线切割装置，包括至少两个相对设置的切割导轮，缠绕于至少两个所述切割导轮的多条切割线，还包括静电产生结构，所述静电产生结构包括用于与多条所述切割线接触的接触部，以在切割过程中，与多条所述切割线之间摩擦产生静电。本发明还涉及一种多线切割方法。

Description

多线切割装置和多线切割方法

技术领域

本发明涉及多线切割技术领域，尤其涉及一种多线切割装置和多线切割方法。

背景技术

硅片加工技术主要有多线砂浆切割和内圆切割两种。多线切割相对于内圆切割来说，切割效率高，切割质量好，出片率高，因此应用比较广泛。多线切割是目前一种先进的切片加工技术，其原理是切割线通过一组槽轮形成具有不同间距的钢丝网，利用切割线的高速往复运动把磨料带入待切割材料加工区域进行研磨，而待切割工件通过工作台的升降实现垂直方向的进给，以此将工件同时切割成若干个所需尺寸形状的薄片。

在多线切割过程中，加工台缓慢下降，单晶硅棒与线接触进行切割，线以很高的速度进行往复运动对硅棒进行切割。目前，多线切割机一般使用的是单个放线轴，一开始放线轴上会缠绕400-1000公里的钢线，收线轴上无钢线，其具体的往复切割过程为，放线轴开始放线，收线轴收线，线的速度逐渐增加并达到设定切割速度后前进一段距离，然后开始减速至0；接着收线轴开始放线，放线轴开始收线，线的速度逐渐增加并达到设定切割速度后前进一段距离，然后减速至0；重复上述两个过程，直至晶棒切割结束，其中放线轴的前进距离要大于收线轴的前进距离，因此放线轴上的钢线逐渐减少，收线轴上的钢线逐渐增加，直至放线轴上的钢线使用完毕。

而钢线切割效率受到钢线的张力以及所使用砂浆的影响。一般的切割过程中，钢线张力保持恒定，所以直接决定硅片品质的是砂浆进入硅棒的多少，即钢线携带砂浆的能力。钢线的砂浆携带能力直接影响硅片的品质，而目前钢线携带砂浆主要依靠的是砂浆的黏度，但是砂浆黏度较高，会造成切割过程中温度较高，温度较高会造成硅片的品质恶化，因此砂浆黏度以及砂浆温度是需要进行取舍的。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种多线切割装置和多线切割方法，解决如何在多线切割过程中提高砂浆携带能力的问题。

为了达到上述目的，本发明实施例采用的技术方案是：一种多线切割装置，包括至少两个相对设置的切割导轮，缠绕于至少两个所述切割导轮的多条切割线，还包括静电产生结构，所述静电产生结构包括用于与多条所述切割线接触的接触部，以在切割过程中，与多条所述切割线之间摩擦产生静电。

可选的，所述切割导轮上沿其径向方向设置有多个线槽，所述静电产生结构包括条形主体，所述条形主体的一侧凸出设置有与多个所述线槽一一对应的多个所述接触部，所述接触部悬置于相应的所述线槽的一侧，并与缠绕于相应的所述线槽内的切割线接触。

可选的，还包括砂浆提供结构，至少一个所述切割导轮包括相对设置的第一导轮和第二导轮，所述静电产生结构和所述砂浆提供结构位于所述第一导轮的同侧，且从所述第一导轮到所述第二导轮的方向上，所述砂浆提供结构位于所述静电产生结构远离所述第二导轮的一侧。

可选的，还包括砂浆提供结构，至少一个所述切割导轮包括相对设置的第一导轮和第二导轮，在所述第一导轮的一侧和所述第二导轮的一侧均设置有所述砂浆提供结构和所述静电产生结构，且从所述第一导轮到所述第二导轮的方向上，两个所述砂浆提供结构位于两个所述静电产生结构之间。

可选的，所述接触部用于与所述切割线接触的接触面为球面。

可选的，所述接触部的材料为高分子聚合物聚二甲基硅氧烷和碳化硅的混合物。

可选的，所述高分子聚合物聚二甲基硅氧烷和所述碳化硅的比例为 20:1～5:1.

可选的，还包括晶棒固定结构，以及用于控制所述晶棒固定结构移动的控制结构，用于控制所述晶棒固定结构以预设速度带动晶棒向靠近所述切割线的方向运动。

本发明实施例还提供一种多线切割方法，采用上述的多线切割装置对晶棒进行切割，具体包括：

移动晶棒使得晶棒与切割线接触；

使得静电产生结构上的接触部与对应的切割线接触；

对切割线喷洒砂浆，并控制至少一个切割导轮带动切割线以预设速度往复运动，以对晶棒进行切割。

本发明的有益效果是：通过静电产生结构的设置，提高砂浆携带能力，提高钢线切割效率。

附图说明

图1表示相关技术中多线切割装置结构示意图；

图2表示本发明实施例中多线切割装置的部分结构示意图一；

图3表示本发明实施例中多线切割装置的部分结构示意图二；

图4表示图3的局部放大示意图；

图5表示用于制作静电产生结构的模具示意图一；

图6表示用于制作静电产生结构的模具示意图二。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

而钢线切割效率受到钢线的张力以及所使用砂浆的影响。一般的切割过程中，钢线张力保持恒定，所以直接决定硅片品质的是砂浆进入硅棒的多少，即钢线携带砂浆的能力。钢线的砂浆携带能力直接影响硅片的品质，而目前钢线携带砂浆主要依靠的是砂浆的黏度，但是砂浆黏度较高，会造成切割过程中温度较高，温度较高会造成硅片的品质恶化，因此砂浆黏度以及砂浆温度是需要进行取舍的。

参考图1-图6，针对上述问题，本实施例提供一种多线切割装置，包括至少两个相对设置的切割导轮400，缠绕于至少两个所述切割导轮400的多条切割线500，还包括静电产生结构200，所述静电产生结构200包括用于与多条所述切割线500接触的接触部202，以在切割过程中，与多条所述切割线500 之间摩擦产生静电。

静电产生结构200的设置，在切割过程中，与高速运转的切割线500产生摩擦，产生静电以吸附喷洒到切割线500上的砂浆，从而提高切割线500携带砂浆的能力，相比于传统技术，无需提高砂浆粘度(砂浆密度低则砂浆粘度低，砂浆密度高则砂浆粘度高)，则避免了由于砂浆粘度高造成的切割过程中温度高，以致于造成硅片品质恶化的问题，并且以常规的砂浆密度(常规的砂浆密度范围为1.30-1.80，其中砂浆密度为装满砂浆的砂浆罐中，砂浆质量与砂浆罐的体积的比值)，甚至采用低于常规砂浆密度的砂浆，即可提高砂浆携带能力，提高切割效率。

所述静电产生结构200的具体结构形式可以有多种，本实施例的一些实施方式中，所述切割导轮400上沿其径向方向设置有多个线槽，所述静电产生结构200包括条形主体201，所述条形主体201的一侧凸出设置有与多个所述线槽一一对应的多个所述接触部202，所述接触部202悬置于相应的所述线槽的一侧，并与缠绕于相应的所述线槽内的切割线500接触。

通过多个所述接触部202与多条切割线500之间摩擦产生静电，以提高砂浆携带能力，切割线500的移动是通过切割导轮400旋转带动的，所以一些实施方式中，多个所述接触部202相对于多条切割线500是静止不动的，即多个所述接触部202相对于所述切割导轮400是静止不动的，所述静电产生结构 200可以包括固定结构，以固定所述条形主体201，并保证所述接触部202与相应的切割线500接触。

在一些实施方式中，所述条形主体201通过其延伸方向的两端固定于相应的所述切割导轮400的径向方向的两个端面的中心，则所述切割导轮400旋转不会影响所述静电产生结构200。

示例性的，还包括砂浆提供结构300，至少一个所述切割导轮400包括相对设置的第一导轮和第二导轮，所述静电产生结构200和所述砂浆提供结构 300位于所述第一导轮的同侧，且从所述第一导轮到所述第二导轮的方向上，所述砂浆提供结构300位于所述静电产生结构200远离所述第二导轮的一侧。

采用上述方案，通过静电产生结构200与所述切割线500摩擦产生静电后，通过砂浆结构将砂浆喷洒于所述切割线500上产生静电的区域，有效的提供砂浆携带能力。

所述静电产生结构200可以仅设置于一个切割导轮400的一侧，也可以设置于多个切割导轮400的一侧，示例性的，还包括砂浆提供结构300，至少一个所述切割导轮400包括相对设置的第一导轮和第二导轮，在所述第一导轮的一侧和所述第二导轮的一侧均设置有所述砂浆提供结构300和所述静电产生结构200，且从所述第一导轮到所述第二导轮的方向上，两个所述砂浆提供结构300位于两个所述静电产生结构200之间，参考图2。

所述第一导轮为放线轮，所述第二导轮为收线轮，所述砂浆提供结构300 和所述静电产生结构200均设置于晶棒固定结构700和所述切割线500之间，并且，在放线轮和收线轮的相应的位置均设置有所述砂浆提供结构300和所述静电产生结构200，有效的提高砂浆携带能力，提高切割效率。

参考图4-图6，本实施例的一些实施方式中，所述接触部202用于与所述切割线500接触的接触面为球面。避免对切割线500的损伤，且避免使得切割线500的位置产生偏移。

本实施例的一些实施方式中，所述接触部202的材料为高分子聚合物聚二甲基硅氧烷和碳化硅的混合物。

示例性的，所述高分子聚合物聚二甲基硅氧烷和所述碳化硅的比例为 20:1～5:1。

所述静电产生结构200的具体的制作步骤如下：

取一定量的高分子聚合物聚二甲基硅氧烷和碳化硅(比例为20：1到5： 1)，混合均匀后倾倒至模具100(如图5和图6所示，图6为图5的侧视图) 中，并在一定温度(例如40-80℃)下加热固化。

固化后从模具上剥离出该装置，获得所述静电产生结构200。

本实施例中，多线切割装置还包括晶棒固定结构700，以及用于控制所述晶棒固定结构700移动的控制结构，用于控制所述晶棒固定结构700以预设速度带动晶棒600向靠近所述切割线500的方向运动。

本实施例中，多线切割装置还包括移动结构，用于控制所述静电产生结构 200沿着靠近或远离所述切割线500的方向移动，以调节所述接触部202与相应的所述切割线500之间的压力，以调节所述接触部202与切割线500摩擦产生的静电的特性，从而调节携带砂浆的能力。

本发明实施例还提供一种多线切割方法，采用上述的多线切割装置对晶棒进行切割，具体包括：

将晶棒固定与晶棒固定结构700上；

移动晶棒使得晶棒与切割线500接触；

使得静电产生结构200上的接触部202与对应的切割线500接触；

对切割线500喷洒砂浆，并控制至少一个切割导轮400带动切割线500 以预设速度往复运动，以对晶棒进行切割。

在切割过程中晶棒固定结构700带动晶棒600慢慢下降，下降速度为 0-0.5mm/min，切割导轮400带动切割线500(切割线500速度可以为 600-1200m/min)往复运动，并带入砂浆(砂浆流量可以为60-200L/min)对硅晶棒进行切割。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种多线切割装置，包括至少两个相对设置的切割导轮，缠绕于至少两个所述切割导轮的多条切割线，其特征在于，还包括静电产生结构，所述静电产生结构包括用于与多条所述切割线接触的接触部，以在切割过程中，与多条所述切割线之间摩擦产生静电；

所述切割导轮上沿其径向方向设置有多个线槽，所述静电产生结构包括条形主体，所述条形主体的一侧凸出设置有与多个所述线槽一一对应的多个所述接触部，所述接触部悬置于相应的所述线槽的一侧，并与缠绕于相应的所述线槽内的切割线接触；

多线切割装置还包括移动结构，用于控制所述静电产生结构沿着靠近或远离所述切割线的方向移动，以调节所述接触部与相应的所述切割线之间的压力，以调节所述接触部与切割线摩擦产生的静电的特性，从而调节携带砂浆的能力。

2.根据权利要求1所述的多线切割装置，其特征在于，还包括砂浆提供结构，至少一个所述切割导轮包括相对设置的第一导轮和第二导轮，所述静电产生结构和所述砂浆提供结构位于所述第一导轮的同侧，且从所述第一导轮到所述第二导轮的方向上，所述砂浆提供结构位于所述静电产生结构远离所述第二导轮的一侧。

3.根据权利要求1所述的多线切割装置，其特征在于，还包括砂浆提供结构，至少一个所述切割导轮包括相对设置的第一导轮和第二导轮，在所述第一导轮的一侧和所述第二导轮的一侧均设置有所述砂浆提供结构和所述静电产生结构，且从所述第一导轮到所述第二导轮的方向上，两个所述砂浆提供结构位于两个所述静电产生结构之间。

4.根据权利要求1所述的多线切割装置，其特征在于，所述接触部用于与所述切割线接触的接触面为球面。

5.根据权利要求1所述的多线切割装置，其特征在于，所述接触部的材料为高分子聚合物聚二甲基硅氧烷和碳化硅的混合物。

6.根据权利要求5所述的多线切割装置，其特征在于，所述高分子聚合物聚二甲基硅氧烷和所述碳化硅的比例为20:1～5:1。

7.根据权利要求1所述的多线切割装置，其特征在于，还包括晶棒固定结构，以及用于控制所述晶棒固定结构移动的控制结构，用于控制所述晶棒固定结构以预设速度带动晶棒向靠近所述切割线的方向运动。

8.一种多线切割方法，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的多线切割装置对晶棒进行切割，具体包括：

移动晶棒使得晶棒与切割线接触；

使得静电产生结构上的接触部与对应的切割线接触；

对切割线喷洒砂浆，并控制至少一个切割导轮带动切割线以预设速度往复运动，以对晶棒进行切割。