CN114311348A - 区熔硅棒切割方法和切割装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的实施例提出一种区熔硅棒的切割装置和切割方法。其中，本发明的实施例的区熔硅棒的切割装置包括支撑架、旋转固定机构和切割机构。所述旋转固定机构包括固定套筒组件和驱动支撑组件，所述固定套筒组件通过所述驱动支撑组件可转动地设置在所述支撑架上；所述切割机构沿第一预设方向在切割位置和空挡位置之间可移动地设置。因此，本发明实施例的区熔硅棒的切割装置具有降低切割过程中因应力集中出现炸裂的技术问题，具有提高区熔硅棒的切割时成品的合格率、降低切割成本的优点。
Description
技术领域
本发明涉及晶棒的切割技术领域，具体涉及一种区熔硅棒切割方法和区熔硅棒的切割装置
背景技术
相关技术，晶棒切割方法主要是采用砂轮切割或金刚石线切割。在切割过程控制砂轮旋转或高速的钢线带动具有高强度与尖锐刃角的磨料对晶棒进行切割，并将晶棒进行固定，从而在切割过程中，砂轮切割或金刚石线沿晶棒的一侧进行切割，在切割过程中产生的横向推力与压紧点的纵向力会形成剪应力，导致切割过程中容易出现硅棒炸裂的问题。
发明内容
本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：
为了提高区熔硅棒的成品的合格率，相关技术提出了在采用金刚石线进行切割。然而，由于金刚石线的价格昂贵且在切割过程中产生的横向推力与压紧点的纵向力会形成剪应力，导致切割过程中容易出现硅棒炸裂的问题，降低了区熔硅棒成品的合格率。
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种区熔硅棒的切割装置和切割方法。该切割方法具有提高区熔硅棒的切割时成品的合格率、降低切割成本的优点。
本发明实施例的区熔硅棒的切割装置支撑架、旋转固定机构和切割机构。
所述旋转固定机构包括固定套筒组件和驱动支撑组件，所述固定套筒组件通过所述驱动支撑组件可转动地设置在所述支撑架上；所述切割机构沿第一预设方向在切割位置和空挡位置之间可移动地设置。
本发明实施例的区熔硅棒的切割装置通过旋转固定机构将待切割的区熔硅棒进行旋转，分散了切割机构在切割过程中产生的横向推力与压紧点的纵向力会形成剪应力，从而降低了区熔硅棒在切割过程中容易出现硅棒炸裂的问题。从而提高了区熔硅棒的切割时成品的合格率(可达到98％以上)。与金刚线切割方法相比具有操作简便、成本低廉的优点。本发明实施例的切割装置在使用过程中操作简单安全可靠，降低人工劳动强度。
因此，本发明实施例的区熔硅棒的切割装置具有降低切割过程中因应力集中出现炸裂的技术问题，具有提高区熔硅棒的切割时成品的合格率、降低切割成本的优点。
在一些实施例中，所述驱动支撑组件包括驱动件和支撑转轮组，所述支撑转轮组设置在所述支撑架上且与固定套筒组件的外壁转动配合，所述支撑转轮组包括至少三个转轮，所述转轮中的每一者沿固定套筒组件的周向间隔设置，所述转轮中的至少一者与所述驱动件相连。
在一些实施例中，所述固定套筒组件包括多个固定套筒，且所述固定套筒的数量和位置与支撑转轮组在数量和位置相适配，所述多个固定套筒沿着第二预设方向间隔设置，至少一个所述固定套筒与所述驱动支撑组件之间以机械传动的方式驱使所述固定套筒旋转；
可选地，所述机械传动包括摩擦传动、链传动、齿轮传动和皮带传动中的任一种。
在一些实施例中，所述固定套筒外周壁设有轨道环槽，每一所述支撑转轮组中的转轮沿同一所述轨道环槽的周向间隔布置与所述轨道环槽的槽壁相接，以使所述转轮通过摩擦力带动所述固定套筒转动。
在一些实施例中，所述固定套筒外周壁设有第一齿轮，所述驱动件包括电机和第二齿轮，所述第二齿轮套设在所述电机的转轴上且与所述第一齿轮啮合；或者，所述第一齿轮与所述第二齿轮链条传动。
在一些实施例中，所述固定套筒包括筒体和筒体衬套，所述筒体通过所述驱动支撑组件可转动地设置在所述支撑架上，所述筒体衬套设置在所述筒体的内壁上，以便于调整区熔硅棒使固定套筒中的每一者沿同一中心转轴旋转。
在一些实施例中，所述筒体衬套为PTFE衬套。
在一些实施例中，所述切割机构包括底座、电机和砂轮，所述电机设置于所述底座上，所述砂轮固定于所述电机的输出轴上，所述底座设置于所述支撑架上，所述底座与所述支撑架在所述第一预设方向导向移动配合。
在一些实施例中，所述电机的旋转方向与所述驱动件的旋转方向为相反。
一种区熔硅棒切割方法，包括如下步骤：
控制区熔硅棒沿其轴向旋转；
控制切割机构旋转并沿第一预设方向对所述区熔硅棒进行切割。
在一些实施例中，所述区熔硅棒的旋转方向与所述切割机构的旋转方向相反，所述切割机构沿所述第一预设方向在切割位置和空挡位置之间往复移动。
在一些实施例中，所述区熔硅棒的转速为10r/min-30r/min，所述切割机构的转速为1200r/min-1600r/min。
在一些实施例中，所述区熔硅棒包括硅芯和包裹所述硅芯的棒体，所述区熔硅棒的横截面呈U形，且所述区熔硅棒的直径为150mm。
附图说明
图1是本发明一个实施例的区熔硅棒的切割装置的立体图；
图2是本发明一个实施例的区熔硅棒的切割装置的左视图；
图3是本发明一个实施例的区熔硅棒的切割装置的俯视图；
图4是本发明一个实施例的固定套筒组件和驱动支撑组件配合示意图。
附图标记：
切割装置100；
支撑架1；
旋转固定机构2；固定套筒组件21；固定套筒211；筒体2111；筒体衬套2112；轨道环槽2113；驱动支撑组件22；转轮221；驱动件222；
切割机构3；底座31；电机32；砂轮33；
喷淋机构4；
区熔硅棒5。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考图1至图4描述本发明实施例的区熔硅棒的切割装置100和方法。
本发明实施例的区熔硅棒的切割装置100包括支撑架1、旋转固定机构2和切割机构3。
旋转固定机构2包括固定套筒组件21和驱动支撑组件22，固定套筒组件21通过驱动支撑组件22可转动地设置在支撑架1上，切割机构3沿第一预设方向(例如，第一预设方向为图1所示的A方向)在切割位置和空挡位置之间可移动地设置。具体地，切割位置为切割机构3在转动时能对区熔硅棒5进行切割的位置，空挡位置为切割机构3在转动时不能对区熔硅棒5进行切割的位置，此时切割机构3为停止转动或空转的状态。
本发明实施例的区熔硅棒的切割装置100通过旋转固定机构2将待切割的区熔硅棒5进行旋转，分散了切割机构3在切割区熔硅棒的过程中产生的横向推力(切割机构3对区熔硅棒5沿旋转方向的切割力)与压紧点(区熔硅棒5与固定套筒组件接触点)的纵向力(切割机构3对区熔硅棒5沿第一预设方向的推力)会形成剪应力，从而在切割区熔硅棒5的过程避免了区熔硅棒5容易出现炸裂的问题。从而提高了区熔硅棒5的切割时成品的合格率(可达到98％以上)。与未驱动区熔硅棒5进行旋转直接切割的方法(合格率可达10％左右)相比，大大提高了区熔硅棒5的合格率；与金刚线切割方法相比，采用本本发明实施例的区熔硅棒的切割装置100具有操作简便、成本低廉及合格率高的优点。本发明实施例的切割装置100在使用过程中操作简单安全可靠，降低人工劳动强度。
因此，本发明实施例的区熔硅棒的切割装置100具有降低切割过程中因应力集中出现炸裂的技术问题，具有提高区熔硅棒5的切割时成品的合格率、降低切割成本、操作安全可靠、降低人工劳动强度的优点。
如图1和图2所示，驱动支撑组件22包括驱动件222和支撑转轮组221，支撑转轮组221设置在支撑架1上且与固定套筒组件21的外壁转动配合，支撑转轮组221包括至少三个转轮221，支撑转轮组221的至少三个转轮221沿固定套筒组件21的周向间隔设置，至少三个转轮221中的至少一者与驱动件222相连。换言之，支撑转轮组221中的转轮221的数量根据实际需要进行确定，例如三个、四个……N个。例如，支撑转轮组221中转轮221为三个，三个转轮221沿固定套筒组件21的周向间隔设置，三个转轮221的中的每一者均与固定套筒组件21相切。
本发明实施例的区熔硅棒的切割装置100通过支撑转轮组221配合固定套筒组件21旋转并对固定套筒组件21起到一定的支撑作用，通过转轮221对固定套筒组件21滚动支撑具有摩擦阻力小，结构简便的优点。
如图1所示，支撑转轮组221为多个，固定套筒组件21包括多个固定套筒211，且固定套筒211的数量和位置与支撑转轮组221在数量和位置相适配，多个固定套筒211沿着第二预设方向(例如，图1所示的B向)间隔设置，例如，固定套筒211的数量为两个且支撑转轮组221的数量也为两个，两个固定套筒211沿着第二预设方向间隔设置。具体地，驱动支撑组件22包括驱动件222和支撑转轮组221，支撑转轮组221设置在支撑架1上且与固定套筒组件21的外壁转动配合，支撑转轮组221包括至少三个转轮221，支撑转轮组221的至少三个转轮221沿固定套筒组件21的周向间隔设置，至少三个转轮221中的至少一者与驱动件222相连。至少一个固定套筒211与驱动支撑组件22之间以机械传动的方式驱使固定套筒211旋转。换言之，驱动支撑组件22之间以机械传动的方式驱使其中一个固定套筒211旋转，也可以同时对多个固定套筒211进行驱动。
本发明实施例的区熔硅棒的切割装置100通过设置多组固定套筒211，具有对区熔硅棒5的固定更为稳固的优点。
可选地，机械传动包括摩擦传动、链传动、齿轮传动和皮带传动中的任一种。
如图1和图4所示，固定套筒211外周壁设有轨道环槽2113，每一支撑转轮组221中的至少三个转轮221沿同一轨道环槽2113的周向间隔布置与轨道环槽2113的槽壁相接，以使转轮221通过摩擦力带动固定套筒211转动。
本发明实施例的区熔硅棒的切割装置100通过在固定套筒211外周壁设有轨道环槽2113，使转轮221和固定套筒211在转动的过程中不易跑偏，使固定套筒211仅具有转动，不会发生沿第二预设方向偏移，提高了传动的稳定性。
固定套筒211外周壁设有第一齿轮(未示出)，驱动件222包括电机32和第二齿轮，第二齿轮套设在电机32的转轴上且与第一齿轮啮合。
本发明实施例的区熔硅棒的切割装置100通过设置在固定套筒211外周壁设有第一齿轮和第二齿轮啮合传动，具有传动精度高和使用寿命长的优点。
在另一实施例中，固定套筒211外周壁设有第一齿轮，驱动件222包括电机32和第二齿轮，第二齿轮套设在电机32的转轴上，第一齿轮与第二齿轮链条传动。
本发明实施例的区熔硅棒的切割装置100通过在固定套筒211外周壁设有第一齿轮，并通过驱动件中的第二齿轮与第一齿轮通过链条传动，具有瞬间传动比恒定且稳定性高、结构稳定可靠及噪音低的优点。
如图1和图2所示，固定套筒211包括筒体2111和筒体衬套2112，筒体2111通过驱动支撑组件22可转动地设置在支撑架1上，筒体衬套2112设置在筒体2111的内壁上，以便于调整区熔硅棒5使固定套筒211中的每一者沿同一中心转轴旋转。
本发明实施例的区熔硅棒的切割装置100通过设置筒体衬套2112，可以适用不同形状和型号的横截面的区熔硅棒5，具有适用性强的特点；同时，可以通过调整筒体衬套2112的厚度和设置的于固定套筒211的位置调整区熔硅棒5在固定套筒211的位置，以保证区熔硅棒5在长度方向沿同一中心转轴向旋转，保证切割的位置相对固定，进而提高了切口处的整齐。
可选地，筒体衬套2112为PTFE衬套，具有防滑效果好的特点。
如图1至图3所示，切割机构3包括底座31、电机32和砂轮33，电机32设置于底座31上，砂轮33固定于电机32的输出轴上，底座31设置于支撑架1上，且与底座31沿第一预设方向导向移动配合，以使切割机构3在切割位置和空挡位置之间可移动地设置。
本发明实施例的区熔硅棒的切割装置100通过底座31与支撑架1沿区熔硅棒5的第一预设方向导向移动配合。切割时，底座31沿导向方向缓慢移动，使砂轮33对区熔硅棒5的切割循序渐进的进行，防止切割机构3移动过程出现第二预设方向的偏移，进一步提高了切口处的整齐度。
可选地，电机32的旋转方向与驱动件222的旋转方向为相反。反向切割受力更均匀，提升了区熔硅棒5的成品和合格率。
如图1所示，区熔硅棒的切割装置100还包括喷淋机构4，喷淋机构4包括喷头和集液皿，喷头靠近切割机构3的切割位置以使喷淋液起到冷却效果，集液皿设置于切割机构3的切割位置的下方(例如，上下方向为图1中C向)。
一种区熔硅棒的切割方法，包括如下步骤：
控制区熔硅棒5沿其轴向旋转；
控制切割机构3旋转并沿第一预设方向对区熔硅棒5进行切割。
本发明实施例的区熔硅棒的切割方法通过控制区熔硅棒5和切割机构3同时旋转，分散了切割机构3在切割过程中产生的横向推力与压紧点的纵向力会形成剪应力，从而降低了区熔硅棒5在切割过程中容易出现硅棒炸裂的问题。从而提高了区熔硅棒5的切割时成品的合格率。与金刚线切割方法相比具有，操作简便、成本低的优点。
本发明实施例的区熔硅棒的切割方法具有操作简单安全可靠，降低人工劳动强度，切割成品收率可达到98％以上，在切割的过程中，不会对二次污染硅棒风险，从而保证区熔硅棒5的切割回收率。
因此，本发明实施例的区熔硅棒的切割方法具有降低切割过程中因应力集中出现炸裂的技术问题，具有提高区熔硅棒5的切割时成品的合格率的优点。
区熔硅棒5的旋转方向与切割机构3的旋转方向相反，切割机构3沿第一预设方向在切割位置和空挡位置之间往复移动。
本发明实施例的区熔硅棒的切割方法，反向切割受力更均匀，提升了区熔硅棒5的成品和合格率。
控制区熔硅棒5的转速为10r/min-30r/min，切割机构3的转速为1200r/min-1600r/min；通过控制区熔硅棒5的转速和切割机构3的转速，可以进一步降低切割过程中易造成区熔硅棒5内部隐裂或炸裂的问题。
可选地，区熔硅棒5包括硅芯和包裹硅芯的棒体，区熔硅棒5的横截面呈U形，且区熔硅棒5的直径为150mm。本发明实施例的区熔硅棒的切割方法适用于切割硅芯和包裹硅芯的棒体，区熔硅棒5生长周期长，内部结构致密，同时区熔硅棒5内部应力较大经常出现硅棒内部隐裂或炸裂情况，采用圆盘锯切割机或线切割机对区熔硅棒5进行切割，成品合格率仅10％左右，采用本发明实施例的区熔硅棒的切割方法切割成品收率可达到98％以上，大大提高了区熔硅棒5成品的合格率。
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，也可以是电连接或彼此可通讯；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。
在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等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发明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。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种区熔硅棒的切割装置，其特征在于，包括：
支撑架；
旋转固定机构，所述旋转固定机构包括固定套筒组件和驱动支撑组件，所述固定套筒组件通过所述驱动支撑组件可转动地设置在所述支撑架上；和
切割机构，所述切割机构沿第一预设方向在切割位置和空挡位置之间可移动地设置。
2.根据权利要求1所述的区熔硅棒的切割装置，其特征在于，所述驱动支撑组件包括驱动件和支撑转轮组，所述支撑转轮组设置在所述支撑架上且与固定套筒组件的外壁转动配合，所述支撑转轮组包括至少三个转轮，至少三个所述转轮中的每一者沿固定套筒组件的周向间隔设置，至少三个所述转轮中的至少一者与所述驱动件相连。
3.根据权利要求2所述的区熔硅棒的切割装置，其特征在于，所述固定套筒组件包括多个固定套筒，且所述固定套筒的数量和位置与支撑转轮组在数量和位置相适配，所述多个固定套筒沿着第二预设方向间隔设置，至少一个所述固定套筒与所述驱动支撑组件之间以机械传动的方式驱使所述固定套筒旋转；
可选地，所述机械传动包括摩擦传动、链传动、齿轮传动和皮带传动中的任一种。
4.根据权利要求3所述的区熔硅棒的切割装置，其特征在于，所述固定套筒外周壁设有轨道环槽，每一所述支撑转轮组中的转轮沿同一所述轨道环槽的周向间隔布置与所述轨道环槽的槽壁相接，以使所述转轮通过摩擦力带动所述固定套筒转动。
5.根据权利要求3所述的区熔硅棒的切割装置，其特征在于，所述固定套筒外周壁设有第一齿轮，所述驱动件包括电机和第二齿轮，所述第二齿轮套设在所述电机的转轴上且与所述第一齿轮啮合；或者，所述第一齿轮与所述第二齿轮链条传动。
6.根据权利要求1-5任一项所述的区熔硅棒的切割装置，其特征在于，所述固定套筒包括筒体和筒体衬套，所述筒体通过所述驱动支撑组件可转动地设置在所述支撑架上，所述筒体衬套设置在所述筒体的内壁上，以便于调整区熔硅棒使固定套筒中的每一者沿同一中心转轴旋转；
可选地，所述筒体衬套为PTFE衬套。
7.根据权利要求1-5任一项所述的区熔硅棒的切割装置，其特征在于，所述切割机构包括底座、电机和砂轮，所述电机设置于所述底座上，所述砂轮固定于所述电机的输出轴上，所述底座设置于所述支撑架上，所述底座与所述支撑架在所述第一预设方向导向移动配合；
可选地，所述电机的旋转方向与所述驱动件的旋转方向为相反。
8.一种区熔硅棒切割方法，其特征在于，包括如下步骤：
控制区熔硅棒沿其轴向旋转；
控制切割机构旋转并沿第一预设方向对所述区熔硅棒进行切割。
9.根据权利要求8所述的区熔硅棒切割方法，其特征在于，所述区熔硅棒的旋转方向与所述切割机构的旋转方向相反，所述切割机构沿所述第一预设方向在切割位置和空挡位置之间往复移动。
10.根据权利要求8所述的区熔硅棒切割方法，其特征在于，所述区熔硅棒的转速为10r/min-30r/min，所述切割机构的转速为1200r/min-1600r/min；
可选地，所述区熔硅棒包括硅芯和包裹所述硅芯的棒体，所述区熔硅棒的横截面呈U形，且所述区熔硅棒的直径为150mm。
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| CN (1) | CN114311348A (zh) |
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2022
- 2022-01-10 CN CN202210020029.0A patent/CN114311348A/zh active Pending
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