CN116198039A - 半导体单晶硅片切割设备 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了半导体单晶硅片切割设备，通过调节输送滚筒上相邻两个输送轮之间的距离，从而调整切割线的间距，方便对不同厚度的单晶硅片进行切割处理，有效提高了设备的功能性，实现一台设备能够满足多种规格单晶硅片的切割要求，有效降低了采用多台设备的成本投入，提高设备的适用性，实现对多种切割方式的整合；包括两个相对设置的侧板，两个侧板之间设置有多个输送滚筒，多个输送滚筒呈环形分布，输送滚筒的两端开口，并且输送滚筒的端部转动安装在侧板上，输送滚筒上并排设置有多个输送轮，输送轮能够在输送滚筒上沿输送滚筒轴线方向滑动。

Description

半导体单晶硅片切割设备

技术领域

本发明涉及硅片加工的技术领域，特别是涉及半导体单晶硅片切割设备。

背景技术

单晶硅片作为一种重要的半导体材料，其在光伏发电、电子信息、通信技术等众多领域得到广泛应用，并且其作为电子科技的基础材料有着举足轻重的作用，单晶硅片是一种厚度较小的片状结构，其硬度较高，但是其脆性较大。

单晶硅片是由硅柱通过线切割的方式加工而成，在现有的切割设备中，一般采用多线切割的方式，由此能够一次性切割出较多硅片，然而现有的切割设备同样存在着较大弊端，由于输送辊上开设的线槽的位置固定，因此通过线槽输送的切割线的间距为固定状态，无法对相邻两根切割线之间的距离进行调整，导致只能够对同一厚度的硅片进行切割，而如果想要切割其他尺寸的硅片，需要通过其他切割间距不同的切割设备来完成切割工作，因此其功能性较差，并且采用多台设备的成本投入较高。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供半导体单晶硅片切割设备。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

半导体单晶硅片切割设备，包括两个相对设置的侧板，两个侧板之间设置有多个输送滚筒，多个输送滚筒呈环形分布，输送滚筒的两端开口，并且输送滚筒的端部转动安装在侧板上，输送滚筒上并排设置有多个输送轮，输送轮能够在输送滚筒上沿输送滚筒轴线方向滑动，输送滚筒外壁上设置有多个导向棱，输送轮滑动安装在导向棱上，导向棱能够对输送轮进行导向，多个输送滚筒上的输送轮上传动缠绕有切割线；

所述输送滚筒外壁上沿其轴线方向开设有豁口，输送滚筒内设置有调节杆，调节杆的一端穿过输送滚筒并转动安装在一个侧板上，调节杆的另一端穿过输送滚筒并滑动安装在另一个侧板上，调节杆上沿其轴线方向排列有多个连接结构，所述连接结构穿过豁口并与输送轮圆周内壁连接。

优选的，所述调节杆端部与所述侧板的转动连接位置的转动轴线与调节杆的轴线垂直；

所述连接结构包括穿插固定在调节杆上的辅助轴，调节杆端部与侧板的转动连接位置的轴线与辅助轴的轴线平行，辅助轴外侧套装有连接环，并且辅助轴的端部与连接环的内壁转动连接，连接环的外壁上套设有导向座，并且导向座能够在连接环上转动，导向座上滑动设置有导向叉板，导向叉板的滑动方向与输送滚筒的轴线垂直，导向叉板的外端穿过豁口并转动安装在输送轮圆周内壁上。

优选的，与调节杆端部呈相对滑动状态的侧板侧壁上开设有多个滑口，滑口竖直，多个滑口与多个调节杆一一对应，滑口内滑动设置有滑块，滑块朝向调节杆的端部转动设置有多边形轴，多边形轴的转动轴线与辅助轴的轴线平行，多边形轴的外端通过调节杆的端部滑动插入调节杆内，从而使调节杆与侧板能够相对滑动。

优选的，两个侧板之间设有绷紧结构，多个输送滚筒上缠绕的切割线为一整根，并且切割线在绷紧结构上同步传动。

优选的，所述切割线为金刚石线锯，中间线体为钼丝、钨丝、黄铜丝和包芯丝等丝线中的一种，线体表面包裹一层金刚砂。

优选的，与调节杆端部相对滑动的侧板侧壁上设有异型板，异型板侧壁与多个滑块端面固定连接，所述异型板与所述侧板之间设有多个导轨，导轨固定在侧板上，并且导轨与异型板滑动连接。

优选的，所述异型板的底部设置为直角形，并且其直角面上竖向穿插有丝杠，丝杠与异型板直角面螺纹连接，丝杠的底部设有第一电机、第一电机固定在异型板上，丝杠的顶部设有顶板，并且顶板与丝杠相对转动，顶板的侧壁竖向滑动安装在异型板侧壁上。

优选的，所述绷紧结构包括两个相对设置的固定座，固定座上设有滑台，滑台竖向滑动安装在侧板侧壁上，并且固定座与侧板之间连接有对固定座产生向下弹性拉力的板簧；

固定座上转动设置有第一换向轮和第二换向轮，第一换向轮和第二换向轮位置交错，第一换向轮轴线水平，第二换向轮轴线竖直，第一换向轮和第二换向轮可共同对切割线输送方向进行转换；

其中一个固定座上固定有第二电机，第二电机的输出端与第一换向轮传动连接。

与现有技术相比本发明的有益效果为：通过调节输送滚筒上相邻两个输送轮之间的距离，从而调整切割线的间距，方便对不同厚度的单晶硅片进行切割处理，有效提高了设备的功能性，实现一台设备能够满足多种规格单晶硅片的切割要求，有效降低了采用多台设备的成本投入，提高设备的适用性，实现对多种切割方式的整合。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中两个侧板之间的结构示意图；

图3是图2中输送滚筒斜视放大结构示意图；

图4是图3中输送滚筒剖视结构示意图；

图5是图4中输送轮放大结构示意图；

图6是图2中绷紧结构的放大结构示意图；

附图中标记：1、侧板；2、输送滚筒；3、输送轮；4、切割线；5、豁口；6、调节杆；7、辅助轴；8、连接环；9、导向座；10、导向叉板；11、滑口；12、滑块；13、多边形轴；14、异型板；15、导轨；16、第一电机；17、丝杠；18、顶板；19、固定座；20、滑台；21、板簧；22、第一换向轮；23、第二换向轮；24、第二电机；25、导向棱。

具体实施方式

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。

在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，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。

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”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，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。本实施例采用递进的方式撰写。

如图1至图4所示，本发明的半导体单晶硅片切割设备，包括两个相对设置的侧板1，两个侧板1之间设置有多个输送滚筒2，多个输送滚筒2呈环形分布，输送滚筒2的两端开口，并且输送滚筒2的端部转动安装在侧板1上，输送滚筒2上并排设置有多个输送轮3，输送轮3能够在输送滚筒2上沿输送滚筒2轴线方向滑动，输送滚筒2外壁上设置有多个导向棱25，输送轮3滑动安装在导向棱25上，导向棱25能够对输送轮3进行导向，多个输送滚筒2上的输送轮3上传动缠绕有切割线4；

所述输送滚筒2外壁上沿其轴线方向开设有豁口5，输送滚筒2内设置有调节杆6，调节杆6的一端穿过输送滚筒2并转动安装在一个侧板1上，调节杆6的另一端穿过输送滚筒2并滑动安装在另一个侧板1上，调节杆6上沿其轴线方向排列有多个连接结构，所述连接结构穿过豁口5并与输送轮3圆周内壁连接。

具体的，所述切割线4的顶部设置为水平状态，多个输送滚筒2同步转动并实现切割线4的持续输送旋转工作，通过设置导向棱25，可在输送滚筒2转动时带动输送轮3同步转动，当需要对硅柱进行切割时，将硅柱穿过切割线4顶部水平位置，旋转状态的切割线4可对硅柱进行切割处理，从而切割出单晶体硅片，当需要调节切割线4的间距时，使调节杆6倾斜，调节杆6上相邻两个连接结构之间的水平距离发生变化，此时连接结构可调整输送轮3在输送滚筒2上的位置，从而实现对相邻两个输送轮3之间的距离进行调节的工作，硅片的切割厚度得到调整，同时多个调节杆6的位置得到同步调整，从而使多个输送轮3之间的距离始终保持一致，实现多个输送轮3的等间距调整工作。

所述调节杆6在两个侧板1之间只进行倾斜运动而不进行翻转运动

通过调节输送滚筒2上相邻两个输送轮3之间的距离，从而调整切割线4的间距，方便对不同厚度的单晶硅片进行切割处理，有效提高了设备的功能性，实现一台设备能够满足多种规格单晶硅片的切割要求，有效降低了采用多台设备的成本投入，提高设备的适用性，实现对多种切割方式的整合。

优选的，如图5所示，所述调节杆6端部与所述侧板1的转动连接位置的转动轴线与调节杆6的轴线垂直；

所述连接结构包括穿插固定在调节杆6上的辅助轴7，调节杆6端部与侧板1的转动连接位置的轴线与辅助轴7的轴线平行，辅助轴7外侧套装有连接环8，并且辅助轴7的端部与连接环8的内壁转动连接，连接环8的外壁上套设有导向座9，并且导向座9能够在连接环8上转动，导向座9上滑动设置有导向叉板10，导向叉板10的滑动方向与输送滚筒2的轴线垂直，导向叉板10的外端穿过豁口5并转动安装在输送轮3圆周内壁上。

具体的，当调节杆6倾斜时，调节杆6可通过辅助轴7和连接环8推动导向座9在导向叉板10上滑动，此时相邻两个导向叉板10之间的位置得到调整，从而通过导向叉板10调整相邻两个输送轮3之间的距离，并且由于调节杆6倾斜，连接环8、导向座9均与调节杆6轴线之间的夹角发生变化，因此连接环8通过辅助轴7在调节杆6上转动，此时导向叉板10对导向座9和连接环8的位置进行限位，使其保持竖直状态。

当输送滚筒2相对侧板1转动时，输送轮3可通过导向叉板10带动导向座9在连接环8上转动，由于调节杆6会发生倾斜，因此调节杆6轴线与输送滚筒2的轴线处于偏离状态，导向叉板10与输送滚筒2的径线发生偏离，由此需要使导向叉板10与输送轮3转动连接。

优选的，如图1和图5所示，与调节杆6端部呈相对滑动状态的侧板1侧壁上开设有多个滑口11，滑口11竖直，多个滑口11与多个调节杆6一一对应，滑口11内滑动设置有滑块12，滑块12朝向调节杆6的端部转动设置有多边形轴13，多边形轴13的转动轴线与辅助轴7的轴线平行，多边形轴13的外端通过调节杆6的端部滑动插入调节杆6内，从而使调节杆6与侧板1能够相对滑动。

具体的，多边形轴13与调节杆6同轴，由于调节杆6倾斜时，其水平长度发生变化，因此需要多边形轴13来对调节杆6和滑块12进行连接，同时由于多边形轴13的形状为多边形，因此多边形轴13可对调节杆6进行卡位导向，避免调节杆6转动，当需要调节调节杆6倾斜角度时，可推动滑块12在滑口11内滑动，此时滑块12可通过多边形轴13直接带动调节杆6倾斜，而多边形轴13与调节杆6产生相对滑动，多边形轴13同步倾斜。

优选的，两个侧板1之间设有绷紧结构，多个输送滚筒2上缠绕的切割线4为一整根，并且切割线4在绷紧结构上同步传动。

具体的，在传统方式中，切割线4一般采用多根并排排列的方式进行安装、切割，而在其中一根切割线4发生松动或张力减小时，该切割线4则无法对硅柱实现切割工作，本案通过采用整根切割线4的方式全面缠绕在绷紧结构和多个输送轮3上，可使切割线4始终处于绷紧状态，方便使相邻两个输送轮3上的切割线4的状态始终保持一致，由此可避免了因松动、未及时发现等问题而导致的设备损坏。

优选的，所述切割线4为金刚石线锯，中间线体为钼丝、钨丝、黄铜丝和包芯丝等丝线中的一种，线体表面包裹一层金刚砂。

具体的，在实际使用时线体选取方式可根据其直径和拉伸强度等参数选取，如钼丝，直径：0.08mm至0.2mm，抗拉强度高，适于快速走丝加工；

钨丝，直径：0.03mm至0.1mm，抗拉强度高，一般用于各种窄缝的精加工，但价格昂贵；

黄铜丝，直径：0.1mm至0.3mm，适合于慢速加工，加工表面粗糙度与平直度较好，蚀屑附着少，但抗拉强度差，损耗大，一般用于慢速单向走丝加工；

包芯丝直径：0.1mm至0.3mm，适合于大工件切割，成本较低，经济效益显著。

优选的，如图1所示，与调节杆6端部相对滑动的侧板1侧壁上设有异型板14，异型板14侧壁与多个滑块12端面固定连接，所述异型板14与所述侧板1之间设有多个导轨15，导轨15固定在侧板1上，并且导轨15与异型板14滑动连接。

具体的，通过推动异型板14，可实现多个滑块12的同步移动，从而方便对多个输送滚筒2内的调节杆6进行同时调节，保证多个输送滚筒2上的输送轮3位置对应，避免因输送轮3调节位置不一致而导致脱线或跳线的现象发生。

优选的，如图1所示，所述异型板14的底部设置为直角形，并且其直角面上竖向穿插有丝杠17，丝杠17与异型板14直角面螺纹连接，丝杠17的底部设有第一电机16、第一电机16固定在异型板14上，丝杠17的顶部设有顶板18，并且顶板18与丝杠17相对转动，顶板18的侧壁竖向滑动安装在异型板14侧壁上。

具体的，第一电机16可带动丝杠17转动，由于丝杠17与异型板14直角面螺纹连接，从而通过丝杠17可推动异型板14上下移动，方便对多个调节杆6进行同步调节，顶板18可对丝杠17进行支撑。

优选的，如图6所示，所述绷紧结构包括两个相对设置的固定座19，固定座19上设有滑台20，滑台20竖向滑动安装在侧板1侧壁上，并且固定座19与侧板1之间连接有对固定座19产生向下弹性拉力的板簧21；

固定座19上转动设置有第一换向轮22和第二换向轮23，第一换向轮22和第二换向轮23位置交错，第一换向轮22轴线水平，第二换向轮23轴线竖直，第一换向轮22和第二换向轮23可共同对切割线4输送方向进行转换；

其中一个固定座19上固定有第二电机24，第二电机24的输出端与第一换向轮22传动连接。

具体的，第一换向轮22和第二换向轮23均为U型轮，以便对切割线4进行卡位，切割线4可在第一换向轮22、第二换向轮23和多个输送轮3之间持续传送，第二电机24可带动第一换向轮22转动，从而为切割线4提供动力，同时板簧21可对固定座19产生向下弹性拉力，从而使绷紧机构对切割线4下侧部分产生向下弹性拉力，使切割线4始终处于绷紧状态，滑台20能够在侧板1上滑动。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.半导体单晶硅片切割设备，其特征在于，包括两个相对设置的侧板（1），两个侧板（1）之间设置有多个输送滚筒（2），多个输送滚筒（2）呈环形分布，输送滚筒（2）的两端开口，并且输送滚筒（2）的端部转动安装在侧板（1）上，输送滚筒（2）上并排设置有多个输送轮（3），输送轮（3）能够在输送滚筒（2）上沿输送滚筒（2）轴线方向滑动，输送滚筒（2）外壁上设置有多个导向棱（25），输送轮（3）滑动安装在导向棱（25）上，导向棱（25）能够对输送轮（3）进行导向，多个输送滚筒（2）上的输送轮（3）上传动缠绕有切割线（4）；

所述输送滚筒（2）外壁上沿其轴线方向开设有豁口（5），输送滚筒（2）内设置有调节杆（6），调节杆（6）的一端穿过输送滚筒（2）并转动安装在一个侧板（1）上，调节杆（6）的另一端穿过输送滚筒（2）并滑动安装在另一个侧板（1）上，调节杆（6）上沿其轴线方向排列有多个连接结构，所述连接结构穿过豁口（5）并与输送轮（3）圆周内壁连接。

2.如权利要求1所述的半导体单晶硅片切割设备，其特征在于，所述调节杆（6）端部与所述侧板（1）的转动连接位置的转动轴线与调节杆（6）的轴线垂直；

所述连接结构包括穿插固定在调节杆（6）上的辅助轴（7），调节杆（6）端部与侧板（1）的转动连接位置的轴线与辅助轴（7）的轴线平行，辅助轴（7）外侧套装有连接环（8），并且辅助轴（7）的端部与连接环（8）的内壁转动连接，连接环（8）的外壁上套设有导向座（9），并且导向座（9）能够在连接环（8）上转动，导向座（9）上滑动设置有导向叉板（10），导向叉板（10）的滑动方向与输送滚筒（2）的轴线垂直，导向叉板（10）的外端穿过豁口（5）并转动安装在输送轮（3）圆周内壁上。

3.如权利要求2所述的半导体单晶硅片切割设备，其特征在于，与调节杆（6）端部呈相对滑动状态的侧板（1）侧壁上开设有多个滑口（11），滑口（11）竖直，多个滑口（11）与多个调节杆（6）一一对应，滑口（11）内滑动设置有滑块（12），滑块（12）朝向调节杆（6）的端部转动设置有多边形轴（13），多边形轴（13）的转动轴线与辅助轴（7）的轴线平行，多边形轴（13）的外端通过调节杆（6）的端部滑动插入调节杆（6）内，从而使调节杆（6）与侧板（1）能够相对滑动。

4.如权利要求3所述的半导体单晶硅片切割设备，其特征在于，两个侧板（1）之间设有绷紧结构，多个输送滚筒（2）上缠绕的切割线（4）为一整根，并且切割线（4）在绷紧结构上同步传动。

5.如权利要求4所述的半导体单晶硅片切割设备，其特征在于，所述切割线（4）为金刚石线锯，中间线体为钼丝、钨丝、黄铜丝和包芯丝等丝线中的一种，线体表面包裹一层金刚砂。

6.如权利要求5所述的半导体单晶硅片切割设备，其特征在于，与调节杆（6）端部相对滑动的侧板（1）侧壁上设有异型板（14），异型板（14）侧壁与多个滑块（12）端面固定连接，所述异型板（14）与所述侧板（1）之间设有多个导轨（15），导轨（15）固定在侧板（1）上，并且导轨（15）与异型板（14）滑动连接。

7.如权利要求6所述的半导体单晶硅片切割设备，其特征在于，所述异型板（14）的底部设置为直角形，并且其直角面上竖向穿插有丝杠（17），丝杠（17）与异型板（14）直角面螺纹连接，丝杠（17）的底部设有第一电机（16）、第一电机（16）固定在异型板（14）上，丝杠（17）的顶部设有顶板（18），并且顶板（18）与丝杠（17）相对转动，顶板（18）的侧壁竖向滑动安装在异型板（14）侧壁上。

8.如权利要求7所述的半导体单晶硅片切割设备，其特征在于，所述绷紧结构包括两个相对设置的固定座（19），固定座（19）上设有滑台（20），滑台（20）竖向滑动安装在侧板（1）侧壁上，并且固定座（19）与侧板（1）之间连接有对固定座（19）产生向下弹性拉力的板簧（21）；

固定座（19）上转动设置有第一换向轮（22）和第二换向轮（23），第一换向轮（22）和第二换向轮（23）位置交错，第一换向轮（22）轴线水平，第二换向轮（23）轴线竖直，第一换向轮（22）和第二换向轮（23）可共同对切割线（4）输送方向进行转换；

其中一个固定座（19）上固定有第二电机（24），第二电机（24）的输出端与第一换向轮（22）传动连接。

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