CN202685115U - 线锯控制系统和线锯 - Google Patents

Abstract

本公开提供了线锯控制系统和线锯。所提供的线锯控制系统(1)用于操作线锯(100)。线锯适用于切割晶片(302、304、306、306)。线锯控制系统被配置为控制线锯的线(203)的温度，并且包括：温度传感器(20)，其用于测量线的温度；以及控制器(25)，其用于基于所测量的温度来控制线锯的至少一个操作参数。测量温度的步骤具体地包括测量温度分布。此外，提供了用于控制温度以及用于操作线锯的方法。

Description

线锯控制系统和线锯

技术领域

本实用新型的实施例涉及具体地用于控制线锯的线(wire)的温度、更具体地用于控制线网(wire web)的温度分布的线锯控制系统；线锯；用于控制线锯的线的温度的方法；以及用于操作线锯的方法。现有的线锯可以利用根据本实用新型的线锯控制系统而得到翻新。本实用新型具体地涉及多线锯。本实用新型的线锯具体地适用于切割或锯切诸如硅或石英的块体等的坚硬材料，例如适用于切割硅晶片、用于切方机(squarer)、剪切机等。 

背景技术

线锯用于从诸如硅等的一块坚硬材料上切割出块状体或砖状体、薄片(例如半导体晶片)等。在这样的设备中，从线轴进给线，并且线由线导引筒引导和张紧。用于锯切的线一般地设置有研磨材料。作为一种选择，研磨材料能够以浆料的方式提供。这可以在线接触要被切割的材料之前在短时间内完成。因此，研磨剂被线承载到切割位置用于切割材料。作为另一种选择，研磨剂可利用涂覆设置在线上，例如金刚石线那样。例如，金刚石颗粒可通过涂覆设置在金属线上，其中金刚石颗粒嵌入在线的涂层中。从而，研磨剂与线稳固地连接。 

线由线导引器引导和/或张紧。这些线导引器一般地覆盖有一层合成树脂，并且刻画有具有非常精确的几何形状和尺寸的沟槽。线绕线导引器卷绕并且形成网或线网。在锯切期间，线以相当大的速度移动。线网产生了与保持要被锯切的工件的支撑梁或支撑件的前进相反的力。在锯切期间，要被锯切的工件移动通过线网，其中该移动的速度决定切割速度和/或在给定的时间量内可被锯切的有效切割面积。 

一般地，为了减小切口的厚度并且从而减少浪费的材料，倾向于使用 较细的线。还期望使用金刚石线。这些细线和金刚石线通常更容易受损，并且在较高的应变下，线更容易断裂。此外，期望提高切割速度以提高线锯的产量。用于使工件移动通过网的最大速度以及在给定的时间量内的最大有效切割面积受到若干因素的限制，这些因素包括线速度、要被锯切的材料硬度、干扰影响、期望的精度等。当速度增大时，在线上的应变一般地也会增大。因此，在较高的锯切速度下，避免线的损坏、不必要的磨损、失效或断裂的上述问题甚至更加关键。 

诸如可实现更高的锯切速度等的金刚石线的优势，可伴随有诸如对断裂的较低的抵抗力以及每单位长度价格更高等的方面。当采用金刚石线时，可以进行测量以确保对于断裂的较高的倾向性不会由于停工时间而导致产量降低。 

以避免或减小锯切质量波动、锯切宽度波动、线的振荡、或者甚至线的断裂的方式来操作线锯是非常重要的。在最坏的情况下，如果发生断裂，可能出现有害的结果。线的自由端可以不受控的方式在机器中移动，可能损坏线导引系统或机器的其他部分。此外，如果线断裂并且继续移动，则要将其从要锯切的对象中扯出。 

此外，锯切过程经受优化以保持成本尽可能低。除了避免由于例如线特性的波动造成的不适当的锯切质量，或者甚至是由于线的失效或断裂造成的停工之外，还必须优化处理的总进给速率以实现最大的生产力。 

已知的线锯通常包括以下设置的设定值：用于铸块通过网的进给速率，线速度，线进入和退出网的张力，浆料流率，以及浆料温度。一旦切割开始以后，监测浆料密度以及可选地浆料粘度、浆料温度以及有时动力化(motorization)参数，以允许最终用户跟进与处理相关的参数。然而，事实证明这不能提供用于优化锯切过程的足够的信息。 

实用新型内容

根据上述内容，提供了一种用于操作线锯的线锯控制系统。线锯适用于切割晶片。线锯控制系统被配置为控制线锯的线的温度，并且包括：温度传感器，其用于测量线的温度；以及控制器，其用于基于所测量的温度 来控制线锯的至少一个操作参数。其中，至少一个操作参数是从由以下各项构成的组中选取的：线速度、工作台速度、浆料流率、浆料温度、冷却空气流率和冷却空气温度。 

根据一个方面，提供了包括这里所述的线锯控制系统的线锯。具体地，线锯可以是多线锯。其中，至少一个操作参数是从由以下各项构成的组中选取的：线速度、工作台速度、浆料流率、浆料温度、冷却空气流率和冷却空气温度。 

根据另一方面，现有的线锯可利用这里所述的线锯控制系统来翻新。公开了用于翻新线锯的方法，该方法包括将这里所述的线锯控制系统提供给线锯。 

根据又一方面，提供了用于控制线锯的线的温度的方法。线锯适用于切割晶片。该方法包括以下步骤：测量线的温度，基于所测量的温度确定线锯的至少一个操作参数，以及基于所述至少一个操作参数来控制线锯。 

根据又一方面，提供了用于操作线锯的方法。用于控制线锯的方法包括这里所述的用于控制线的温度的方法。 

其他的优势、特征、方面和细节从所附权利要求、说明书和附图中将变得明显。 

实施例还针对用于实现所公开的方法的装置，并且包括用于执行各个所述方法步骤的装置部件。这些方法步骤可以硬件组件、通过适当的软件编程的计算机、两者的任意组合的方式或以任何其他方式来执行。此外，根据本实用新型的实施例还针对所述装置的操作方法。其包括用于实现装置的每个功能的方法步骤。 

附图说明

为了能够详细理解本实用新型的上述特征的方式，可参考实施例进行上面简要概述的实用新型的更具体的描述。附图涉及本实用新型的实施例并且被描述为如下： 

图1示出了根据这里所述的实施例的线锯控制系统和线锯的示意性侧视图。 

图2示出了根据这里所述的实施例的线锯控制系统和线锯的示意性俯视图。 

图3示出了根据这里所述的实施例的线锯控制系统和线锯的概要的示意性前侧视图。 

图4示出了根据这里所述的实施例的线锯控制系统和线锯的概要的示意性前侧视图。 

图5示出了图示了根据第一示例的线的测量温度的示意图。 

图6示出了图示了根据第二示例的线的测量温度的示意图。 

具体实施方式

现在将详细提及本实用新型的各个实施例，各个实施例的一个或多个示例在附图中图示。在关于附图的以下说明中，相同的附图标记指的是相同的组件。通常，仅描述相对于各个实施例的不同之处。各个示例以对本实用新型进行解释的方式提供，并且不意在作为对本实用新型的限制。此外，作为一个实施例的一部分说明或描述的特征可用在其他实施例上或与其他实施例结合以产生另一实施例。本说明意在包括这样的修改和变体。 

在下面的描述中，“线锯控制系统”或简单地“控制系统”可理解为控制线锯的一部分或全部功能的系统。具体地说，这可以通过线锯控制系统的控制器来完成。一般地，这里所理解的线锯可以是剪切机、切方机或晶片切割线锯。通常，控制系统被连接到传感器以监测机器运行和锯切过程的参数。线锯控制系统包括温度传感器和控制器，该控制器用于基于所测量的温度控制线锯的一个或多个操作参数。如下面将更详细地描述的，线锯控制系统还可被连接到执行器和设备以操纵使线移动的电动机。一般地，线锯控制系统可包括用于与个人交互以接收命令并报告锯切过程的状况的设备。如这里所述的控制器还可以被连接到计算机网络，以由个人或诸如计算机等的自动系统直接或远程地控制。 

根据这里所述的实施例，操作线锯的方法能够以计算机程序、软件、计算机软件产品和相关的控制器等的方式来实现，其中相关的控制器可通常具有CPU、存储器、用户接口以及与线锯的对应组件进行通信的输入输 出装置。这些组件可以是如下组件中的一个或多个：电动机、线断裂检测单元、线追踪装置等，下面将更详细地描述。 

通常，线锯包括在线移动方向上输送和引导线的线导引器。线锯控制系统还提供线张力的控制。所提供的线具体地在线锯的切割区域中形成线网。因此，术语“线网”通常涉及由线在两个导引筒之间所形成的网。应该明白，线网可以包括多于一个工作区域，工作区域定义为执行锯切处理的区域。因此，根据这里所述的一些实施例，线网可以具有由一个或多个线形成的多个工作区域。 

例如，如下面将参考图1至图3的实施例更加详细地描述的，线锯可包括两个水平定向的线网，线网例如包括两个或四个水平定向的工作区域。在这种情况下，通过在竖直方向上推动铸块通过限定工作区域的线网，来执行锯切。一般地，并且不限于这里所述的任何具体实施例，短语“切割晶片”具体地包括“将铸块切割成晶片”。可以在上部工作区域和下部工作区域同时进行锯切。线锯还可以包括两个竖直布置的网。根据某些实施例，竖直布置的网用于在两个水平定向的工作区域之间输送线。在工作区域之间的输送期间，线可以得到冷却。根据其他实施例，工作区域是竖直定向的。 

对于例如收割机、切方机或多线锯等现代线锯，期望其能够高速地切割诸如半导体材料(例如硅、石英等)等的坚硬材料。线速度，即线移动通过线锯的速度例如可以是10m/s或者更高。通常，线速度可以在10m/s到15m/s的范围。然而，诸如20m/s、25m/s或30m/s等的较高的线速度也是期望的。根据一些实施例，线的移动仅是单向的，即总是处于前进方向。根据其他实施例，移动可以包括后退方向的移动，具体而言，移动可以是其中线的移动方向被反复改变的、线的前后移动。 

为了以期望的线速度解开线，具有未使用的线的进给线轴以高达每分钟数千转的转速旋转。例如，可设置1000至2000rpm用于解开线。 

在能够与这里所述的其他实施例结合的实施例中，线根据设备的类型可具有不同的直径。在属于切方机的实施例中，线直径可以是从约250μm到约450μm，例如300μm到350μm。在属于晶片切割线锯的实施例中，线 直径可以是从80μm到180μm，更典型地从120μm到140μm。对于前面所有的实施例，线的扭转可能增大线断裂或涂层损坏的风险，因此无扭转操作是有利的。 

通过使用金刚石线，与传统的钢线相比，生产量可提高2倍或或更高。要被锯切的材料相对于移动的线的移动速度可称作材料进给速率。在这里所述的实施例中的材料进给速率对于晶片切割线锯的情况在2μm/s到15μm/s的范围内、通常在约6μm/s到10μm/s的范围内，对于属于切方机的实施例在从20μm/s到40μm/s、通常约28μm/s到36μm/s的范围内。 

根据典型的实施例，使用多线锯。多线锯可得到用于半导体和光伏工业的硅晶片的高产量和高质量切片。多线锯通常包括可单向(即，仅在前进方向上)或双向(即前进和后退)移动以执行切割动作的高强度钢线。 

线可以卷绕在线导引器上，线导引器在下文中也称为导引筒，其通常以恒定间距形成沟槽，形成平行线或线网的横向网。线导引器通过驱动器来旋转，驱动器使得整个线网以例如5m/s到20m/s的相对较高的速度移动。如果需要，若干高流速喷嘴可以将浆料(slurry)提供给移动的线。这里所理解的浆料指的是具有悬浮的耐磨颗粒(例如，碳化硅颗粒)的液态载体。如上所述，在切割动作期间，铸块可被推动通过线网。或者，铸块可固定而线网被推动通过铸块。线网进给线轴提供所需要的新的线并且线卷取线轴储存用过的线。 

通常，在经过整个线网之后，线以与其在锯切过程之前的初始直径相比减小了的直径退出线网的工作区域。线的磨损是依赖于处理过程的。具体而言，切割速率越高，产生的温度越高，线磨损越严重。 

期望通过减小线轴尤其是提供未使用线的线进给线轴的改变次数、通过以较高但是安全的速度操作切片过程、并且通过避免由于线故障的停工时间，来优化诸如总产能或进给速率等的线锯的生产力。同时，期望避免由于过热的线造成的不令人满意的锯切结果，并且期望维持相对于线断裂的安全余量。 

发明人发现，诸如平均晶片厚度和/或晶片厚度波动等的几何参数在锯切若干晶片的过程中、并且具体地从线锯的一个工作区域到另一个工作区 域的过程中劣化。当逆转线的移动方向时也伴随着这种劣化。由于如在本公开的背景部分中所讨论的、关于现在的锯切过程的有用信息非常有限，因此很难发现这种劣化的背后原因。 

在技术上，线路径循环地在工作区域中对一个或多个铸块进行切片，并且由导引筒输送到其他的工作区域，或者再次输送到相同的工作区域。通常，线网在上部工作区域对一个或多个铸块进行切片，并且然后被输送到下部工作区域，并且在下部工作区域对一个或多个铸块进行切片。在下文中，线通常被输送回到上部工作区域。如果在锯切期间改变了移动方向，线可能被输送回线所到达时的工作区域，而不是被输送到下一个工作区域。 

在锯切期间，线在铸块的内部研磨发生的地方，即通常在晶片的内部受热。因此，线在切割铸块时升温。在铸块的外部，线通过与诸如浆料、空气和导引筒或其他线导引器等的周围事物交换热量而冷却。 

当检查线的温度时，发明人发现，根据已知的线锯处理，线的温度在工作区域的一侧(即线从进给线轴到达的一侧)与另一侧(即之后线被移动到卷取线轴的一侧)之间不相同。从处理的角度来看，如果线温度从线锯的一侧到另一侧升高，那么与线相关联的、温度相关效果发生变化。这导致了不期望的效果，这些不期望的效果中的一些在下面讨论。 

首先，温度的升高导致线的热伸长。然而，伸长的线、尤其是非均匀伸长的线具有一些缺点。具体而言，由于伸长而释放了张力。然而，期望避免或至少减小在线内的不同的张力。 

其次，升高的温度还可能改变线与导引筒之间的摩擦系数。可产生很多影响。例如，如果横截面超过预定角度线可能粘到导引筒上。例如，根据这里所述的实施例的线锯通常可包括四个导引筒。通常，各个导引筒使线的移动方向改变90°。由于线到导引筒的不期望的粘附，可能发生线以多于90°例如92°粘附到一个或多个导引筒。一旦线失去了对导引筒的粘附，其从导引筒反弹回期望的路径。这种“粘滑(stick-slip)”行为可导致振动和振荡、导致线中的张力的损失，并且在最坏的情况下导致线断裂。 

第三，在这里所述的那些锯切得到浆料的支持的实施例中，线的表面张力和可湿性可以取决于温度。因此，当线的温度相比于未升高时的温度而升高时，由线输送到铸块的浆料、具体地在被输送的浆料的量上可能发生不同。这反过来导致不同的研磨性能，并且在最坏的情况下可能导致不合适的锯切结果。 

因此，本公开提供了用于测量在线锯上的温度的温度传感器。具体而言，本公开能够测量在线网的至少一些部分上(通常上在从线的入口到线的出口的整个网上)的温度分布的一个或多个温度传感器。这里所理解的温度分布包括在线网的不同位置处测量的至少两个、通常至少五个温度值。根据典型的实施例，若干温度传感器等距离地彼此间隔开。 

根据实施例，以微型化的温度传感器来测量线网温度。根据实施例，根据本公开的温度传感器安装在横向机架上，该横向机架通常延伸过网的竖直部分。这里所理解的机架通常包括板、固状体或壳体，其可以是塑料、金属或其他任何合适的材料。根据实施例，所测量的关于温度的信息、具体地是关于网上的温度分布的信息，被反馈到线锯的控制器以控制一个或多个锯切参数。 

例如，可能出现线的温度在网上从线的入口到线的出口而升高。即，可能发生了先前讨论的不期望的效果中的至少一些，并且导致不适当的锯切结果或者在最坏情况下甚至导致了操作停止。因此，用于基于所测量的温度控制线锯的操作参数中的至少一个的控制器可以例如减小线的速度以优化处理控制并/或避免任何这样的情形。通常地并且不限于本实施例，减小线的速度可伴随着减小进给速率，即工作台推动铸块通过线网的速度。 

根据本实施例，在锯切处理期间在现场可发现最佳操作参数中的一个或多个。通常，最佳操作参数的一个或多个是根据实际测量的线温度而定常(例如，以预定时间间隔)地更新的。一般地，并且不限于任何实施例，线以闭环的方式运行，其中一个或多个操作参数基于一个或多个所测量的温度而定常地更新。 

例如，可以基于所测量的温度减小线速度。温度测量的结果也可以是这样的，即由于线温度、具体地是线网上的线温度分布是令人满意的，因 此操作参数可以保持不变。 

根据本公开的方面，提供了通常安装在水平机架上的至少一系列温度传感器。通常，机架被定向为垂直于线的定向。一个或多个传感器通常被设置在线路径的各竖直部分中的一者上。 

根据一些方面，可以测量线网的温度分布。具体而言，可以测量当线从线的入口到线的出口移动时线的线网温度的演变。一般地并且不限于任何具体的实施例，这里所理解的线的入口和线的出口可以指其内放置线锯并且执行锯切过程的空间的入口和出口。然而，从更广义的观点来看，线的入口指的是线网的提供未使用的线的一侧，并且线的出口指的是线网的锯切之后的一侧。 

换言之，本公开的典型实施例提供了：测量从入口到出口的整个线网上的实际线温度演变。该信息可用来控制操作参数中的一个或多个，具体而言修改操作参数中的一个或多个。例如，操作参数中的一个或多个可以从工作台速度、线速度、浆料的流动速率和/或浆料温度中选取。线锯也可以设置用于诸如压缩和/或冷却的空气等的冷却气体的入口。如果气体被用来冷却线，那么在气体的膨胀期间，通常利用了焦耳-汤姆森效应。除了空气，还可以利用其他的气体。因此，另一操作参数可以是冷却气体的输入量和/或温度。一个或多个操作参数通常受到控制来使得整个网上的线网温度保持恒定的温度或遵循所选取的趋势。 

图1示出了包括根据本实施例的线锯控制系统1的线锯100的示意性侧视图，并且图2示出了包括根据本实施例的线锯控制系统1的线锯100的示意性俯视图。线锯控制系统1包括测量线的温度的至少一个温度传感器20。温度传感器20通常经由电缆或无线连接15连接到控制器25。控制器25被配置为控制锯切过程。 

线锯100具有包括四个线导引筒112、114、116、118的线导引装置。通常，线导引筒覆盖有合成树脂层，并且刻画有具有非常精确的几何形状和尺寸的沟槽。沟槽之间的距离，即沟槽的间距决定两条或两根相邻的线230之间的距离D1。距离D1减去线的直径设定了由线锯所切割得到的片的厚度的上限。 

例如，当使用了诸如浆料等的第三介质时，片可以比距离D1与线直径之间的差要薄约10μm到约40μm，。通常，线厚度在120μm到140μm之间，而距离D1是从230μm到450μm，通常在从330μm到370μm的范围内。作为示例，沟槽可具有小于300μm的间距或距离。根据能够与这里所述的其他实施例组合的一些实施例，沟槽的间距或距离导致相邻线之间的间隔约从110μm到约350μm，通常是从190μm到250μm。根据上述内容，这里所述的实施例可提供较大的切割面积和较高的切割速率。 

根据能够与这里所述的其他实施例组合的不同的实施例，间距、即沟槽之间的距离可以在330μm到370μm的范围内，例如小于等于350μm；相邻的线之间的距离可以在110μm到350μm的范围内，例如190μm到250μm或者甚至小于等于220μm；并/或所产生的晶片厚度可以在120μm到250μm的范围内，例如180μm到220μm或者甚至小于等于200μm。因此，应该注意，沟槽间距和沟槽几何形状通常适用于线厚度和线类型，并且适用于晶片厚度。 

此外，各个线导引筒112、114、116、118可以连接到电动机或驱动器。为了降低附图的复杂程度，在图1中仅示出了电动机126，并且在图2中仅示出了电动机122和124。电动机连接到各个导引筒。例如，电动机122可以连接到导引筒112，电动机124可以连接到导引筒114，并且电动机126可以连接到导引筒116。此外，电动机122、124、126可经由诸如图1所示的连接器16等的电缆或无线连接来由控制器25控制。 

根据某些实施例，各个导引筒由电动机驱动。根据实施例，各个电动机可适合于执行线的前后移动。线的移动方向也可以如图1中的利用标记215、225所指示的箭头所示的、在锯切期间不改变。在实施例中，如图1和图2所示的那些实施例一样，线导引筒112、114、116、118各由电动机直接驱动。一般地，各个线导引筒可以直接安装到诸如图2中的轴123、125等的对应电动机的电动机轴上。在某些实施例中，电动机中的一个或多个是水冷却的。 

在切割动作期间，一个或多个铸块302、304、306、308可被推动通过线网以将其切成片。这分别通过夹在铸块302、304之间以及夹在铸块 306、308之间的箭头来指示。通常，一个或多个铸块由工作台(未示出)来支撑，其中工作台能够以这里被称为“工作台速度”的速度移动。或者铸块302、304、306、308可以固定，而线网被推动通过铸块。根据实施例，一个或多个铸块被切成大量的晶片，诸如至少500个或甚至更多个等。铸块的典型长度具体地在多晶硅的情况下在高达250mm的范围内，并且具体地在单晶硅的情况下在高达500mm的范围内。 

根据典型的实施例，线进给线轴134设置有线230的收纳部。线进给线轴134在完整的情况下通常持有几百千米的线。在线锯的操作期间，线通过线进给线轴134被进给送往锯切处理。线的入口在这里用附图标记281表示。例如，线锯可以被放置在切片室(slicing chamber)内并且线必须经过锁定装置(lock)。相同的设置可适用于线的出口，这里用附图标记282表示。 

线230从线进给线轴134进给到线导引筒112、114、116、118。可以设置线卷取线轴138，其中使用过的线230被重绕在线卷取线轴138上。在实施例中，线进给线轴134和卷取线轴138的旋转轴线与线导引筒112、114、116、118的旋转轴线平行。因此，通常不需要转向轮或类似的装置来将线进给到线导向装置110。由于线上的零度角度，因此可降低线断裂的风险。通常，可设置诸如低惯性轮(未示出)和张力臂(未示出)等的其他装置，用于利用在张力臂上的可选数字编码来进行线张力调节。 

在线锯的操作期间，诸如电动机126等的一个或多个电动机可驱动线导引筒112、114、116、118，使得线导引筒绕其纵轴旋转。在线以前后往复方式移动的那些实施例中，可在等于或大于第二时间间隔或第二距离的第一时间间隔或第一距离期间进行向前移动，在第二时间间隔或第二距离期间进行线的向后移动。在较大的第一时间间隔或第一距离的情况下，尽管线进行的交替的前后运动，线被缓慢地从线进给线轴134输送到线卷取线轴138。 

线230螺旋地绕线导引筒112、114卷绕并且在两个线导引筒之间形成平行线层。该层通常称为线网200。在图示的实施例中，设置了四个线网。锯切使用至少一个线网、通常同时使用两个线网来进行(如图1所 示)。平行线部分的数目通常对应于切口的数目。例如，线可以这样的方式卷绕：即，使得产生的线网包括平行布置的100个线部分。被推动通过该100条线的线网的晶片被切成101片。 

在一个实施例中，电动机中的一个，例如电动机126，用作主电动机，而连接到其他导引筒112、114、118的其余电动机用作从电动机。换言之，主电动机126可以控制从电动机的运行以使得从电动机跟随主电动机126。因此，改善了所设置的电动机的运行的同步并且能够在锯切期间保持电动机的运行同步。 

根据能够与这里所述的其他实施例组合的某些实施例，设置了两个或多个线轴以形成至少一个线网。例如，可使用两个、三个或甚至四个线轴来设置线。因此，根据不同的实施例，可提供锯切例如在100μm到170μm范围内的较薄的晶片的方法。通常，也能够以较高的速度来锯切较薄的晶片，例如在2μm/s到12μm/s、通常约5μm/s到7μm/s范围内的材料进给速度。 

与单线系统相比，通过具有两个或多个线轴并且从而具有两条或多条线，能够减小在每条线上的负载。一般地，与双线网相比，对于单个线网来说负载由于晶片表面积相对于线表面积的增加而增大。增大的负载将会导致较低的切割速度。因此，使用两条或多条线能够提高切割速度，例如，从而能够提供大于等于12m²/h的有效切割面积或切割面积速率。 

图2的俯视图使读者能够识别出，根据本公开的实施例可设置多个温度传感器20。例如，可设置至少五个或甚至至少十个温度传感器。通常，温度传感器沿着机架222排成一行。支撑温度传感器20的机架通常定向为垂直于线的方向。各个温度传感器可被配置为测量一个线部分的温度。根据其他实施例并且不限于图2的实施例，每个温度传感器可被配置为测量几个平行的线部分的温度。 

根据典型的实施例，一个或多个温度传感器是非接触式传感器，即，其被配置为在不接触线的情况下测量温度。具体地，温度传感器可被配置为记录在红外线范围内的辐射，并且这里应该称为红外传感器。例如，红外传感器可以是红外相机。诸如红外传感器或相机等的温度传感器可以额 外地装备有分析单元，以用于分析测量结果，具体地用于根据线发出的辐射推断出线的实际温度。例如，但不限于该示例，可以根据测量得到的各个线部分所辐射的红外功率、基于斯蒂芬-玻尔兹曼定律来计算温度。 

然而，根据其他实施例，测量发射功率并且基于该结果控制操作参数中的一个或多个就足够了。假设根据P＝σT⁴(σ是斯蒂芬-玻尔兹曼常数)的发射功率P与温度T之间的关系，根据本公开的短语“测量温度”一般地应该包括测量发射功率或任何其他温度相关值。因此，这里所理解的温度传感器可以是能够测量温度、发射的辐射或功率，或者任何其他与温度相关的物理量。在本文中所理解的“与温度相关的物理量”应该指的是诸如功率(经由斯蒂芬-玻尔兹曼定律)等与温度具有已知关系的量。 

传感器测量的分析可由控制器25完成。在红外传感器监视若干线部分的实施例中，分析单元(或控制器)可被配置为将各个所测量的温度指定给各个线部分。 

根据实施例，一个或多个温度传感器、具体地是红外传感器可装备有用于诸如通过空气净化等来清洁光通道的装置。因此，根据本公开的实施例可以免维护或低维护的方式来操作线锯。 

根据实施例，所收集的关于温度的信息在连续的回路中被反馈到控制器。根据当前的理解，一般地可以使用具体地包括数学模型的智能信号处理，以预测进一步的温度演变。例如，控制器可适用于基于所测量的温度值采用线性回归、以预测依赖于对一个或多个操作参数的可能进一步的调节得到的温度行为。 

例如，可使用比例-积分-微分控制器(PID控制器)来作为通用控制回路反馈机构(控制器)。PID控制器可计算作为所测量温度与期望的设定点之间的差值的“误差”值。控制器通过调整至少一个操作参数来尝试减小该“误差”。 

图3示出了用于线锯的线锯控制系统1的实施例的一部分的正视图。为了图示的目的，在图3和图5中，示出了在设备的前部的线部分(虚线)。由于温度传感器20位于机架222的后方，因此在给定的角度中不能识别出温度传感器20。 

通常，如果温度测量是不符合要求的，则控制器25启动反应。例如，温度测量的绝对值不能太高。此外，网上的温度分布不能太不均匀，例如，在出口侧处的温度以无法令人接受的程度高于在线网的入口侧处的温度。这样的反应一般地并且不限于本实施例的是线速度和/或工作台速度的降低。替换地或附加地，这样的反应可以是提供给线的浆料的量的增加和/或浆料的温度的降低。一般地，并且不限于本实施例的，本公开的线锯可以具有用于向线提供浆料的一个或多个浆料喷嘴。 

温度传感器通常被放置成与应该被监测或管理的线部分相邻。通常，一个或多个温度传感器被放置成与未用作工作区域的线网部分相邻。具体地，使水平定向的两个网用于锯切处理，那么温度传感器通常被放置在竖直布置的线网的一个或两个上。根据实施例，至少一个温度传感器被放置在两个工作区域之间。 

根据典型的实施例，设置了多个温度传感器。具体而言，这具体地适用于包括两条或多条线的线锯。在这样的情况下，通常设置为每条线至少一个温度传感器、典型地每条线若干(至少两个)传感器。在操作中，每条线由至少一个温度传感器测量。一般地，并且不限于包括两条或多条线的实施例，两个或多个温度传感器可由相同的控制器25操作。 

根据能够与其他实施例组合的又一实施例，可使用较细的线，例如具有最大120μm或最大80μm的厚度的线。从而，增大了切割面积。通常，在由浆料支持进行锯切的情况下，线粗度在线的使用期间减小。因此，如果单条线用于较大的切割面积，存在线迅速变细直到发生线断裂的风险。因此，使用两条线以构成线网，例如连续的线网，一方面减小了在线上的负载并且从而允许较高的切割速度，并且另一方面，允许较细的线，其中较细的线允许较小的线距离从而增大切割面积。 

一般地并且不限于任何实施例，每个温度传感器适用于检查至少一个线部分。根据典型的实施例，具体地在红外传感器的情况下，每个传感器能够测量若干线部分的温度或诸如辐射量等的与温度相关的物理量。具体地，每个温度传感器可监测多个线部分，典型地从4到100个平行的线部分，更典型地从20到50个线部分。通常诸如两个、三个或更多个等的多 个温度传感器基本上排出一行。 

根据实施例，期望收集关于网的温度分布或者网的功率或辐射分布的信息。因此，在这种情况下，通常设置至少两个温度传感器。例如，如图4所示，一个温度传感器20可设置在入口侧处以收集关于在切片之前或开始时(站在线的视角)的线部分或若干线部分的温度的信息。此外，可以在线的出口处放置另一温度传感器20以收集关于多次切割之后的线的温度的信息。然后，如先前所描述的额外的分析装置(未示出)或者控制器25可以评估测量结果，以发现温度从入口到出口升高。 

在这里所述的实施例中，线之间的距离是从110μm到350μm。温度传感器20与线230之间的距离取决于多个因素，例如所采用的温度传感器的类型、其技术规格、线的类型和粗细度等的因素。通常，该距离典型地是从0.2mm到20mm，更典型地是从1mm到10mm。 

在实施例中，在不适当的温度和/或温度分布的情况下、控制器使得线锯的操作改变至少一个操作参数。对于异常的温度，还可以使相机控制单元以诸如蜂鸣器、喇叭、扬声器或发光设备等的方式额外地发出警告信号。该单元还可以经由计算机网络等将信号发送到外部设备。过热的线部分的位置或整个线网的温度分布可以经由包括多个线部分的线网的图形表示来图形化地显示。 

在实施例中，控制器适用于区分不适当的温度和/或温度分布的不同等级。在实施例中，控制器和/或额外的分析单元适用于决定所测量的温度和/或温度分布是否应该引起线锯的操作参数中的一个或多个的改变。 

通常，与预期的温度和/或温度分布的偏差最多达到第一阈值可使得控制器保持操作参数不变。与预期的温度和/或温度分布的偏差大于第一阈值可造成至少一个操作参数的第一变化，其中第一变化通常相比较小。与预期温度和/或温度分布的偏差大于第二阈值可造成操作参数的第二变化，其中第二变化通常比第一变化大，等等。 

一个或多个操作参数的变化可包括下面的动作中的一项或多项。首先，根据实施例，线速度、可能与工作台速度相结合地降低，来作为应对。其次，根据实施例，另一应对可以是增大被提供给线的浆料的量。第 三，根据实施例，另一应对可以是降低被提供给线的浆料的温度。第四，另一应对可以是增大被导向线以进行冷却的冷却空气或气体的量。最后，在通常期望通过前面所述的动作来避免的极端温度变化的情况下，可以停止操作。 

可以定义阈值，阈值可存储在诸如控制器等的、作为线锯控制系统的一部分或与线锯控制系统相关联的数据存储单元中。例如，图中所示的控制器25可设置有这样的数据存储器(未示出)。线锯控制系统可适用于将所测量的线的温度值与所存储的阈值相比较。可根据结果来触发行为。 

例如，阈值组可定义为包括例如第一阈值、第二阈值和第三阈值。而第一阈值可以指在入口侧或靠近入口侧的温度传感器位置，第二阈值可以指在线网中间的温度传感器位置，并且第三阈值可以指在线锯的出口侧或靠近出口侧处的温度传感器位置。一旦实际测量的温度值超过了阈值中的任一者，则可以触发诸如线速度和/或工作台速度等操作参数的重新定义之类的控制器的反应应对。一般地，并且不限于本实施例的，线和/或工作台速度可减小至少3％、典型地5％或更多。 

根据又一实施例，比较在网的若干位置处所测量的温度，并且一旦所测量的温度值的相对差超过了阈值，则可以不依赖于所测量的温度的绝对值而触发应对。即，能够分析温度分布，并且至少一个操作参数的控制可基于在温度分布中的差值。 

然而目前所述的实施例指的是离散的阈值，一般地，可以定义将诸如线速度等的线锯的至少一个操作参数与所测量的温度或所测量的温度分布(或等同分布，例如发射功率分布)相联系的函数。例如，使t(x)为依赖于在线网内的位置x的测量温度，并且使v为线锯操作的速度，那么线锯应该以作为温度函数t(x)的函数的速度、即根据v＝f(t(x))来操作。 

例如，在网内的温度差较大的情况下，即dt(x)/d(x)＞＞0时，可降低线和工作台两者的速度。在温度分布基本平均的情况下，即dt(x)/d(x)≈0时，速度可保持不变或者甚至增大。显然，这些示例性应对通常涉及小于线锯可正常操作的最大速度的情况。此外，代替速度，可使用这里所述的其他操作参数。 

因此，本公开提供了作为正在进行的锯切处理的结果的实际线温度的测量。具体地，通常允许采取即时措施，以降低在线网内的较大的温度差异。温度传感器通常适用于允许实时的快速获取系统。例如，在红外相机的情况下，其适用于运行实时的快速图像获取系统。所获取的信息然后可用于保持操作参数，降低或加快工作台速度和/或线速度。专用软件显示温度和/或温度分布并且提供用于自动机械调节的装置也是可以的。 

图5图示了根据第一示例的依赖于时间t的线部分的温度T。在第一次切割之前(包括两个相邻的铸块在一个工作区域中被切片，如图1所示)线部分的温度处于第一温度T1。在第一次切割期间的温度由于研磨而上升到温度T2。当线部分被输送到下一工作区域时，线能够冷却到T1与T2之间的温度。然后，线部分用于另一次切割(在一个工作区域中的另外两个铸块)，使得温度上升到大于T2的T3。在该切片之后，线被移动到下一工作区域。在移动的时间期间，线可以冷却，然而，其不能充分地冷却。因此，在下一次切割(在一个工作区域中的两个铸块)期间，线的温度上升到大于T3的T4。 

所述第一示例具有先前所述的缺点。具体地，线的温度在整个网上升高，使得温度分布不均匀。具体地，热膨胀的风险和摩擦系数的不适当的修改会对锯切过程有害。 

因此，根据本公开的实施例，在各个位置处测量线的温度。例如，可在两个工作区域之间的位置处测量温度，这些位置对应于图5的温度-时间图中的时间t_m1、t_m2和t_m3。由于在这些位置处的温度稳定地增加(t_m3＞t_m2＞t-m1)，因此作为应对，控制器将修改线锯的至少一个操作参数，例如，其可以将所提供的浆料的量增大10％，以避免这样的温度升高。 

图6示出了在锯切处理期间线部分的温度-时间图的第二示例，其中采用了这里所述的方法以避免如第一示例所示的情形。虽然本示例指的是在同一时间一个工作区域中的两个铸块的锯切处理，但可以理解为所述实施例包括在同一时间、一个工作区域中的任意数目的铸块、尤其是一个铸块的锯切过程。与在第一示例中一样，在第一次切割发生之前线部分具有温 度T1。当线部分用于切片(在一个工作区域中的两个铸块)时，其温度由于研磨上升到温度T2。之后，线被输送到下一工作区域并且在输送期间能够冷却。在本示例中，其再次冷却到温度T1。因此，下一次切割使线再次升温但是仅上升到温度T2。该处理继续。如对于技术人员显而易见的，在线网上的温度分布因此保持恒定。在与图6中的时间t_m1、t_m2和t_m3对应的位置处的、这里所讨论的温度传感器全部测量了相同或很大程度地相似的温度。 

因此，第二示例指的是这样的情形，即控制器将操作参数保持为如在恒定的温度分布是所期望的情况下所设置的参数。一旦所图示的曲线改变，则控制器可能需要修改线锯的一个或多个操作参数。 

总而言之，本公开允许监测从入口侧到出口侧的、线网上的从一个环路到另一个环路的线的温度演变。其允许适应锯切过程以支持稳定的热平衡(即，恒定的温度)或者网的规定的线温度分布图。其还允许通过冷却喷嘴和/或诸如冷却压缩空气等的其他冷却能力来该改善线网的冷却效率。 

虽然前面的描述针对本实用新型的实施例，但在不脱离本实用新型的基本范围的情况下可设计本实用新型的其他以及更多的实施例，并且本实用新型的范围由所附权利要求确定。 

Claims (13)

1.一种线锯控制系统，其被配置为控制线锯的线的温度，所述线锯适用于切割晶片，所述线锯控制系统包括：

a)温度传感器，其用于测量所述线的温度；

b)控制器，其用于基于所测量的温度来控制所述线锯的至少一个操作参数。

2.根据权利要求1所述的线锯控制系统，其中所述温度传感器是红外传感器。

3.根据权利要求1或2所述的线锯控制系统，包括多个温度传感器。

4.根据权利要求3所述的线锯控制系统，包括至少五个温度传感器。

5.根据权利要求3所述的线锯控制系统，其中所述多个温度传感器被安装在机架上。

6.根据权利要求5所述的线锯控制系统，其中所述机架被布置为与线方向垂直。

7.根据权利要求1或2所述的线锯控制系统，其中所述至少一个操作参数是从由以下各项构成的组中选取的：线速度、工作台速度、浆料流率、浆料温度、冷却空气流率和冷却空气温度。

8.一种线锯，包括：

a.线，其适用于切割晶片；

b.线锯控制系统，其被配置为控制所述线的温度，所述线锯控制系统包括：

i)温度传感器，其用于测量所述线的温度；以及

ii)控制器，其用于基于所测量的温度来控制所述线锯的至少一个操作参数。

9.根据权利要求8所述的线锯，其中所述至少一个操作参数是从由以下各项构成的组中选取的：线速度、工作台速度、浆料流率、浆料温度、冷却空气流率和冷却空气温度。

10.根据权利要求8或9所述的线锯，其中所述线形成线网，并且所 述线锯控制系统被配置为测量所述线网的温度分布。

11.根据权利要求10所述的线锯，其中所述控制器构造成当在所述温度分布内的温度差超过阈值时修改所述至少一个操作参数。

12.根据权利要求8或9所述的线锯，其中多个温度传感器被安装到机架。

13.根据权利要求12所述的线锯，其中所述机架被布置为与线方向垂直。 

Images