CN204036678U - 用于线锯装置的可快速安装的滑轮、线锯装置 - Google Patents
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Abstract
描述一种配置用于线锯装置的滑轮，所述线锯装置具有形成丝网的丝线。所述滑轮(400)包含接收部(414)和牵引元件(430)，所述接收部配置用于与互补的啮合元件卡锁啮合，而所述牵引元件连接到所述滑轮以用于藉由牵引解除所述卡锁啮合。
Description
技术领域
本公开案的实施方式涉及用于线锯装置及在线锯装置中的滑轮，以及线锯装置。更具体地，本公开案的实施方式涉及配置用于线锯装置的滑轮，以及用于切割或锯切硬质材料(诸如，硅块、蓝宝石块或石英块)的线锯装置，例如用于切割硅片、用于切方机、用于截断器等等。
背景技术
存在用于从一块硬质材料(诸如硅)切割块体或块料、薄片(例如，半导体晶片)的线锯装置。在此类装置中，从供给绕线管馈送伸展开的丝线，并且藉由滑轮引导和张紧所述丝线，以将所述丝线引导到切割区域中。通常，在切割之后，经由滑轮将所使用的丝线引导到卷线绕线管。
在线锯工业中，用于将丝线从绕线管传送到线锯导引器的传动滑轮可以由轮箍(tire)和转轮(wheel)构成。通常，所述滑轮的转轮是由加工铝构成的。所述轮箍可以是消耗性的零件，因为它会由于与所述丝线接触和摩擦而磨损。因此，所述轮箍可为可拆卸的零件以在轮箍磨损时用于单独替换。人们发现使用具有可拆卸轮箍的滑轮需承担在轮箍替换期间所述轮箍未正确安装的风险。例如，在所述转轮的轮缘上未正确安装的轮箍可致使藉由所述滑轮引导的丝线振动。因此，还存在具有固定轮箍(即，不可拆卸的轮箍)的滑轮，所述轮箍可注塑成型在所述转轮的轮缘上。当具有在转轮的轮缘上注塑成型的轮箍的滑轮磨损时，必须替换整个滑轮。因此，由于经常性地更换滑轮，使用具有注塑成型的轮箍的滑轮会导致高操作成本。
通常，在线锯装置中使用的滑轮安装在轴承箱上，例如藉由围绕所述滑轮的旋转轴安置的螺丝安装。因此，藉由拧紧螺丝或旋松螺丝操作来安装或拆卸滑轮是费时的，并且如果滑轮必须频繁替换，则会给机械的正常运行时间带来负面影响。因此，存在进一步改良滑轮的需求。
实用新型内容
鉴于上述情形，提供根据独立权利要求的配置用于线锯装置的滑轮，所述线锯装置特别地用于切割半导体材料、具有形成丝网的丝线，以及提供根据独立权利要求的线锯装置。进一步的优点、特征结构、方面和细节将从附属权利要求书、说明书和附图显而易见。
根据一个方面，提供一种配置用于线锯装置的滑轮，所述线锯装置具有形成丝网的丝线。所述滑轮包含接收部和牵引元件，所述接收部配置成与互补的啮合元件卡锁啮合，所述牵引元件连接到所述滑轮以藉由牵引手动地解除卡锁啮合。
根据又一个方面，提供一种用于切割半导体材料的线锯装置，所述线锯装置具有形成丝网的丝线。所述线锯装置包含根据本文描述的实施方式的至少一个滑轮。
根据又一个方面，提供一种配置用于线锯装置的滑轮，所述线锯装置具有形成丝网的丝线。所述滑轮包含接收部和牵引元件，所述接收部配置成与互补的啮合元件卡锁啮合，所述牵引元件连接到所述滑轮以藉由牵引手动地解除卡锁啮合。所述牵引元件包含指状柄部分。此外，所述牵引元件包含连接到所述滑轮的柔性连接部分，其中所述柔性连接部分整体地连接到所述滑轮。所述滑轮是由热塑性材料或者热塑性合成橡胶材料构成的。所述滑轮包含径向向外指向的丝线引导部分，所述丝线引导部分具有界定丝线引导平面的沟槽结构。
附图说明
因此，可详细了解本文描述的本公开案的上述特征结构，以上简略概述的本公开案的更特定描述可参照实施方式了解。以下描述与本公开案的实施方式相关的附图：
图1A图示根据本文描述的实施方式的滑轮的示意图；
图1B图示根据本文描述的实施方式的滑轮的示意图；
图1C图示根据本文描述的实施方式的滑轮沿图1A中所描绘的剖面线A-A的示意性剖视图；
图1D图示根据本文描述的实施方式的滑轮的接收部的示意性放大剖视图；
图2图示根据本文描述的实施方式的滑轮的接收部安装到互补元件后的示意性放大剖视图；
图3A图示根据本文描述的实施方式的滑轮的示意性透视图；
图3B图示根据本文描述的实施方式的滑轮的示意性透视图，以用于图解所述牵引元件的功能；
图4A图示根据本文描述的实施方式的滑轮的示意图；
图4B图示根据本文描述的实施方式的滑轮沿图4A所描绘的剖面线B-B的示意性剖视图；
图5图示根据本文描述的实施方式的滑轮的示意图；
图6A图示根据本文描述的实施方式的滑轮的接收部安装到互补元件后的示意性放大剖视图；
图6B图示根据本文描述的实施方式的具有心轴的滑轮的界面的示意性剖视图；
图6C图示根据本文描述的实施方式的具有心轴的滑轮的界面的示意性剖视图；
图7图示根据本文描述的实施方式的线锯装置的示意图；以及
图8图示根据本文描述的实施方式的丝锯装置的丝线管理单元的透视图。
具体实施方式
现将详细提及本实用新型的各种实施方式，其中所述实施方式的一或多个实例图示于诸图中。在以下附图的描述中，相同元件符号代表相同元件。在下文中，仅描述了各别实施方式之间的差异。每一实例作为说明提供，以及并不意欲作为限制。此外，图示或者描述为一个实施方式的部分的特征结构可用于其他实施方式，或者与其他实施方式结合以用于产生更进一步的实施方式。所述描述意欲包括此类修改和变更。
在图1A和图1B中，图示了根据本文描述的实施方式的滑轮的示意图和剖面图。所述滑轮400包含转轮部分410和丝线引导部分455，所述转轮部分410围绕滑轮轴线410a，以及所述丝线引导部分455在所述滑轮的径向向外部分以用于引 导丝线。所述滑轮包含接收部414，所述接收部414配置成与互补的啮合元件卡锁啮合。此外，如在图1A到图1D中所范例性图示的，根据本文描述的实施方式，所述滑轮包含牵引元件430，所述牵引元件430连接到所述滑轮并配置用于藉由牵引解除所述卡锁啮合。
根据本文描述的实施方式，所述牵引元件430包含指状柄部分431。所述指状柄部分可以是如在图1A、图1B、图3A、图3B和图5中所范例性图示的环。或者，所述指状柄部分可以是如在图4A和图4B中所范例性图示的条状物。如本文所描述的指状柄部分的实施方式有利于藉由牵引快速和简便地解除滑轮与互补的啮合元件之间的卡锁啮合。
示例性参考图1A到1D，根据各实施方式(其可与本文描述的其他实施方式结合)，所述牵引元件430包括连接到所述滑轮的柔性连接部分432。所述柔性连接部分可以整体地连接到所述滑轮。根据本文描述的实施方式，术语“整体地连接”将被理解为用于“一体式结构”的描述。根据本文描述的实施方式，如本文所描述的滑轮的一体式结构可以例如藉由注射模塑法获得。因此，本文描述的滑轮的实施方式提供简易可生产的低成本滑轮。此外，本文描述的滑轮的实施方式提供可快速安装和快速拆卸的滑轮。因此，藉由提供如本文所描述的滑轮的实施方式，可以减少替换滑轮所需的时间，这延长了线锯或在其中可使用如本文所描述的滑轮的实施方式的任何其他机械的正常运行时间。
根据各实施方式(其可与本文描述的其他实施方式结合)，所述牵引元件430可在滑轮的一侧的径向向外部分处连接到所述滑轮，如在图1A到图1C以及图3A和图3B中所范例性图示的。或者，示例性参考图4A、图4B、图5和图6，所述牵引元件430可以连接到滑轮的中心侧部分，例如在心轴嵌件417用于将所述滑轮耦接到心轴的一侧上。作为另外的选择，如在图4B中示例性图示的，可提供对准开口416以使所述滑轮与滑轮将安装至其上的心轴轴线对准。
为了更好地理解牵引元件430的功能和使用，图3B图示根据本文描述的实施方式的滑轮的示意性透视图，其中所述牵引元件被牵引，如箭头444所指示的。从图3A和图3B，技术人员可理解在牵引所述牵引元件之后，连接到所述滑轮的所述柔性连接部分432可以在牵引方向上弯曲。
示例性参考图1C和图1D，所述接收部414可以包括凸出元件415以用于与互补的啮合元件卡锁啮合。根据本文描述的实施方式，所述凸出元件415可以设置在所述接收部的径向向内部分。所述凸出元件415可以是所述转轮部分的主要部分。根据各实施方式，所述凸出元件415是环形的、径向向内凸出的环形元件。因此，提供配置用于卡锁啮合的简易可生产的接收部。
图1D图示根据本文描述的实施方式的滑轮的接收部的示意性放大剖视图。根据各实施方式(其可与本文描述的其他实施方式结合)，所述凸出元件415可以包括第一侧面415a和第二侧面415b。如在图1D中示范性图示的，所述第一侧面415a可以设置成相对于所述滑轮轴线410a成第一角度佛爱(φ)，以及所述第二侧面415b可以设置成相对于所述滑轮轴线410a成第二角度贝它(β)。根据所述凸出元件415的各实施方式，所述第一角度佛爱(φ)可以与所述第二角度贝它(β)不同。特别地，所述第一角度佛爱(φ)可以小于所述第二角度贝它(β)。
根据各实施方式(其可与本文描述的其他实施方式结合)，藉由选择所述第一角度佛爱(φ)的值，可以设置将滑轮安装到对应的安装元件上所需的力。例如，与其中第一角度佛爱(φ)值将选择为较高的情形相比，藉由选择较小的第一角度佛爱(φ)值，可以使将所述滑轮安装到相应的安装元件上所需的力设置为较小的。因此，与其中所述第二角贝它(β)值将选择为较小的情形相比，藉由选择较高的第二角度贝它(β)值，拆卸所需的力，特别是手动解除所述卡锁啮合所需的牵引力可设置为较高的力。
图2示范性地图示根据本文描述的实施方式的滑轮，所述滑轮安装到互补元件，例如具有环形凹槽的心轴500。从图2，技术人员将理解：在其中所述滑轮安装在心轴500上的情形中(所述情形对应于图2中从右到左的安装方向)，与使所述滑轮从所述心轴500脱离所需的力(其对应于图2中从左至右的牵引方向)相比，安装所需的力较小。
根据各实施方式(其可与本文描述的其他实施方式结合)，所述接收部414可以配置作为轴承接收部分。所述轴承接收部分可以适配用于接收可在2000rpm及更高转速，或者甚至3000rpm或更高转速(例如，2000rpm到4000rpm)下使用的轴承。
根据一些实施方式，如在图1B中示范性图示的，开口412可以设置在转轮部分410中，以便例如在所述转轮部分中设置轮辐结构。这可以进一步降低重量及由此降低滑轮的惯性矩。根据一些实施方式，可以在所述转轮部分中设置例如3到10个，通常6到8个开口412。在所述滑轮的所述转轮部分中设置开口412可以降低所述惯性矩。
根据本文描述的实施方式，所述开口412的边缘、所述轮箍接收部分的边缘及其他结构(例如所述滑轮中的凸出部及凹部)可为倒圆角的或者具有倒圆棱边，所述倒圆棱边具有若干毫米的曲率半径，例如至少1mm或2mm到5mm。这可以进一步减少重量及可以改良所述滑轮在快速旋转期间的工况。另外，与具有尖锐棱边的相应形状相比，来自所述工艺的浆料、冷却流体或其他固体颗粒无法在所述滑轮处沉积。
如图1C所示，根据本文描述的实施方式，所述丝线引导部分455可包括轮箍450，所述轮箍450可以是独立的元件。例如，所述轮箍450可以安装在转轮部分410上，特别地在径向向外的转轮部分上。此外，所述轮箍450可以可拆卸地连接到所述转轮部分410。根据各实施方式(其可与本文描述的其他实施方式结合)，所述轮箍450提供所述滑轮的丝线引导部分，所述丝线引导部分包含一或多个沟槽以用于引导所述丝线。
如在图1C中所示例性图示的，根据各实施方式，所述转轮部分410配置成围绕所述滑轮轴线410a旋转。所述转轮部分可包括轮箍支承部分420。如图1B所示，沟槽452可以设置在所述丝线引导部分455中，特别地在所述轮箍450中，以用于在所述滑轮400上引导丝线。根据本文描述的实施方式，所述沟槽452界定平面462，所述平面462藉由图1B中的虚线指示。在所述滑轮旋转期间，在这个平面462中引导所述丝线。因此，在本公开案中，那个平面462也可以被称为丝线引导平面。
根据一些实施方式(其可与本文描述的其他实施方式结合)，所述轮箍支承部分420可以是所述转轮部分的主要部分。根据本文描述的实施方式，术语“作为……的主要部分”将被理解为用于“一体式结构”的描述。根据本文描述的实施方式，这种一体式结构可以例如藉由注射模塑法获得。
根据一些实施方式(其可与本文描述的其他实施方式结合)，所述滑轮可包括复数个应变消除元件470，以用于在牵引所述牵引元件之后减轻滑轮中的应力，从而解除所述卡锁啮合。如在图6A中示范性图示的，所述应变消除元件470可以配置作为空腔，例如围绕所述滑轮轴线而径向地设置。特别地，所述应变消除元件470可以围绕所述心轴嵌件417周围设置，如在图6A中示范性图示的。根据一些实施方式，所述应变消除元件可包括泡沫结构，特别地塑料泡沫结构。因此，如本文所描述的实施方式提供具有改良的机械稳定性和应变消除性质的滑轮，所述应变消除性质可用于特别地藉由牵引而快速解除卡锁啮合，如本文所描述的。
根据各实施方式(其可与本文描述的其他实施方式结合)，所述滑轮的所述接收部414配置用于将扭矩从心轴500传输到所述滑轮。因此，示例性参考图6B和图6C，所述滑轮和所述心轴500之间的界面可包括互补的扭矩轴承元件440，所述滑轮例如所述滑轮的所述转轮部分410，所述滑轮可以安装到所述心轴500上。所述扭矩轴承元件配置用于将扭矩从所述心轴传送到所述滑轮，所述滑轮可安装到所述心轴上。在滑轮被例如藉由耦接到所述心轴的电动机驱动时，这可以特别地有利于滑轮，其中，所述滑轮安装在所述心轴上。
根据一些实施方式(其可与本文描述的其他实施方式结合)，所述扭矩轴承元件可配置作为沟槽，特别是轴向的沟槽，如在图6B和图6C中所范例性图示的。所述沟槽可包括倒圆角形状，如在图6B中所范例性图示的，及/或三角形形状，如在图6C中所范例性图示的。所述扭矩轴承元件可以设置成围绕所述滑轮和心轴之间的界面的整个周界，如在图6B中所范例性图示的。或者，所述扭矩轴承元件可以设置在围绕所述滑轮和心轴之间的界面的周界的至少一部分上，例如在所述滑轮和心轴之间的界面的周界的两个相对部分上，如在图6C中所范例性图示的。对本领域普通技术人员而言显而易见的是，根据本文描述的实施方式，所述扭矩轴承元件可以是用于扭矩传输的任何合适的形状。
根据本文描述的实施方式，所述滑轮是由塑胶材料构成的，特别是热塑性材料或热塑性合成橡胶材料。藉由提供由塑胶材料构成的滑轮，可提供低成本的滑轮。此外，所提供的滑轮可轻易地例如藉由注射模塑法制造。因此，根据一些实施方式，所述滑轮是注射模塑的滑轮。
在其中滑轮是由热塑性材料构成的各实施方式中，所述热塑性材料是选自由以下物质组成的群组的至少一个：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚酰胺(PA)、聚乳酸(PLA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚醚醚酮(PEEK)，以及聚氯乙烯(PVC)。或者，在其中滑轮是由热塑性合成橡胶材料构成的各实施方式中，所述热塑性合成橡胶材料是选自由以下物质组成的群组的至少一个：聚酰胺、热塑性聚氨基甲酸酯(TPU)、热塑性共聚酯、热塑性聚酰胺、合成橡胶合金(TPE-v或TPV)、聚烯烃混合物(TPE-o)和苯乙烯类嵌段共聚物(TPE-s)。因此，所提供的滑轮可轻易地例如藉由注射模塑法制造。
根据一些实施方式(其可与本文描述的其他实施方式结合)，所述塑胶材料具有2.5g/cm3或者更小的密度，例如2.0g/cm3或者更小的密度。根据另外可选的修改，所述塑胶材料的密度可以是1.5g/cm3或更小，例如从1.0g/cm3到1.5g/cm3。因此，作为另外的替代性或可选的方面，所述滑轮的惯性矩可以是5.0*10-4kg*m2或更少，特别地是3.5*10-4kg*m2或者更少。这可导致降低的丝线损坏概率，特别是在线锯装置停止或紧急停止期间，在所述期间滑轮的惯性可能会在丝线上产生附加张力。
鉴于上述情形，所述滑轮的重量可以例如是与铝滑轮相比降低了30％到60％。根据一些实施方式，所述导电性可以藉由导电纤维(诸如嵌入所述塑胶材料中的碳纤维)提供。例如可以使用充填有碳纤维的聚酰胺。
根据进一步实施方式(其可与本文描述的其他实施方式结合)，所述滑轮中所包含的塑胶材料可以防聚乙二醇、水基冷却剂及/或所述两者的组合，所述水基冷却剂适配用于在线锯装置中例如使用金刚线进行锯切。
用于引导丝线穿过线锯装置的常见滑轮是由金属(例如，铝)构成的，以便所述滑轮可为丝线损坏检测系统提供导电性。铝滑轮与其他金属滑轮相比，具有相当低的质量。对更快的切割、更薄的丝线、更快的丝线损坏检测和新型丝线的进一步增加的需求导致对更进一步改良的需要。根据本文描述的实施方式，滑轮是由导电性塑胶材料构成的。因此，所述滑轮的质量及因此惯性矩可进一步减少，可以提供用于丝线损坏检测的导电性，并且还可以降低在维护保养及/或操作期间丝线的 形变。因此，可以在能够使丝线损坏检测电流流过所述滑轮的同时，提供较低的滑轮惯性矩和更平滑的旋转。
根据各实施方式(其可与本文描述的其他实施方式结合)，所述滑轮包含导电塑胶材料。例如，所述滑轮的转轮部分可包括导电塑胶。根据一些实施方式，所述导电塑胶材料是导电热塑性材料或导电热塑性合成橡胶材料。所述导电性塑胶材料的材料性质使得能够藉由使转轮部分具有轮辐或具有转轮部分开口以降低所述滑轮的总重量，来进一步减少重量。
根据进一步实施方式(其可与本文描述的其他实施方式结合)，所述塑胶材料是合成的聚合物材料，所述聚合物材料包含纤维，具体地是导电纤维。例如，所述导电纤维可以是碳纤维。所述碳纤维还可以分别地增加所述滑轮或所述转轮部分的刚性。
根据各实施方式(其可与本文描述的其他实施方式结合)，所述轮箍450如在图1C和图4B中所范例性图示的，可以由绝缘材料构成。因为所述轮箍450是电绝缘的，所以缠绕在所述滑轮上的丝线(可以偏置到一电位)与所述转轮部分410电绝缘。在其中所述丝线藉由电源偏置，并且在丝线损坏之后所述丝线的松散端接触滑轮的转轮部分的情形中，可以用测量设备检测到电流。
根据一些实施方式(其可与本文描述的其他实施方式结合)，质量中心可以位于丝线引导平面中。在图4B中，这由箭头460指示，以代表计重标度。因为所述质量中心在所述丝线引导平面中，所以所述滑轮400(将被支持在枢轴点460上，如在图4B中所范例性图示的)得以平衡。根据一些进一步实施方式(其可与本文描述的其他实施方式结合)，所述转轮部分可具有凸出部422或凹部(未示出)，以便所述滑轮400相对于在其中引导丝线的所述丝线引导平面完全平衡。例如，所述凸出部422可以补整所述轮箍支承部分420。
如上所述，根据本文描述的实施方式的滑轮适配或配置用于线锯装置，所述滑轮可在线锯装置中使用及/或可以是线锯装置的一部分。在可用于制造适配或配置用于线锯装置的滑轮的其他方面中，所述滑轮可具有沟槽结构，所述沟槽结构经制造以用于引导具有150μm或更小的厚度，或者上述其他直径中的任何一者的厚度的丝线。必须注意的是，所述沟槽结构是针对丝线直径和切割工艺而特别设计 的，以允许高精度的切割，例如具有100μm或更低的精度，或者甚至50μm或更低的精度。
根据进一步可选的实施方式，所述滑轮的惯性矩可以是5.0*10-4kg*m2或更小，例如3.5*10-4kg*m2或更小，诸如从1*10-4kg*m2到3.5*10-4kg*m2。
图7图示根据本文所描述的各实施方式的线锯装置100的示例性实施例。所述线锯装置的外壳可以分成不同的区域，如所述虚线112所指示的。例如，第一外壳部分可以形成丝网隔室110，并且第二外壳部分111可以容纳丝线管理系统300、电气机柜114、第一储罐120和第二储罐124，以及第一泵121和第二泵125。所述丝线管理系统可以配置用于朝所述丝网馈送所述丝线10。
如在图7中示范性图示的，可以在滑轮400上引导所述丝线以形成丝网。如可从在丝网隔室110中由丝线10形成的丝网所见，在图7中图示的系统可用于切削晶片。用于锯切的所述丝线可以配有研磨材料。作为一种选择，所述研磨材料可以提供为浆料。这可以在所述丝线接触待切割材料之前不久实行。因此，藉由用于切割材料的丝线将所述研磨材料运输到所述切削位置。作为另一选择，可以在所述丝线上用涂层提供研磨材料。例如，可以在金属线上例如用涂层提供金刚石粒子，其中所述金刚石粒子埋置在丝线的涂层中。因此，所述研磨材料稳固地与所述丝线连接。
根据线锯装置的一些实施方式，例如在其中所述线锯装置用金刚线工作的情形中，第一储罐120可以用于未使用的冷却流体；或者在其中所述线锯装置100用需要附加研磨材料的丝线工作的情形中，第一储罐120可以例如用于未使用的(新的)浆料。第一泵121朝切割区域中的所欲位置泵送冷却流体(或浆料，分别地)。这在图7中由导管122指示。已使用的冷却流体(或浆料)可回流穿过导管126并且用所述第二泵125泵送到所述第二储罐124中。在其中使用冷却流体或浆料的那些情形中，如果已使用的可消耗流体的一部分被重新引入到所述第一储罐120中，则所述部分可以再次使用。因此，根据不同的实施方式，所述可消耗流体的仅一部分可被再次使用，所有的可消耗流体可被再次使用，或者没有可消耗流体可被再次使用，由此将所述可再次使用的部分重新引入到所述第一储罐120中。作为一个实例，可以在导管126中设置附加阀，以用于选择性地选择已使用的流体将 被泵送到其中的储罐。根据另一实例，可以提供在所述第二储罐124和所述第一储罐120之间的流体连接，以便将所述已使用的流体的一部分重新引入所述第一储罐120中。根据不同的实施方式，如上文已叙述的，所述可消耗流体可以是冷却流体或浆料。在使用浆料的情形中，所述浆料还具有冷却丝线切割材料的位置的功能。
如在图7中由虚线所指示的，所述电气机柜114可以用来控制不同元件的操作。例如，可以控制第一泵121和第二泵125的操作、供给绕线管134和卷线绕线管138的旋转。此外，另外或视情况地，可以测量第一储罐120和第二储罐124的装满程度，并且可以将相应的信号馈送到控制单元。根据进一步实施方式，可以将其他控制信号和监控信号馈送到/源自电气机柜114。例如，来自驱动所述绕线管的电动机的信号、用于馈送可消耗的流体状浆料或冷却流体的压力信号，或者丝线损坏检测信号可以馈送到和来自所述电气机柜。对本领域普通技术人员显而易见的是，电气机柜或控制单元可以设置在线锯装置中的不同位置处，例如也在所述丝线装置的外部，并且可以相应地提供来自和到所述控制单元的相应控制信号。
根据一些实施方式(其可与本文描述的其他实施方式结合)，所述丝线设置在供给绕线管134上。如在图8中范例性图示的，根据各实施方式，在复数个滑轮400上将丝线引导到所述丝网隔室110中，以在所述切割区域中形成丝网。在切割之后，藉由另一滑轮朝所述丝线管理系统300引导丝线，并且在所述丝线管理系统300中所述丝线经由滑轮提供到所述卷线绕线管138上。根据各实施方式，用10m/s或更高的丝线速率，通常在15到20m/s的范围内，或者甚至高达25m/s或40m/s的丝线速率将所述丝线从丝线管理系统300引导到丝线切割区域并返回。
根据进一步实施方式(其可与本文描述的其他实施方式结合)，所述丝线管理系统300可以适配用于双向使用，以便在一个方向中所述丝线从供给绕线管134被馈送到卷线绕线管138，反之亦然。如果使用金刚线，则所述线锯装置的双向使用可为特别值得关注的。
根据不同的实施方式，线锯装置可以是截断器、切方机、线锯或多线锯。截断器将被理解为一种可用于从块料或方块锯切端件的装置，所述方块已在切方机中分割成块料。切方机是一种线锯，所述线锯用于将硅锭锯切成所需大小的方材，以便在晶片加工中，线锯或多线锯可以从所述块料锯切晶片。
图8图示根据各实施方式的丝线管理系统300的透视图，其中可以使用如本文所描述的滑轮的实施方式。图8的示例性实施例包含安装在绕线管310a上的供给绕线管134，以及设置用于将丝线特别地引导到丝网隔室的滑轮320a、330a、315a和325a。根据如图8所示的丝线管理系统的示例性实施方式，可以提供安装在绕线管心轴310b上的卷线绕线管138，所述滑轮320b、330b、315b和325b设置用于将所述丝线从所述丝网隔室引导到所述卷线绕线管138。
此外，如在图8中示范性图示的，所述丝线管理系统可包括滑轮移动装置324a，所述滑轮移动装置324a配置用于将所述滑轮320a安置在所述供给绕线管134上的所欲位置处。因此，所述丝线管理系统可包括另一滑轮移动装置324b，所述滑轮移动装置324b配置用于将所述滑轮320b安置在所述卷线绕线管138上的所欲位置处。所述滑轮移动装置324a、324b可以配置为可收放的或可伸缩的杆件。所述可收放的或可伸缩的杆件可以沿着平行于所述绕线管轴线的杆件轴线纵向地移动。如在图8中示范性图示的，所述滑轮移动装置324a、324b可以安装到所述线锯装置的主框架部分的壁部分。
根据各实施方式，线锯可包括至少一个滑轮，特别地可包括复数个滑轮，例如根据如本文所描述的滑轮的各实施方式的所有滑轮。如果使用具有涂层(例如，金刚石涂层)的一或多根细丝线，那么根据本文描述的实施方式的所述滑轮和所述线锯装置是特别有用的。根据一些实施方式，所述线锯装置100包含根据本文描述的实施方式的任一者所述的至少一个滑轮。特别地，所述线锯装置可包括丝线管理系统300及/或丝网隔室110，其中所述丝线管理系统及/或所述丝网隔室中的至少一个包含啮合元件，所述啮合元件配置用于与滑轮的接收部414互补地卡锁啮合。
因此，在各实施方式(其可与本文描述的其他实施方式结合)中，本文描述的丝线管理系统和线锯装置适配用于具有低于约150μm的直径的细丝线，诸如在约100μm和约150μm之间的直径，特别地在约50μm和约150μm之间，更特别地在50μm和100μm之间。在其它情况下，实施方式还可具有低到例如100μm、80μm、70μm或60μm的丝线直径。
此外，本文描述的丝线管理系统和线锯装置适配用于经涂敷的丝线，例如用于具有镍涂层的丝线，所述镍涂层中包埋有金刚石粒子。这种丝线可以具有低于约 150μm的直径，诸如在约100μm和约150μm之间的直径，特别地在约50μm和约150μm之间，更特别地在50μm和100μm之间，例如120μm。在其它情况下，实施方式还可以具有低到例如100μm、80μm、70μm或60μm的丝线直径。对于那些丝线，丝线的缠绕可能会增加丝线损坏的风险或损伤所述涂层的风险，因此无缠绕的操作是有利的。藉由使用金刚线，所述产量可以增加到原来的2倍或更多。当使用金刚线时，所述线锯的其他部分可与所述金刚线适配。例如，机械部分、电气部分及/或软件可与金刚线的使用适配。当使用金刚线时，所述线锯的其他部分可与所述金刚线适配。例如，机械部分、电气部分及/或软件可与金刚线的使用适配。
如上所述，在本文描述的线锯装置中使用复数个滑轮。在这方面，必须考虑存在对更高切割速率和更高丝线速率、更细的丝线或不同类型的丝线(诸如，金刚线)、以及为使客户更便利而改良的装置控制的需求。在锯切操作期间，所述滑轮可以大于1500rpm的转速围绕所述滑轮相应的轴线旋转。根据一些实施方式，所述滑轮藉由能够以2000rpm和更大的转速，或者甚至3000rpm或更大的转速(例如，2000rpm到4000rpm)旋转而适配用于线锯装置。例如，在紧急停止期间，所述线锯装置必须尽快地停止。相应地，所述滑轮的惯性，即所述滑轮的惯性矩，会导致所述滑轮旋转不会立即停止。这个进一步的滑轮旋转可能会导致丝线的不利张紧，从而使丝线损坏可能发生。
此外，根据一些实施方式(其可与本文描述的其他实施方式结合)，这种丝线损坏可以如下检测。所述丝线偏置到具有约20V到120V的绝对值的电位，诸如30V到60V。因此，会在所述丝线和其余的线锯装置元件(诸如，外壳、主框架、监视装置(police)、外壳部分，或机柜的舱门等等)之间产生电压。例如，这些其他元件可以处于接地电位。如果所述丝线损坏，那么所述丝线的松散端会接触所述线锯装置的一个元件，例如如本文所述的包含导电塑胶材料的滑轮。在所述丝线和所述线锯装置之间的电压会引发电流。因此，丝线损坏检测系统可以监控这种电流的存在，并且如果检测到这种电流，那么就检测丝线的损坏。
根据本文描述的实施方式，提供根据如上所述的任何实施方式的具有至少一个滑轮的线锯装置。根据一个可选的方面，在所述线锯中使用的复数个滑轮具有实 质上相同的惯性矩。例如，所述滑轮的惯性矩彼此偏差不大于10％或5％。通常，根据不同的实施，所述线锯装置可以是选自由以下元件组成的群组的一元件：线锯、多线锯、切方机和截断器。根据进一步实施方式(其可与本文描述的其他实施方式结合)，所述线锯装置可进一步包含线锯装置的主体、适配用于使所述丝线偏置至一电位的电压源，以及从滑轮的转轮部分到主体的导电通路。因此，如本文所描述的线锯装置的一些实施方式配置用于丝线损坏检测，如上所述。
尽管上述内容是针对本公开案的实施方式，但可在不脱离本公开案的基本范围的情况下设计本公开案的其他及进一步的实施方式，且本公开案的范围是由权利要求书来确定的。
Claims (21)
1.一种配置用于线锯装置的滑轮(400)，所述线锯装置具有形成丝网的丝线，所述滑轮包括：
接收部(414)，配置用于与互补的啮合元件卡锁啮合，以及
牵引元件(430)，所述牵引元件连接到所述滑轮以藉由牵引解除所述卡锁啮合。
2.如权利要求1所述的滑轮(400)，其特征在于，所述牵引元件(430)包括指状柄部分(431)，所述指状柄部分用于藉由牵引手动地解除所述卡锁啮合。
3.如权利要求2所述的滑轮(400)，其特征在于，所述指状柄部分(431)是环形或条状的形式。
4.如权利要求1、2或3中任一项所述的滑轮(400)，其特征在于，所述接收部(414)配置用于从心轴到所述滑轮的扭矩传输。
5.如权利要求1、2或3中任一项所述的滑轮(400)，其特征在于，所述牵引元件(430)包括连接到所述滑轮的柔性连接部分(432)。
6.如权利要求5所述的滑轮(400)，其特征在于，所述柔性连接部分可以整体地连接到所述滑轮。
7.如权利要求1到3中任一项所述的滑轮(400)，其特征在于，所述牵引元件(430)连接到所述滑轮一侧的径向向外部分处。
8.如权利要求1到3中任一项所述的滑轮(400)，其特征在于，所述牵引元件(430)连接到所述滑轮一侧的中心侧部分处。
9.如权利要求1到3中任一项所述的滑轮(400)，其特征在于，所述滑轮包括复数个应变消除元件(470)，以用于在牵引所述牵引元件之后减轻所述滑轮中的应力，从而解除所述卡锁啮合。
10.如权利要求9所述的滑轮(400)，其特征在于，所述复数个应变消除元件包括围绕所述滑轮轴线径向地设置的空腔。
11.如权利要求1到3中任一项所述的滑轮(400)，其特征在于，所述滑轮是由塑胶材料、热塑性材料和热塑性合成橡胶材料中的一个构成的。
12.如权利要求1到3中任一项所述的滑轮(400)，其特征在于，所述滑轮 是由热塑性材料构成的，以及其中所述热塑性材料是选自由以下材料组成的群组的至少一个：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚酰胺(PA)、聚乳酸(PLA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚醚醚酮(PEEK)，以及聚氯乙烯(PVC)。
13.如权利要求1到3中任一项所述的滑轮(400)，其特征在于，所述滑轮是由热塑性合成橡胶材料构成的，以及其中所述热塑性合成橡胶材料是选自由以下材料组成的群组的至少一个：聚酰胺、热塑性聚氨基甲酸酯(TPU)、热塑性共聚多酯、热塑性聚酰胺、合成橡胶合金(TPE-v或TPV)、聚烯烃混合物(TPE-o)和苯乙烯类嵌段共聚物(TPE-s)。
14.如权利要求1到3中任一项所述的滑轮(400)，其特征在于，所述滑轮的惯性矩是5.0*10-4kg*m2或更小。
15.如权利要求1到3中任一项所述的滑轮(400)，其特征在于，所述滑轮的惯性矩是3.5*10-4kg*m2或更小。
16.如权利要求1到3中任一项所述的滑轮(400)，其特征在于，所述滑轮包括径向向外指向的丝线引导部分，所述丝线引导部分具有界定丝线引导平面的沟槽结构，其中所述滑轮的质量中心位于所述丝线引导平面中。
17.如权利要求1到3中任一项所述的滑轮(400)，其特征在于，所述滑轮是注射模塑的滑轮。
18.如权利要求1所述的滑轮(400)，其特征在于，所述牵引元件(430)包括指状柄部分(431)和连接到所述滑轮的柔性连接部分(432)，其中所述柔性连接部分整体地连接到所述滑轮，其中所述滑轮是由热塑性材料或者热塑性合成橡胶材料构成的，以及其中所述滑轮包括径向向外指向的丝线引导部分(455)，所述丝线引导部分具有界定丝线引导平面(462)的沟槽结构。
19.一种用于切割半导体材料的线锯装置(100)，所述线锯装置具有形成丝网的丝线，其中所述线锯装置包括如权利要求1到3中任一项所述的至少一个滑轮。
20.一种用于切割半导体材料的线锯装置(100)，所述线锯装置具有形成丝网的丝线，其中所述线锯装置包括如权利要求18所述的至少一个滑轮。
21.如权利要求19或20所述的线锯装置(100)，其特征在于，所述线锯装 置包括丝线管理系统(300)和/或丝网隔室(110)，其中所述丝线管理系统和/或所述丝网隔室中的至少一个包括啮合元件，所述啮合元件配置用于与所述滑轮的接收部(414)互补地卡锁啮合。
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