CN204459074U - 用于丝锯装置的滑轮以及丝锯装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了用于丝锯装置的滑轮以及丝锯装置。所述丝锯装置具有形成丝线网的丝线。所述滑轮包括围绕滑轮轴(410a)的轮部分(410)和所述轮部分的径向向外的用于引导所述丝线的丝线导向部分(455)。轮部分的径向刚度低于轮部分的滑轮轴方向上的刚度。
Description
技术领域
本实用新型的实施例涉及用于丝锯装置的滑轮以及丝锯装置。更具体来说，本实用新型的实施例涉及配置用于丝锯装置的滑轮，和用于切割或锯切诸如硅、蓝宝石或石英块的硬质材料的丝锯装置，例如，用于切割硅晶片、用于矩形形成器、用于截断器等等。
背景技术
存在丝锯装置用于从一件硬质材料(诸如硅)切割块状物或砖状物、薄片，例如，半导体晶片。在这种装置中，伸展的丝线从绕线管供应且由用于引导切割区中的丝线的滑轮引导和拉紧。
如今，有使用更薄的丝线从而减少切割厚度且减少浪费的材料的倾向。还存在使用金刚线的期望。这些更薄的丝线和金刚线一般更容易受损害，并且在高拉紧力下丝线可能更容易断裂。进一步来说，晶片质量直接与切割的丝线张力相关联。丝线张力越高，切割和晶片质量越好。因此，使用更薄丝线的倾向形成关于切割期间丝线张力控制的挑战。
进一步来说，期望增加切割速度用于提高丝锯装置的产量。移动工件穿过网的最大速度以及给定时间量内的最大有效切割区受到数个因素的限制，包括丝线速度、待锯切的材料的硬度、干扰影响、期望的准确度等等。进一步来说，使用具有高加速和减速的丝线移动轮廓(例如，切割丝线的往返移动)的倾向增加了关于切割期间丝线张力控制的挑战，因为这类加速和减速对丝线张力产生干扰。因此，存在减少丝锯中使用的丝线的丝线张力的干扰的期望。
实用新型内容
鉴于以上内容，提供一种配置用于具有形成丝线网的丝线的丝锯装置(尤其用于切割半导体材料)的滑轮和根据独立权利要求书的丝锯装置。进一步的优点、特征、方面和细节从从属的权利要求书、描述和图式中显而易见。
本实用新型提供了一种配置用于丝锯装置的滑轮(400)，所述丝锯装置具有形成丝线网的丝线，其特征在于，所述滑轮包含：
围绕所述滑轮轴(410a)的轮部分(410)，和
所述轮部分的径向向外的用于引导所述丝线的丝线导向部分(455)，
其中所述轮部分的径向刚度低于所述轮部分的所述滑轮轴方向上的刚度。
在一个实施例中，所述轮部分包含配置用于提供所述较低径向刚度的结构(430)，所述结构布置在所述轮部分(410)的径向外部部分处。
在一个实施例中，配置用于提供所述较低径向刚度的所述结构(430)为所述滑轮不可分割的部分。
在一个实施例中，配置用于提供所述较低径向刚度的所述结构(430)为所述滑轮的所述轮部分的不可分割的部分。
在一个实施例中，用于提供所述较低径向刚度的所述结构(430)为从以下内容组成的所述群组中选择的至少一个结构：S型结构、U型结构、O型结构或泡沫状结构。
在一个实施例中，配置用于提供所述较低径向刚度的所述结构(430)包含kap<100N/mm的表面径向刚度kap，其中所述表面径向刚度定义为kap＝T/[θ(R0-R)]，其中T为丝线张力，其中θ为缠绕在所述滑轮上的所述丝线的缠绕角，其中R0为卸载状态中的所述滑轮的半径，且其中R为负载状态中的所述滑轮的半径。
在一个实施例中，配置用于提供所述较低径向刚度的所述结构(430)进一步包含针对作用于所述丝线的阻尼负载的阻尼性质。
在一个实施例中，配置用于提供所述较低径向刚度的所述结构包含阻尼系数ξ，ξ具有介于下限ξ＝0.01和上限ξ＝1.5之间的值。
在一个实施例中，所述滑轮由塑性材料制造。
在一个实施例中，所述滑轮由热塑塑料或热塑性合成橡胶制造。
在一个实施例中，所述塑性材料为热塑塑料，且其中所述热塑塑料为从以下内容组成的所述群组中选择的至少一个：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)和聚氯乙烯(PVC)。
在一个实施例中，所述塑性材料为热塑性合成橡胶，且其中所述热塑性合成橡胶为从以下内容组成的所述群组中选择的至少一个：聚酰胺、热塑性聚氨酯(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)。
在一个实施例中，所述塑性材料包含电性导电塑性材料。
在一个实施例中，所述塑性材料包括电性导电纤维。
在一个实施例中，所述滑轮的所述惯性力矩为5.0*10-4kg*m2或更小。
在一个实施例中，所述滑轮为注入模塑滑轮。
在一个实施例中，所述轮部分包含配置用于提供所述较低径向刚度的结构(430)，所述结构布置在所述轮部分(410)的径向外部部分处，其中配置用于提供所述较低径向刚度的所述结构(430)为所述轮部分的不可分割的部分，其中用于提供所述较低径向刚度的所述结构为从以下内容组成的所述群组中选择的至少一个结构：S型结构、U型结构、O型结构或泡沫状结构。其中所述滑轮由热塑塑料或热塑性合成橡胶制造。
本实用新型还提供了一种具有形成丝线网的丝线的用于切割半导体材料的丝锯装置(100)，所述丝锯装置包含上述的至少一个滑轮。
在一个实施例中，所述丝锯装置(100)进一步包含：所述丝锯装置的主体；适合于将所述丝线偏压至电压的电压源；和从所述滑轮的所述轮部分至所述主体的电性导电路径。
根据一个实施例，提供配置用于具有形成丝线网的丝线的丝锯装置的滑轮。所述滑轮包括围绕滑轮轴的轮部分和滑轮径向向外的用于引导丝线的丝线导向部分，其中轮部分的径向刚度低于轮部分的滑轮轴方向上的刚度。
根据另一实施例，提供具有形成丝线网的丝线的用于切割半导体材料的丝锯装置。丝锯装置包括根据本文描述的实施例的至少一个滑轮。
根据又一方面，提供丝锯装置中的根据本文描述的实施例的滑轮的使用。
根据又一实施例，提供配置用于切割半导体材料的具有形成丝线网的丝线的丝锯装置的滑轮。所述滑轮包括围绕滑轮轴的轮部分和滑轮径向向外的用于引导丝线的丝线导向部分，其中轮部分的径向刚度低于轮部分的滑轮轴方向上的刚度。轮部分包括配置用于提供较低径向刚度的结构，所述结构布置在轮部分的径向外部部分处。配置用于提供较低径向刚度的结构为滑轮(尤其是轮部分)的不可分割的部分。进一步来说，用于提供较低径向刚度的结构为从以下内容组成的群组中选择的至少一个结构：S型结构、U型结构、O型结构或泡沫状结构。滑轮由塑性材料(尤其是热塑塑料或热塑性合成橡胶)制造。
此外，根据本实用新型的实施例也针对描述的设备操作的方法。所述方法包括用于执行设备的每个功能的方法步骤。
附图说明
因此，以可详细理解本实用新型的上述特征的方式，上文简要概述的本实用新型的更具体描述可参阅实施例获得。附图涉及本实用新型的实施例且在以下描述：
图1A图示根据本文描述的实施例的滑轮的示意性视图；
图1B图示根据本文描述的沿着如图1A中描绘的线A-A的滑轮的示意性剖视图；
图2图示根据本文描述的实施例的滑轮的示意性剖视图；
图3图示根据本文描述的实施例的滑轮的示意性剖视图；
图4图示根据本文描述的实施例的滑轮的示意性剖视图；
图5图示根据本文描述的实施例的滑轮的示意性剖视图；
图6图示根据本文描述的实施例的滑轮的示意性视图，所述滑轮处于丝线施加径向力于所述滑轮上的状态中；
图7图示根据本文描述的实施例的滑轮的示意性视图；
图8图示根据本文描述的实施例的丝锯装置的示意性视图；和
图9图示根据本文描述的实施例的丝锯装置的丝线管理系统的透视图。
具体实施方式
现在将详细参阅本实用新型的各种实施例，各种实施例中的一或更多个实例图示在图中。在图式的以下描述中，相同附图标记指代相同部件。在下文中，仅描述关于单独实施例的差异。以解释说明本实用新型的方式提供每一实例且每一实例不意味着对本实用新型的限制。进一步来说，图示或描述为一个实施例的部分的特征可用于其他实施例上或连同其他实施例一起使用以产生又一实施例。描述旨在包括这类修改和改变。
在图1A和图1B中，图示根据本文描述的实施例的滑轮的示意性视图和剖视图。滑轮400包括围绕滑轮轴410a的轮部分410和处于滑轮的径向外部部分处用于引导丝线的丝线导向部分455。进一步来说，轮部分的径向刚度低于轮部分的滑轮轴方向上的刚度。示例性参阅图1B，轮部分的较低径向刚度可(例如)由配置用于提供较低径向刚度的结构430实现。这一结构可(例如)布置在轮部分410的径向外部部分处，如图1B中示例性图示的。根据本文描述的实施例，配置用于提供较低径向刚度的结构430可为几何结构(例如，S型、U型或O型)、材料结构(例如，泡沫状结构)或包括具有低于滑轮的剩余部分(尤其是滑轮的轮部分)的刚度的材料的结构。
在本实用新型中，刚度理解为弹性主体提供的对变形的阻力测量。根据本文描述的实施例，主体(例如，滑轮)的刚度定义为k＝F/δ，其中F为施加在主体上的力且δ为力产生的变形位移，例如，主体的压缩或伸展。
根据可与本文描述的其他实施例组合的实施例，滑轮可包括具有轴承接收部分414的轮部分410。轴承接收部分414可适合于接收轴承，所述轴承可在2000rpm且更多，或甚至3000rpm或更多(例如，2000rpm至4000rpm)处使用。根据一些实施例，如图1A中示例性图示的，开口412可提供于轮部分410中使得(例如)轮辐结构提供于轮部分中。这可进一步减少重量且因此减少滑轮400的惯性力矩。
如图1B中图示的，根据本文描述的实施例，丝线导向部分455可包括轮胎450，所述轮胎450可为分离部件。举例来说，轮胎450可安装在径向向外轮部分上。进一步来说，轮胎450可拆卸地连接至轮部分410。根据可与本文描述的其他实施例组合的实施例，轮胎450提供滑轮的丝线导向部分，所述丝线导向部分包括用于引导丝线的一或更多个槽。
如图1B中示例性图示的，根据实施例，轮部分410配置为围绕滑轮轴410a旋转。轮部分可包括轮胎运载部分420。如图1B中图示的，槽452可提供于丝线导向部分455中，尤其是轮胎450中，用于引导滑轮400上的丝线。根据本文描述的实施例，槽452界定图1B中虚线指示的平面462。在滑轮旋转期间，在这个平面462中引导丝线。因此，在本案中，这个平面462也可称为丝线导向平面。
根据一些可与本文描述的其他实施例组合的实施例，配置用于提供滑轮的轮部分410的较低径向刚度的结构430可为滑轮400的不可分割的部分。举例来说，配置用于提供较低径向刚度的结构430可为外部轮部分的不可分割的部分，如图1B中示例性图示的。进一步来说，根据一些可与本文描述的其他实施例组合的实施例，轮胎运载部分420可为轮部分的不可分割的部分。在本实用新型中，术语“不可分割的部分”理解为对“一体结构”的描述。根据本文描述的实施例，这种一体结构可(例如)以注入模塑的方式获得。
根据本文描述的实施例，配置用于提供相较于滑轮的轮部分的轴方向刚度更低的滑轮的轮部分的径向刚度的结构为从以下内容组成的群组中选择的至少一个结构：S型结构、U型结构、O型结构或泡沫状结构。如图2中示例性图示的，配置用于提供轮部分的较低径向刚度的结构可为轮部分410的不可分割的部分，其中所述结构430包括相较于轮部分的轴方向刚度更低的径向刚度。举例来说，结构430可包括具有低于滑轮的轮部分的剩余部分的刚度的材料。此外或替代地，结构430可包括配置用于提供轮部分的较低径向刚度的泡沫状的结构。
图3至图5图示如本文描述的滑轮的示例性实施例，其中结构430由不同几何结构形成。在图3中，图示滑轮的示例性实施例，其中配置用于提供轮部分的较低径向刚度的结构为U型结构。图4图示示例性实施例，其中配置用于提供轮部分的较低径向刚度的结构为S型结构。进一步来说，图5图示示例性实施例，其中配置用于提供轮部分的较低径向刚度的结构为O型结构。通过向滑轮提供配置用于提供相较于轮部分的轴向刚度更低的轮部分的径向刚度的几何结构，提供用于更平滑旋转和减少丝线振动的容易可生产的滑轮。
根据可与本文描述的其他实施例组合的实施例，配置用于提供相较于轮部分的轴向刚度更低的轮部分的径向刚度的几何结构，诸如U型结构、S型结构和O型结构，如图3至图5中图示的，可与泡沫状结构组合。配置用于提供低的径向刚度的几何结构与泡沫状结构的这一组合可(例如)以通过提供具有泡沫状结构的几何结构(也就是说，几何结构包括泡沫状结构)来实现。替代地，配置用于提供低径向刚度的几何结构与泡沫状结构430a的组合可以通过在轮部分中提供泡沫状结构来实现，所述泡沫状结构的位置与几何结构430b的径向位置相关，处于比几何结构更为径向向外的位置，如图4中示例性图示的。
尽管，泡沫状结构和配置用于提供较低径向刚度的几何结构的组合是结合图4所示的S型结构来示例性描述的，然而将理解，根据本文描述的实施例的泡沫状结构也可与其他几何结构组合，诸如U型结构或O型结构，如图3或图5中分别示例性图示的。根据可与本文描述的其他实施例组合的进一步可选的实施例，轮部分中的泡沫状结构可提供在径向位置处，所述径向位置与几何结构430b的径向位置相关，比几何结构更为径向向内。
根据一些可与本文描述的其他实施例组合的实施例，配置用于提供相较于滑轮的轮部分的轴向刚度更低的滑轮的轮部分的径向刚度的结构包括针对作用于丝线的阻尼负载(尤其是负载变动)的阻尼性质。根据实施例，配置用于提供较低径向刚度的结构可包括阻尼系数ξ，所述阻尼系数ξ具有介于ξ＝0.01(尤其是ξ＝0.1，更尤其是ξ＝0.2)的下限和ξ＝0.5(尤其是ξ＝1.0，更尤其是ξ＝1.5)的上限之间的值。因此，提供了用于更平滑的旋转和丝线振动减少的滑轮。
在图6中，根据本文描述的实施例的滑轮图示为处于负载状态，例如，当丝线10施加径向力F于滑轮上时，所述径向力F由丝线张力T产生。图6中附图标记411指示的虚线图示当滑轮处于卸载状态时(尤其是当丝线10没有施加径向力F于滑轮上时，例如，当丝线没有拉紧时)滑轮的半径R0。
示例性参阅图6，根据实施例，当丝线由丝线张力T拉紧时，作用于滑轮上的径向力F由滑轮上缠绕的具有缠绕角θ的丝线10产生。根据可与本文描述的其他实施例组合的实施例，在负载状态中，滑轮可具有半径R，所述半径R小于卸载状态中的滑轮半径R0。根据本文描述的实施例，卸载状态中的滑轮的半径R0可介于R0＝35mm(尤其是R0＝50mm，尤其是R0＝75mm)的下限和R0＝100mm(尤其是R0＝125mm，尤其是R0＝150mm)的上限之间。根据实施例，滑轮可配置用于由于丝线张力产生的作用于滑轮上的径向力F的径向收缩ΔR＝R0－R。根据本文描述的实施例，丝线张力T可介于T＝5N(尤其是T＝10N，尤其是T＝15N)的下限和T＝15N(尤其是T＝25N，尤其是T＝35N)的上限之间。举例来说，针对具有直径120μm的丝线，丝线张力T可为T＝28N。根据其他实例，针对具有直径100μm的丝线，丝线张力可为T＝20N，针对具有直径80μm的丝线，丝线张力可为T＝12N，针对具有直径70μm的丝线，丝线张力可为T＝8N，且针对具有直径60μm的丝线，丝线张力可为T＝6N。
示例性参阅图6，根据本文描述的实施例，在卸载状态中，缠绕在滑轮上的丝线长度L0对应于L0＝θ·R0，其中θ为径度。如以上概述的，根据本文描述的实施例，当缠绕在滑轮上的丝线处在张力下时，滑轮可在径向方向收缩ΔR＝R0－R。因此，在滑轮的负载状态中缠绕在滑轮上的丝线长度L对应于L＝θ·R，其中θ为径度。因此，缠绕在滑轮上的丝线长度在滑轮的卸载状态和滑轮的负载状态之间的差ΔL对应于ΔL＝L0－L＝θ(R0－R)。缠绕角θ可介于θ＝90°(尤其是θ＝105°，尤其是θ＝120°)的下限和θ＝150°(尤其是θ＝180°，尤其是θ＝270°)的上限之间。
根据可与本文描述的其他实施例组合的实施例，滑轮(尤其是滑轮的轮部分)可具有定义为kap＝T/ΔL的外表径向刚度。根据实施例，对于θ＝180°的缠绕角，滑轮(尤其是滑轮的轮部分)的外表径向刚度kap为kap<100N/mm，尤其是kap<10N/mm，更尤其是kap<1N/mm。因此，提供了用于更平滑的旋转和丝线振动减少的滑轮。
根据本文描述的实施例，滑轮由塑性材料，尤其是热塑塑料或热塑性合成橡胶制成。以提供塑性材料制造的滑轮的方式，提供(例如)以注入模塑方式容易制造的低成本滑轮。
在其中滑轮由热塑塑料制成的实施例中，热塑塑料为从以下内容组成的群组中选择的至少一个：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(Acrylnitirl-Butadien-Styrol；ABS)、聚酰胺(Polyamide；PA)、聚乳酸(Polylactat；PLA)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylat；PMMA)、聚碳酸酯(Polycarbonat；PC)、聚对苯二甲酸乙二酯(Polyethylenterephthalat；PET)、聚乙烯(Polyethylen；PE)、聚丙烯(Polypropylen；PP)、聚苯乙烯(Polystyrol；PS)、聚醚醚酮(Polyetheretherketon；PEEK)和聚氯乙烯(Polyvinylchlorid；PVC)。替代地，在其中滑轮由热塑性合成橡胶制成的实施例中，热塑性合成橡胶为从以下内容组成的群组中选择的至少一个：聚酰胺、热塑性聚氨酯(thermoplastic polyurethane；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)。因此，提供了可(例如)通过注入模塑来容易地制造的滑轮。
根据一些实施例，例如，3个至10个，通常6个至8个开口412可提供于轮部分中。在滑轮的轮部分中提供开口412可减少惯性力矩。根据一些可与本文描述的其他实施例组合的实施例，塑性材料具有2.5g/cm3或更小(例如，2.0g/cm3或更小)的密度。根据进一步可选的修改，塑性材料密度可为1.5g/cm3或更小，例如，从1.0g/cm3至1.5g/cm3。因此，作为进一步替代的或可选的方面，惯性的力矩可为5.0*10-4kg*m2或更小，尤其是3.5*10-4kg*m2或更小；和/或每直径重量可为730g/m或更小，通常500g/m或更小，更通常从300至500g/m。这可导致减小的丝线断裂概率，尤其在丝锯装置的停止或紧急停止期间(在丝锯装置的停止或紧急停止期间滑轮的惯性可在丝线上产生附加张力)。
鉴于以上内容，相较于铝滑轮，滑轮的重量可(例如)减少30％至60％。根据一些实施例，电性导电可由电性导电纤维提供，诸如嵌入塑性材料中的碳纤维。举例来说，可使用碳纤维电荷聚酰胺。
根据可与本文描述的其他实施例组合的进一步实施例，包括在滑轮中的塑性材料可抵抗聚乙二醇、适合于丝锯装置中的锯切(例如，使用金刚线)的水基冷却剂和/或所述者的组合物。
用于引导丝线穿过丝锯装置的共用滑轮由金属(例如，铝)制成，使得滑轮为丝线断裂检测系统提供导电性。铝滑轮相较于其他金属滑轮具有相当低的质量。对更快的切割、更薄的丝线、更快的丝线断裂检测和新型丝线的进一步增加的需求带来甚至进一步改善的期望。根据本文描述的实施例，滑轮由电性导电塑性材料制造。因此，质量且由此惯性力矩可进一步减少，可提供丝线断裂检测的电性导电，且也可减少维护和/或操作期间丝线的变形。因此，可提供较低的惯性力矩和更平滑的旋转，同时能够使得丝线断裂检测电流流动穿过滑轮。
根据可与本文描述的其他实施例组合的实施例，滑轮包括电性导电塑性材料。举例来说，滑轮的轮部分可包括电性导电塑料。根据一些实施例，电性导电塑性材料为电性导电热塑塑料或热塑性合成橡胶。电性导电塑性材料的材料性质允许以向轮部分提供轮辐或轮部分开口以用于减少滑轮的总重量的方式来进一步减少重量。
根据可与本文描述的其他实施例组合的进一步实施例，塑性材料为合成聚合材料，所述合成聚合材料包括纤维，尤其是电性导电纤维。举例来说，电性导电纤维可为碳纤维。碳纤维也可分别增加滑轮或轮部分的刚度。
根据可与本文描述的其他实施例组合的实施例，轮胎450(如图1B和图2至图5中示例性图示的)可由绝缘材料制造。由于轮胎450为电性绝缘的，因此丝线10(所述丝线10可偏压至一电压，如图7中示例性图示的)与轮部分410电性绝缘。在丝线由功率供应470偏压(如图7中所图示的)和断裂之后丝线10的松散端在轮部分410处接触滑轮(图7中指示所述情况)的情况下，电流可由测量装置472检测到。
根据可与本文描述的其他实施例组合的一些实施例，质量中心可位于丝线导向平面中。在图1B中，这由代表计重秤的箭头460指示。由于质量中心位于丝线导向平面中，因此，如图1B中示例性图示的将会被支撑在枢轴点460上的滑轮400被平衡。根据一些可与本文描述的其他实施例组合的进一步的实施例，轮部分可具有突出部422或凹槽(未图示)使得滑轮400相对于丝线在其中被引导的丝线导向平面完全平衡。举例来说，突出部422可补偿轮胎运载部分420。
根据本文描述的实施例，开口412的边缘、轮胎接收部分的边缘和其他结构(例如，滑轮中的突出部和凹槽)可为圆形的或具有圆形边缘，所述圆形边缘具有数个mm的曲率半径，例如，至少1mm或2mm至5mm。这可进一步减少重量且可提高快速旋转期间滑轮行为。此外，相较于具有尖锐边缘的相对应的形状，来自工艺的浆料、冷却流体或其他固体颗粒不能沉积在滑轮处。
根据一些可与本文描述的其他实施例组合的实施例，示例性参阅图2，轴承接收部分414可配置为提供用于将滑轮耦合至轴的轴插入部。作为另一选择，如图2中示例性图示的，可提供用于将滑轮与轴心线对齐的对齐开口416，其中滑轮将安装至所述轴心线上。
如上所述，根据本文描述的实施例的滑轮适合于或配置用于丝锯装置，所述滑轮可用于丝锯装置中和/或可为丝锯装置的一部分。滑轮可具有用于引导丝线的槽结构，所述槽结构具有150μm或以下的厚度，或上述其他直径中的任一者的厚度。不得不注意到，槽结构特别针对丝线直径和切割工艺设计，从而允许高精确度切割，例如，具有100μm或以下的精确度，或甚至50μm或以下的精确度。
鉴于以上内容，可进一步提高平滑旋转且也可减少振动概率。滑轮由塑性材料(诸如形成在模具中的塑性材料)制造，允许最佳化设计和滑轮的平衡并减少制造成本。
图8图示根据如本文描述的实施例的丝锯装置100的示例性实施例。丝锯装置的外壳可分离至不同区域中，如虚线112指示的。举例来说，第一外壳部分可形成丝线网格区110且第二外壳部分111可容纳丝线管理系统300、电性机壳114、第一箱120和第二箱124以及第一泵121和第二泵125。丝线管理系统可配置用于朝向丝线网供应丝线10。
如图8中示例性图示的，丝线可在滑轮400上被引导以形成丝线网。如可从丝线网格区110中的丝线10形成的丝线网看到的，图8图示的系统可用于切割晶片。用于锯切的丝线可提供有研磨材料。作为一个选择，研磨材料可作为浆料提供。这种做法可在丝线接触待切割材料之前不久进行。因此，由用于切割材料的丝线运送研磨剂至切割位置。作为另一选择，研磨剂可以涂层形式提供在丝线上。举例来说，金刚石颗粒可提供在金属丝线上，例如，以涂层形式，其中金刚石颗粒嵌入丝线的涂层中。因此，研磨剂稳固地连接丝线。
根据丝锯装置的一些实施例，可用于未使用的冷却流体，例如，在使用金刚线操作丝锯装置的情况中，或第一箱120可在使用丝线和附加研磨剂操作丝锯装置100的情况下用于(例如)未使用的(新鲜的)浆料。第一泵121朝向切割区中的期望位置抽送冷却流体(或浆料，相应地)。这在图8中由导管122指示。使用的冷却流体(或浆料)可经由导管126回流且由第二泵125抽送至第二箱124中。在使用冷却流体或浆料的那些情况中，如果冷却流体或浆料重新进入第一箱120中，那么可再使用一部分使用过的可消耗的流体。因此，根据不同的实施例，仅一部分可消耗的流体、所有可消耗的流体或无可消耗的流体可被再使用，且因此重新进入第一箱120中。作为一个实例，附加阀可提供于导管126中用于有选择地选择箱，使用过的流体抽送至所述箱中。根据另一实例，可提供介于第二箱124和第一箱120之间的流体连接，从而重新将一部分使用的流体引入第一箱120中。根据不同实施例，如以上已经描述的，可消耗流体可为冷却流体或浆料。在使用浆料的情况下，浆料也起到冷却位置的功能，其中丝线在所述位置切割材料。
如图8中的虚线指示的，电性机壳114可用于控制不同部件的操作。举例来说，可控制第一泵121和第二泵125的操作、供应绕线管134和卷带绕线管138的旋转。进一步来说，此外或可选地，可测量第一箱120和第二箱124的填充水平且各自的信号可馈送至控制单元。根据进一步的实施例，其他控制信号和监视信号可馈送至电性机壳114或自电性机壳114馈送出。举例来说，来自驱动绕线管的马达的信号、用于供应可消耗流体(如浆料或冷却流体)的压力信号，或丝线断裂检测信号可馈送至电性机壳或自电性机壳馈送出。集成在丝锯装置100中的电性机壳114图示在图8中。对于所属技术领域中的技术人员明显的是可在丝锯装置的不同位置处提供电性机壳或控制单元，例如，也在丝线装置的外部，且因此可提供往返控制单元的相对应的控制信号。
根据一些可与本文描述的其他实施例组合的实施例，在供应绕线管134上提供丝线。如图8中示例性图示的，根据实施例，在多个滑轮400上引导丝线至丝线网格区110中以用于在切割区中形成丝线网。切割之后，另一滑轮引导丝线朝向丝线管理系统300且在丝线管理系统300中丝线通过滑轮提供于卷带绕线管138上。根据实施例，丝线以10m/s或更高，通常在15至20m/s范围内或甚至高达25m/s或40m/s的丝线速度，从丝线管理系统300被引导至丝线切割区并返回。
根据可与本文描述的其他实施例组合的进一步实施例，丝线管理系统300可适用于双向使用，使得在一个方向中从供应绕线管134供应丝线至卷带绕线管138且在另一方向中，反之亦然。如果使用金刚线，那么丝锯装置的双向使用可为特别有益的。
根据不同实施例，丝锯装置可为截断器、矩形形成器、丝锯或多线丝锯。截断器理解为可用于从砖状物或块状物锯切尾端件的装置，所述尾端件已经在矩形形成器中分离成砖状物。矩形形成器为丝锯，所述丝锯将硅铸锭锯切成期望大小的正方形，使得丝锯或多线丝锯可在晶片加工工艺中从砖状物锯切晶片。本文的丝线管理系统对于作为矩形形成器的丝锯装置特别有用，但不限于矩形形成器。
图9图示根据实施例的丝线管理系统300的透视图，其中可使用如本文描述的滑轮的实施例。图9的示例性实施例包括安装在绕线管轴310a上的供应绕线管134，且滑轮320a、330a、315a和325a布置为引导丝线，尤其是引导丝线至丝线网格区。根据如图9中所图示的丝线管理系统的示例性实施例，可提供安装在绕线管轴310b上的卷带绕线管138，滑轮320b、330b、315b和325b布置为引导丝线从丝线网格区至卷带绕线管138。
进一步来说，如图9中示例性图示的，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配置用于在供应绕线管134上方的期望位置处定位滑轮320a。因此，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配置用于在卷带绕线管138的上方的期望位置处定位滑轮320b。滑轮移动装置324a、324b可配置为可伸缩或伸缩式套杆。可伸缩或伸缩式套杆可沿着平行于绕线管轴的杆轴纵向移动。如图9中示例性图示的，滑轮移动装置324a、324b可安装至丝锯装置的主要框架部分的壁部分。
根据实施例，丝锯可包括至少一个滑轮，尤其是多个滑轮，例如，根据如本文描述的实施例的所有滑轮。如果使用具有涂层(例如，金刚石涂层)的薄丝线或丝线，那么根据本文描述的实施例的滑轮和丝锯装置为特别有用的。因此，在可与本文描述的其他实施例组合的实施例中，本文描述的丝线管理系统和丝锯装置适用于具有小于大约150μm的直径的薄丝线，诸如介于大约100μm和大约150μm之间的直径，尤其是介于大约50μm和大约150μm之间，更尤其介于50μm和100μm之间，例如，120μm。在其他情况中，实施例也可具有如(例如)100μm、80μm、70μm或60μm一样小的丝线直径。
进一步来说，本文描述的丝线管理系统和丝锯装置适用于涂覆的丝线，例如，具有镍涂层的丝线，其中金刚石颗粒嵌入涂层中。这类丝线可具有低于大约150μm的直径，诸如介于大约100μm和大约150μm之间的直径，尤其介于大约50μm和大约150μm之间，更尤其介于50μm和100μm之间，例如，120μm。在其他情况中，实施例也可具有如(例如)100μm、80μm、70μm或60μm一样小的丝线直径。对于那些扭转其可增加丝线断裂的风险或损害涂层的风险的丝线，使得无扭转的操作为有利的。以使用金刚线的方式，产量可增加2倍或更多倍。当使用金刚线时，丝锯的进一步部分可适用于金刚线。举例来说，机械部分、电气部分和/或软件可适用于使用金刚线。
如上所述，多个滑轮用于本文描述的丝锯装置中。在这方面，不得不考虑存在对更高的切割速度和更高的丝线速度、更薄的丝线或不同类型丝线(诸如金刚线)和提高的客户工厂处的装置控制的需求。锯切操作期间，滑轮可以大于1500rpm的转速围绕滑轮各自的轴旋转。根据一些实施例，滑轮以2000rpm或以上，或甚至3000rpm或以上(例如，2000rpm至4000rpm)的转速能力适用于丝锯装置。举例来说，在紧急停止期间，丝锯装置需要尽可能快地停止。因此，滑轮的惯性(也就是滑轮的惯性力矩)引起滑轮无法快速停止。这进一步的滑轮旋转可引起对丝线的有害张力，使得可发生丝线断裂。
进一步来说，根据一些可与本文描述的其他实施例组合的实施例，这一丝线断裂可如下检测。丝线经偏压至电压，所述电压具有大约20V至120V(诸如30V至60V)的绝对值。因此，产生介于丝线与剩余丝锯装置部件(诸如外壳、主框架、管理部分(police)、外壳部分或机壳门等等)之间的电压。举例来说，这些进一步的元件可处于接地电压。如果丝线断裂，那么丝线的松散端接触丝锯装置的一个部件，例如，包括如本文描述的电性导电塑性材料的滑轮。丝线和丝锯装置之间的电压引起电流。因此，丝线断裂检测系统可监视这一电流的存在且如果检测到这一电流，那么检测到丝线断裂。
根据本文描述的实施例，提供丝锯装置，所述丝锯装置具有根据上述任一实施例的至少一个滑轮。根据一个可选的方面，丝锯中使用的多个滑轮具有基本相同的惯性力矩。举例来说，滑轮的惯性力矩不会彼此偏离10％以上或5％以上。通常，根据不同的实施，丝锯装置可为从以下内容组成的群组中选择的元件：丝锯、多线丝锯、矩形形成器和截断器。根据可与本文描述的其他实施例组合的进一步实施例，丝锯装置可进一步包括丝锯装置的主体、适合于将丝线偏压至一电压的电压源和从滑轮的轮部分至主体的电性导电路径。因此，如本文描述的丝锯装置的一些实施例配置用于丝线断裂检测，如上所述。
虽然上文针对本实用新型的实施例，然而可设计本实用新型的其他和进一步的实施例，而不脱离本实用新型的基本范围，且本实用新型的范围由随附权利要求书决定。
Claims (28)
1.一种用于丝锯装置的滑轮(400)，所述丝锯装置具有形成丝线网的丝线，其特征在于，所述滑轮包含：
围绕滑轮轴(410a)的轮部分(410)，和
所述轮部分的径向向外的用于引导所述丝线的丝线导向部分(455)，
其中所述轮部分的径向刚度低于所述轮部分的所述滑轮轴方向上的刚度。
2.如权利要求1所述的滑轮(400)，其特征在于，所述轮部分包含配置用于提供所述较低径向刚度的结构(430)，所述结构布置在所述轮部分(410)的径向外部部分处。
3.如权利要求2所述的滑轮(400)，其特征在于，配置用于提供所述较低径向刚度的所述结构(430)为所述滑轮不可分割的部分。
4.如权利要求2或3所述的滑轮(400)，其特征在于，配置用于提供所述较低径向刚度的所述结构(430)为所述滑轮的所述轮部分的不可分割的部分。
5.如权利要求2或3所述的滑轮(400)，其特征在于，配置用于提供所述较低径向刚度的所述结构(430)为从以下内容组成的所述群组中选择的至少一个结构：S型结构、U型结构、O型结构或泡沫状结构。
6.如权利要求4所述的滑轮(400)，其特征在于，配置用于提供所述较低径向刚度的所述结构(430)为从以下内容组成的所述群组中选择的至少一个结构：S型结构、U型结构、O型结构或泡沫状结构。
7.如权利要求2或3所述的滑轮(400)，其特征在于，配置用于提供所述较低径向刚度的所述结构(430)包含kap<100N/mm的表面径向刚度kap，其中所述表面径向刚度定义为kap＝T/[θ(R0-R)]，其中T为丝线张力，其中θ为缠绕在所述滑轮上的所述丝线的缠绕角，其中R0为卸载状态中的所述滑轮的半径，且其中R为负载状态中的所述滑轮的半径。
8.如权利要求2或3所述的滑轮(400)，其特征在于，配置用于提供所述较低径向刚度的所述结构(430)进一步包含针对作用于所述丝线的阻尼负载的阻尼性质。
9.如权利要求8所述的滑轮(400)，其特征在于，配置用于提供所述较低径向刚度的所述结构包含阻尼系数ξ，ξ具有介于下限ξ＝0.01和上限ξ＝1.5之间的值。
10.如权利要求1或2所述的滑轮(400)，其特征在于，所述滑轮由塑性材料制造。
11.如权利要求10所述的滑轮(400)，其特征在于，所述滑轮由热塑塑料或热塑性合成橡胶制造。
12.如权利要求10所述的滑轮(400)，其特征在于，所述塑性材料为热塑塑料，且其中所述热塑塑料为从以下内容组成的所述群组中选择的至少一个：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)和聚氯乙烯(PVC)。
13.如权利要求10所述的滑轮(400)，其特征在于，所述塑性材料为热塑性合成橡胶，且其中所述热塑性合成橡胶为从以下内容组成的所述群组中选择的至少一个：聚酰胺、热塑性聚氨酯(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10所述的滑轮(400)，其特征在于，所述塑性材料包含电性导电塑性材料。
15.如权利要求14所述的滑轮(400)，其特征在于，所述塑性材料包括电性导电纤维。
16.如权利要求1或2所述的滑轮(400)，其特征在于，所述滑轮的惯性力矩为5.0*10-4kg*m2或更小。
17.如权利要求1或2所述的滑轮(400)，其特征在于，所述滑轮的惯性力矩为3.5*10-4kg*m2或更小。
18.如权利要求1所述的滑轮(400)，其特征在于，所述滑轮为注入模塑滑轮。
19.如权利要求1所述的滑轮(400)，其特征在于，所述轮部分包含配置用于提供所述较低径向刚度的结构(430)，所述结构布置在所述轮部分(410)的径向外部部分处，
其中配置用于提供所述较低径向刚度的所述结构(430)为所述轮部分的不可分割的部分，
其中用于提供所述较低径向刚度的所述结构为从以下内容组成的所述群组中选择的至少一个结构：S型结构、U型结构、O型结构或泡沫状结构，
其中所述滑轮由热塑塑料或热塑性合成橡胶制造。
20.如权利要求17所述的滑轮(400)，其特征在于，所述滑轮为注入模塑滑轮。
21.一种丝锯装置(100)，所述丝锯装置用于切割半导体材料并具有形成丝线网的丝线，其特征在于，所述丝锯装置包含根据权利要求1或2的至少一个滑轮。
22.一种丝锯装置(100)，所述丝锯装置用于切割半导体材料并具有形成丝线网的丝线，其特征在于，所述丝锯装置包含根据权利要求3的至少一个滑轮。
23.一种丝锯装置(100)，所述丝锯装置用于切割半导体材料并具有形成丝线网的丝线，其特征在于，所述丝锯装置包含根据权利要求6的至少一个滑轮。
24.一种丝锯装置(100)，所述丝锯装置用于切割半导体材料并具有形成丝线网的丝线，其特征在于，所述丝锯装置包含根据权利要求7的至少一个滑轮。
25.一种丝锯装置(100)，所述丝锯装置用于切割半导体材料并具有形成丝线网的丝线，其特征在于，所述丝锯装置包含根据权利要求9的至少一个滑轮。
26.一种丝锯装置(100)，所述丝锯装置用于切割半导体材料并具有形成丝线网的丝线，其特征在于，所述丝锯装置包含根据权利要求16的至少一个滑轮。
27.一种丝锯装置(100)，所述丝锯装置用于切割半导体材料并具有形成丝线网的丝线，其特征在于，所述丝锯装置包含根据权利要求19的至少一个滑轮。
28.如权利要求21或27所述的丝锯装置(100)，其特征在于，所述丝锯装置(100)进一步包含：
所述丝锯装置的主体；
适合于将所述丝线偏压至电压的电压源；和
从所述滑轮的所述轮部分至所述主体的电性导电路径。
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