CN208826835U

CN208826835U - 锯线及切断装置

Info

Publication number: CN208826835U
Application number: CN201820277353.XU
Authority: CN
Inventors: 金泽友博; 柴田哲司; 杉田和繁; 合田博史; 神山直树
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2017-03-30
Filing date: 2018-02-27
Publication date: 2019-05-07
Anticipated expiration: 2028-02-27
Also published as: TW201836762A; CN108687981A; TWI645935B; TW201900332A; TWI731270B; US10723042B2; DE102018104005A1; US20180281231A1; CN108687981B; JP6249319B1; JP2018167558A

Abstract

本实用新型提供锯线及切断装置。锯线(10)具备由铼和钨的合金构成的金属线；金属线的铼的含有率是0.1wt％以上且10wt％以下；金属线的弹性模量是350GPa以上且450GPa以下；金属线的拉伸强度是3500MPa以上；金属线的线径是60μm以下。

Description

锯线及切断装置

技术领域

本实用新型涉及锯线及具备该锯线的切断装置。

背景技术

以往，已知有使用由钢琴线构成的线将硅锭进行切片的多线锯(例如，参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开2008－213111号公报

实用新型内容

线锯中，发生线的线径量的切削渣。在上述以往的多线锯中，利用由钢琴线构成的线，但钢琴线的细线化较困难，现状下难以制造线径比60μm 小的钢琴线，并且由于钢琴线的弹性模量是150GPa～250GPa，所以即使能够细径化，也会在切片时发生挠曲。因此，细径化的钢琴线不适合于线锯的切片。

所以，本实用新型的目的是提供一种比钢琴线细且具有钢琴线的约2 倍的弹性模量、具有与钢琴线同等以上的拉伸强度的锯线及具备该锯线的切断装置。

为了达到上述目的，有关本实用新型的一技术方案的锯线具备铼钨合金线；上述铼钨合金线的弹性模量是350GPa以上且450GPa以下；上述铼钨合金线的拉伸强度是3500MPa以上；上述铼钨合金线的线径是60μm以下。

此外，有关本实用新型的一技术方案的锯线具备钾掺杂钨线；上述钾掺杂钨线的弹性模量是350GPa以上且450GPa以下；上述钾掺杂钨线的拉伸强度是3500MPa以上；上述钾掺杂钨线的线径是60μm以下。

并且，也可以是，上述铼钨合金线、上述钾掺杂钨线的拉伸强度是 5000MPa以下。

并且，也可以是，上述铼钨合金线、上述钾掺杂钨线的线径是均匀的。

此外，有关本实用新型的一技术方案的切断装置具备上述锯线。

并且，也可以是，上述切断装置还具备对作用于上述锯线的张力进行缓和的张力缓和装置。

实用新型效果

根据本实用新型，能够提供一种比钢琴线细且具有钢琴线的约2倍的弹性模量、具有与钢琴线同等以上的拉伸强度的锯线及具备该锯线的切断装置。

附图说明

图1是有关实施方式的切断装置的立体图。

图2是表示由有关实施方式的切断装置进行的锭的切片的状况的剖视图。

图3是表示有关实施方式的锯线的制造方法的状态转变图。

标号说明

1 切断装置

4 张力缓和装置

10 锯线

具体实施方式

以下，使用附图对有关本实用新型的实施方式的锯线及切断装置详细地说明。另外，以下说明的实施方式都表示本实用新型的一具体例。因而，在以下的实施方式中表示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置及连接形态、步骤、步骤的顺序等是一例，不是限定本实用新型的主旨。因此，关于以下的实施方式的构成要素中的在表示本实用新型的最上位概念的独立权利要求中没有记载的构成要素，设为任意的构成要素而进行说明。

此外，各图是示意图，并不一定是严格图示的。因而，例如在各图中比例尺等也并不一定一致。此外，在各图中，对实质上相同的结构赋予相同的标号，重复的说明省略或简略化。

此外，在本说明书中，平行或相等等的表示要素间的关系性的用语、圆形等的表示要素的形状的用语、以及数值范围，并不是仅表示严格的意义的表现，而是意味着也包含实质上同等的范围、例如几％左右的差异的表现。

(实施方式)

[切断装置]

首先，使用图1对有关本实施方式的具备锯线的切断装置的概要进行说明。图1是有关本实施方式的切断装置1的立体图。

如图1所示，切断装置1是具备多个锯线10的多线锯。切断装置1例如通过将锭(ingot)20以薄板状切断，来制造晶片。锭20例如是由单晶硅构成的硅锭。具体而言，切断装置1通过用多个锯线10将锭20切片，同时制造多个硅晶片。

另外，锭20并不限于硅锭，也可以是碳化硅或蓝宝石等的其他的锭。或者，切断装置1的切断对象物也可以是混凝土或玻璃等。

如图1所示，切断装置1还具备2个导引辊2、支承部3和张力缓和装置4。

在2个导引辊2上卷绕着多个锯线10。2个导引辊2在将多个锯线10 以规定的张力笔直地拉开的状态下分别旋转，从而使多个锯线10以规定的速度旋转。多个锯线10相互平行且以等间隔配置。具体而言，在2个导引辊2，分别以规定的间距设有多个被放入锯线10的槽。槽的间距根据想要切割出的晶片的厚度来决定，槽的宽度与锯线10的线径φ大致相同。

另外，切断装置1也可以具备3个以上的导引辊2。在3个以上的导引辊2的周围也可以卷绕多个锯线10。

支承部3支承作为切断对象物的锭20。支承部3通过将锭20朝向多个锯线10推出，锭20被多个锯线10切片。

张力缓和装置4是对作用于锯线10的张力进行缓和的装置。例如，张力缓和装置4是线圈弹簧或板簧等的弹性体。如图1所示，例如为线圈弹簧的张力缓和装置4的一端被连接于导引辊2，另一端被固定于规定的壁面。通过由张力缓和装置4调整导引辊2的位置，能够缓和作用于锯线10 的张力。

另外，虽然没有图示，但切断装置1是浮悬磨粒方式的切断装置，也可以具备向多个锯线10供给料浆(slurry)的供给装置。料浆是使磨粒分散在冷却剂等切削液中而成的。通过使料浆中含有的磨粒附着在锯线10上，能够容易地进行锭20的切断。

图2是表示由有关本实施方式的切断装置1进行的锭20的切片的状况的剖视图。图2是图1所示的II－II线的截面，表示与锯线10的延伸方向正交的截面的一部分。具体而言，表示了由多个锯线10中的3条锯线10 将锭20切片的状况。

通过将锭20朝向多个锯线10推压，锭20被多个锯线10同时分割为多个分割片21。相邻的分割片21之间的间隙22是通过由锯线10将锭20 削掉而形成的空间。即，间隙22的大小相当于锭20的损耗。

间隙22的宽度d依赖于锯线10的线径φ。即，锯线10的线径φ越大，宽度d越大，锭20的损耗越多。锯线10的线径φ越小，宽度d越小，锭20的损耗越少。

具体而言，间隙22的宽度d比线径φ大。宽度d与线径φ的差分是依赖于附着在锯线10上的磨粒的大小和锯线10旋转时的振动的摆动幅度的大小。此时，锯线10的摆动幅度可以通过将锯线10强力地拉开来抑制。锯线10的拉伸强度越高且弹性模量越高，越能够将锯线10强力地拉开。因此，锯线10的摆动幅度变小，能够使间隙22的宽度d变小，能够使锭20的损耗进一步变少。

另外，分割片21的厚度D依赖于多个锯线10的配置间隔。因此，多个锯线10以将希望的厚度D与规定的裕量(margin)相加的间隔配置。具体而言，裕量是宽度d与线径φ的差分，是根据锯线10的摆动幅度及磨粒的粒径决定的值。

根据以上可知，为了使锭20的损耗变少，锯线10的线径φ、拉伸强度和弹性模量是重要的参数。具体而言，通过使锯线10的线径φ变小、或使锯线10的拉伸强度变高、使弹性模量变高，能够使锭20的损耗变少。有关本实施方式的锯线10具有比通常有80μm左右的线径的钢琴线小的线径φ，并且具有与通常有3500MPa以上的拉伸强度的钢琴线同等以上的拉伸强度。

以下，对锯线10的结构及制造方法进行说明。

[锯线]

有关本实施方式的锯线10具备由铼(Re)和钨(W)的合金(ReW) 构成的金属线。在本实施方式中，锯线10是金属线本身。

锯线10含有钨作为主成分，以规定的比例含有铼。锯线10的铼的含有率是0.1wt％以上且10wt％以下。例如，铼的含有率也可以是0.5wt％以上且5wt％以下，作为一例是3wt％，但也可以是1wt％。通过提高铼的含有率，锯线10的拉伸强度变大。另一方面，在铼的含有率过高的情况下，锯线10 的细线化变得困难。

对由ReW合金构成的金属线而言，线径φ越小则拉伸强度越强。即，通过利用由ReW合金构成的金属线，能够实现线径φ小且拉伸强度高的锯线10，能够抑制锭20的损耗。

具体而言，锯线10的拉伸强度是3500MPa以上。例如，锯线10的拉伸强度是3500MPa以上且5000MPa以下，但并不限于此。例如，锯线10 的拉伸强度也可以是4000MPa以上。

此外，锯线10的弹性模量是350GPa以上且450GPa以下。另外，弹性模量是纵弹性系数。即，锯线10具有钢琴线的约2倍的弹性模量。

锯线10的线径φ是60μm以下。例如，锯线10的线径φ也可以是 40μm以下，也可以是30μm以下。锯线10的线径φ具体而言是20μm，但也可以是10μm。另外，在使金刚石粒子附着的情况下，锯线10的线径φ也可以是例如10μm以上。锯线10的线径φ是均匀的。由于锯线10的线径φ是60μm以下，所以锯线10具有柔性，容易充分地弯曲。因此，能够容易地将锯线10卷绕到导引辊2间。

锯线10例如是与线的延伸方向正交的截面形状为圆形的金属线，但并不限于此。锯线10的截面形状也可以是正方形等的矩形或椭圆形等。

[锯线的制造方法]

以下，使用图3对具有上述特征的锯线10的制造方法进行说明。图3 是表示有关本实施方式的锯线10的制造方法的状态转变图。

首先，如图3的(a)所示，以规定的比例准备钨粉末11a及铼粉末11b。具体而言，以将钨粉末11a和铼粉末11b加在一起的全体重量中的0.1％以上且10％以下的范围准备铼粉末11b，使其余为钨粉末11a。钨粉末11a及铼粉末11b的各自的平均粒径例如是5μm，但并不限于此。

接着，通过对钨粉末11a及铼粉末11b的混合物进行加压及烧结 (sinter)，制作由钨及铼的合金构成的ReW锭。通过对ReW锭进行将锭从周围锻造压缩并伸展的模锻(swaging)加工，如图3的(b)所示，制作出线状的ReW线12。例如，作为烧结体的ReW锭的线径是15mm左右，相对于此线状的ReW线12的线径是3mm左右。

接着，如图3的(c)所示，进行使用伸线模具的拉线加工。

具体而言，首先，如图3的(c1)所示，将ReW线12退火。具体而言，不仅用燃烧器直接将ReW线12加热，还使电流流到ReW线12中来加热。退火工序是为了除去通过模锻加工或拉线加工产生的加工应变而进行的。

接着，如图3的(c2)所示，使用伸线模具30进行ReW线12的拉线即伸线。另外，由于通过前段的退火工序，ReW线12被加热而变得柔软，所以能够容易地进行伸线。通过将ReW线12细线化，其拉伸强度变高。即，通过拉线工序而被细线化的ReW线13的拉伸强度比ReW线12高。另外，ReW线13的线径例如是0.6mm，但并不限于此。

接着，如图3的(c3)所示，进行模具更换。具体而言，作为在接着的拉线加工中利用的模具，选择口径比伸线模具30小的伸线模具31。另外，伸线模具30及31例如是由烧结金刚石或单晶金刚石等构成的金刚石模具。

反复进行图3的(c1)～(c3)，直到ReW线13的线径成为希望的线径φ(具体而言，60μm以下)。此时，在图3的(c2)中表示的拉线工序通过根据对象ReW线的线径来调整伸线模具30或31的形状及硬度、所使用的润滑剂及ReW线的温度等来进行。

在图3的(c1)中表示的退火工序也同样，根据对象ReW线的线径来调整退火条件。具体而言，ReW线的线径越大，则在越高的温度下退火， ReW线的线径越小，则在越低的温度下退火。例如，在ReW线的线径大的情况下，具体而言，在第1次的拉线加工时的退火工序中，在1400℃～ 1800℃的温度下退火。在成为希望的线径的最终拉线加工时的最终退火工序中，以1200℃～1500℃的温度加热。另外，在最终退火工序中，也可以不进行向ReW线的通电。

此外，在反复进行拉线加工时，也可以将退火工序省略。例如，也可以将最终退火工序省略。具体而言，也可以将最终退火工序省略，调节润滑剂以及伸线模具的形状及硬度。

最后，如图3的(d)所示，通过对成为了希望的线径φ的ReW线 14进行电解研磨，使ReW线14的表面变得光滑。电解研磨工序如图3的 (d)所示，例如通过在将ReW线14和碳棒等对置电极41浸渍在氢氧化钠水溶液等电解液40中的状态下向ReW线14与对置电极41之间通电来进行。

经过以上的工序，如图3的(e)所示，制造出锯线10。

另外，图3是示意地表示锯线10的制造方法的各工序的图。既可以单独地进行各工序，也可以以连线形式进行各工序。例如，也可以将多个伸线模具在生产线上以口径依次变小的顺序排列，在各伸线模具间配置进行退火工序的加热装置等，在最小口径的伸线模具之后配置电解研磨装置等。

[效果等]

如以上这样，有关本实施方式的锯线10具备由铼和钨的合金构成的金属线，金属线的铼的含有率是0.1wt％以上且10wt％以下，金属线的弹性模量是350GPa以上且450GPa以下，金属线的拉伸强度是3500MPa以上，金属线的线径是60μm以下。此外，例如金属线的拉伸强度是5000MPa以下。

这样，由于金属线含有钨作为主成分，所以越是细线化，拉伸强度越增加而越不易断。进而，通过使金属线含有铼，与纯钨线相比能够提高强度。由此，金属线即使细线化也不易断，所以能够实现与钢琴线同等以上的拉伸强度。因而，根据本实施方式，能够提供比钢琴线细且具有钢琴线的约2倍的弹性模量、具有与钢琴线同等以上的拉伸强度的锯线10。

由于有关本实施方式的锯线10的拉伸强度高，所以能够以强的张力张设在导引辊2间。因此，能够抑制锭20的切断时的锯线10的振动。

这样，由于锯线10的线径小且拉伸强度高、弹性模量高，所以能够使将锭20切片时产生的切削渣即锭20的损耗变少。因而，能够增加从1个锭20切割出的晶片的片数。

铼钨的合金线具有通过细线化而拉伸强度增加的特征，所以锯线10由铼钨的合金线构成是非常有用的。

此外，有关本实施方式的切断装置1具备锯线10。

由此，锯线10的线径变小，所以能够增加从1个锭20切割出的晶片的片数。此外，能够使在将锭20切片时产生的切削渣变少。能够将锭20 的材料等的有限的资源有效地利用。

此外，例如切断装置1具备对作用于锯线10的张力进行缓和的张力缓和装置4。

由此，能够抑制锯线10上被施加较强的张力，所以能够抑制锯线10 的断线等。

(变形例)

接着，对上述实施方式的变形例进行说明。以下，以与上述实施方式的不同点为中心进行说明，将共通点的说明省略或简略化。

有关本变形例的锯线具备代替ReW合金而由掺杂有钾(K)的钨构成的金属线。有关本变形例的锯线是金属线本身。

锯线含有钨作为主成分，以规定的比例含有钾。锯线的钾的含有率是 0.005wt％以上且0.010wt％以下。

对由掺杂有钾的钨构成的金属线(钾掺杂钨线)而言，线径φ越小则拉伸强度越强。即，通过利用钾掺杂钨线，能够实现线径φ小且拉伸强度高的锯线，能够抑制锭20的损耗。

有关本变形例的锯线的拉伸强度、弹性模量及线径φ等分别与有关实施方式的锯线10相同。

如以上这样，有关本变形例的锯线具备由掺杂有钾的钨构成的金属线，金属线的钾的含有率是0.005wt％以上且0.010wt％以下，金属线的弹性模量是350GPa以上且450GPa以下，金属线的拉伸强度是3500MPa以上，金属线的线径是60μm以下。

这样，通过使钨含有微量的钾，金属线的半径方向的结晶粒成长被抑制。因此，有关本变形例的锯线与纯钨相比，高温下的强度变高。

(其他)

以上，基于上述实施方式及变形例对有关本实用新型的锯线及切断装置进行了说明，但本实用新型并不限定于上述实施方式。

例如，在上述实施方式及变形例中，表示了锯线10是金属线本身的例子，但并不限于此。锯线10也可以具备金属线和附着在金属线的表面上的多个磨粒。即，锯线10既可以是在实施方式中表示那样的以游离磨粒方式利用的线，也可以是以固定磨粒方式利用的线。磨粒例如是金刚石或CBN (立方氮化硼)等。

此外，例如切断装置1也可以不是多线锯，而是通过将锭20用1个锯线10切片而一片片地将晶片切割的线锯装置。此外，在图1中表示的切断装置1不过是一例，例如也可以不具备张力缓和装置4。

除此以外，对各实施方式实施本领域技术人员想到的各种变形而得到的形态、或通过在不脱离本实用新型的主旨的范围内将各实施方式的构成要素及功能任意地组合而实现的形态也包含在本实用新型中。

Claims

1.一种锯线，其特征在于，

具备铼钨合金线；

上述铼钨合金线的弹性模量是350GPa以上且450GPa以下；

上述铼钨合金线的拉伸强度是3500MPa以上；

上述铼钨合金线的线径是60μm以下。

2.如权利要求1所述的锯线，其特征在于，

上述铼钨合金线的拉伸强度是5000MPa以下。

3.如权利要求1或2所述的锯线，其特征在于，

上述铼钨合金线的线径是均匀的。

4.一种切断装置，其特征在于，

具备权利要求1～3中任一项所述的锯线。

5.如权利要求4所述的切断装置，其特征在于，

还具备对作用于上述锯线的张力进行缓和的张力缓和装置。

6.一种锯线，其特征在于，

具备钾掺杂钨线；

上述钾掺杂钨线的弹性模量是350GPa以上且450GPa以下；

上述钾掺杂钨线的拉伸强度是3500MPa以上；

上述钾掺杂钨线的线径是60μm以下。

7.如权利要求6所述的锯线，其特征在于，

上述钾掺杂钨线的拉伸强度是5000MPa以下。

8.如权利要求6或7所述的锯线，其特征在于，

上述钾掺杂钨线的线径是均匀的。

9.一种切断装置，其特征在于，

具备权利要求6～8中任一项所述的锯线。

10.如权利要求9所述的切断装置，其特征在于，

还具备对作用于上述锯线的张力进行缓和的张力缓和装置。