CN219445669U - 晶棒切割机构及晶片切制设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种晶棒切割机构及晶片切制设备，晶棒切割机构包括传送组件以及进给组件，传送组件包括至少三个并排且间隔设置的撑网件，撑网件能够撑开线网以形成用于切割晶棒的平直张紧段，其中，相邻撑网件之间形成有用于切割晶棒的切割区域；进给组件包括至少两个用于承托晶棒的承托单元，承托单元分别一一对应地指向切割区域。

Description

晶棒切割机构及晶片切制设备

技术领域

本实用新型涉及晶体生产加工技术领域，尤其涉及一种晶棒切割机构及晶片切制设备。

背景技术

由晶棒经切割加工后获得的晶片广泛应用于光伏产业和半导体产业。目前用于切片加工的晶棒切割机构包括一对平行且间隔设置的辊轴，辊轴用于拉直切割线以使切割线形成张紧的线网并传送切割线，晶棒在两个辊轴之间的切割区域被切割线锯切。

当前晶棒切割机构面临切片加工效率低、晶片的出片速度慢的问题，每次只切割单根晶棒。在晶片品质要求较高、所需晶片的厚度尺寸要求较小的加工需求下，还需要将原始晶棒沿其长度方向粗裁切获得截面更小的细晶棒，并缩短辊轴的间距以减小线网跨度，这无疑会增加切割晶棒的次数，降低切片加工效率，粗裁切获得的细晶棒越细、由原始晶棒粗裁切获得的细晶棒的数量越多，切割加工次数越多。

实用新型内容

有鉴于此，有必要提供一种能够提高切片加工效率、提高出片速度的晶棒切割机构。

本实用新型提供的晶棒切割机构，包括传送组件以及进给组件；

传送组件包括至少三个并排且间隔设置的撑网件，撑网件能够撑开线网以形成用于切割晶棒的平直张紧段，多个撑网件均相切于平直张紧段所在的平面，

其中，相邻撑网件之间形成有用于切割晶棒的切割区域；

进给组件包括至少两个用于承托晶棒的承托单元，承托单元分别一一对应地指向切割区域。

本实用新型提供的晶棒切割机构至少具有以下有益效果：

1)晶棒切割机构提供了更多晶棒切片工位，多个辊轴所形成的至少两个切割区域分别代表至少两个晶棒切片工位，能够允许将多个晶棒分别置入切割区域来完成切片，与现有仅提供一个晶棒切片工位的晶棒切割机构相比，本实用新型的晶棒切割机构能够单次同时切割两个或更多的晶棒，晶片的出片速度更快、切片效率更高，能够在更短时间内将所有晶棒切割完毕；

2)为了获得厚度尺寸更小且品质更高的晶片，可以利用本实用新型的晶棒切割机构对粗裁切晶棒切片，粗裁切晶棒是指对凝固后的原始晶棒进行初步裁切，所获得的具有更小截面的细晶棒。切割细晶棒所需的线网跨度相对于切割原始晶棒所需的线网跨度缩短，切割时的线弓更小，这符合薄层晶片的切制要求。因此，利用本实用新型的晶棒切割机构切割粗裁切晶棒时，相邻辊轴之间的切割区域宽度可以设置得更小，以满足更短线网跨度和更小线弓的要求。可见，此时晶片切制设备可以兼顾切片加工效率和晶片品质及尺寸规格要求。

在其中一个实施方式中，撑网件中至少有一者为用于拖动线网的辊轴，且辊轴中至少有一者位于撑网件构成的排布序列的端部。

如此设置，辊轴能够拖动线网活动以使平直张紧段相对于进给组件移动，从而实现对晶棒的锯切。

在其中一个实施方式中，撑网件全部位于平直张紧段相对远离进给组件的一侧。

如此设置，随着进给组件带动晶棒向切割区域内活动，晶棒跨越平直张紧段所在的平面，从而使位于平直张紧段背离进给组件一侧的晶棒切割分离形成多片晶片，在此过程中进给组件和传送组件不会相互影响干涉。

在其中一个实施方式中，撑网件全部为辊轴，辊轴之间相互平行设置。

如此设置，所有的撑网件均能够参与对线网的拖动，线网拖动效率更高。

在其中一个实施方式中，撑网件中至少还有一者为中段支撑件，中段支撑件固定设置，且包括用于滑动接触线网的弧面部，弧面部与辊轴均相切于平直张紧段所在的平面。

在其中一个实施方式中，撑网件包括可拆卸撑网件，传送组件还包括供可拆卸撑网件安装于之上的可空载连接结构，可拆卸撑网件与可空载连接结构可拆卸连接。

如此设置，可拆卸撑网件使晶棒切割机构能够形成多种不同的切片工位方案，从晶棒切割机构中移除可拆卸撑网件后，便可以在邻置于原有可拆卸撑网件两旁的两个撑网件之间形成更大宽度的切割区域，该切割区域对应的切片工位可以切割截面尺寸更大的较粗晶棒。

在其中一个实施方式中，可拆卸撑网件位于撑网件构成的排布序列的两端之间。

如此设置，移除可拆卸撑网件不会影响线网在传送组件中的形状以及平直张紧段的平移活动。

在其中一个实施方式中，撑网件包括可变位撑网件，传送组件还包括多个可变位连接结构，可变位连接结构沿平直张紧段的延伸方向排布，可变位撑网件与任意一个可变位连接结构可拆卸连接。

如此设置，可变位撑网件使晶棒切割机构能够形成多种不同的切片工位方案，当改变用于连接可变位撑网件的可变位连接结构后，邻置于可变位撑网件两旁的两个撑网件与可变位撑网件之间的切割区域宽度改变，因而能够利用这两个切割区域所对应的切片工位，先后对不同截面尺寸的晶棒进行切割。

在其中一个实施方式中，可变位撑网件位于撑网件构成的排布序列的两端之间。

如此设置，改变可变位撑网件的位置不会影响线网在传送组件中的形状以及平直张紧段的平移活动。

在其中一个实施方式中，撑网件在撑开线网时能够形成与平直张紧段相对设置的空悬段，撑网件中至少有一者同时接触平直张紧段与空悬段。

如此设置，撑网件接触线网的接触点或接触线更多，有利于更好地维持线网活动过程中的形状和切割线的排布位置。

本实用新型还提供一种晶片切制设备，包括本实用新型的晶棒切割机构。

附图说明

图1为现有技术的晶棒切割机构切割晶棒以获得晶片的示意图；

图2为本实用新型的晶棒切割机构切割晶棒以获得晶片的示意图；

图3为本实用新型一个实施例的晶棒切割机构的部分结构示意图；

图4为本实用新型一个实施例的晶棒切割机构的部分结构示意图；

图5为本实用新型一个实施例的晶棒切割机构的部分结构示意图；

图6为本实用新型一个实施例的晶棒切割机构的部分结构示意图。

100、晶棒切割机构；10、传送组件；11、撑网件；111、辊轴；112、中段支撑件；1121、弧面部；12、切割区域；20、进给组件；21、承托单元；22、进给单元；30、平直张紧段；40、空悬段；200、粗裁切晶棒；210、预制切断面。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

光伏产业、半导体产业中对于由晶棒经过切片加工获得的晶片存在巨大的需求，随着技术进步和日常需求变化，行业间对晶片提出了更高的要求，包括：更小的厚度尺寸、更平整的晶片表面，为此本实用新型提供一种相对现有技术而言具有更高切片加工效率和更高出片速度的晶棒切割机构100。为了更加直观地展示出本实用新型的晶棒切割机构100与现有技术的不同，以下首先介绍现有的晶棒切割机构100的结构和切割加工方式。

请参阅图1，现有的晶棒切割机构100包括传送组件10以及进给组件20，传送组件10由一对平行且间隔设置的辊轴111构成，进给组件20位于两个辊轴111的侧向外部，用于固定晶棒并带动晶棒相对靠近传送组件10运动。辊轴111通过其外周壁支撑并张拉切割线，以使切割线形成与两个辊轴111外周壁相切的线网，线网上存在一段被张紧拉直的平直段，平直段用于直接接触并锯切晶棒。两个辊轴111之间的切割区域12形成一个切片工位，进给组件20带动单根晶棒跨越线网的平直段所在的平面并进入切割区域12以进行切片加工。从两个辊轴111的同一端观察晶棒切割机构100，切片加工时，两个辊轴111按照相同的转动方向转动，辊轴111沿图1所示的箭头方向传送线网，线网的平直段进行直线运动锯切晶棒。

现有的晶棒切割机构100由于仅设置两个辊轴111且仅具有一个切片工位，因此每次切割时只允许一根晶棒进入两个辊轴111之间的切割区域12，这使得切片加工效率低下，晶片的出片速度慢，只能通过增加晶棒切割机构100的数量以及延长切片作业时长来应对日益增长的晶片需求。为了满足行业内对于更小厚度尺寸的晶片的需求，两个辊轴111的间距还要尽量减小从而缩短切割线线网的跨度，并且对凝固成型的原始晶棒按照其长度方向粗裁切，获得截面更小的细晶棒作为待切片晶棒，将细晶棒带入两个辊轴111之间的切割区域12进行切片加工。这是因为缩短线网跨度有利于切制出更薄且更平整的晶片。

由以上可知，晶片厚度尺寸越小且品质要求越高，则所需的线网跨度越短，进而能够适应辊轴111之间的切割区域12的细晶棒越细，最终原始晶棒经粗裁切得到的细晶棒数量增多，导致切割完全部细晶棒所需的切割次数和切片时长越高。这严重影响切片作业的效率，出片速度难以适应晶片的大量供货需求。

鉴于此，本实用新型提供的晶棒切割机构100在以下几个方面作出改进。

1)传送组件10包括至少三个撑网件11，这些撑网件11按照预先设定的线网切割方向并排且间隔设置，任意两个相邻的撑网件11之间形成一个用于切割晶棒的切割区域12，每个切割区域12对应一个切片工位，因此，传送组件10中形成两个或以上的切片工位。撑网件11用于将多根并排设置的切割线所构成的线网张拉撑开，并且带动线网按照预先设定的轨迹活动，使线网上形成一段用于锯切晶棒的平直张紧段30，平直张紧段30可视作若干根间隔且平行排布的切割线线段，这些切割线线段位于同一平面内，随着线网被撑网件11带动，平直张紧段30沿直线方向运动从而锯切晶棒，平直张紧段30的运动方向与其中任意一个切割线线段的延伸方向一致，平直张紧段30的瞬时运动方向也因此定义为线网切割方向。

2)进给组件20包括至少两个承托单元21，承托单元21用于固定连接由原始晶棒经粗裁切后获得的相对较细的粗裁切晶棒200，当然也可以直接固定连接原始晶棒，具体视所需加工的晶片的厚度要求确定。这些承托单元21与传送组件10中的多个切割区域12分别建立起一一对应关系，即承托单元21分别指向其所对应的切割区域12，在进行切片加工时，这种对应关系决定了由多个承托单元21分别固定的晶棒进入到与其所在承托单元21相对应的切割区域12内。为确保承托单元21和切割区域12能够严格地一一对应，在本实用新型中，切割区域12的数量至少为两个，撑网件11的数量比承托单元21的数量多一个。

进一步地，多个承托单元21之间相对固定设置，进给组件20还包括进给单元22，进给单元22供承托单元21固定安装于之上，并且被配置为能够沿垂直于平直张紧段30中各切割线线段的直线轨迹相对传送组件10作直线进给运动。当需要进行晶棒的切片加工时，进给单元22驱动多个承托单元21沿垂直于线网切割方向的直线轨迹相对靠近传送组件10运动，并带动晶棒跨越平直张紧段30所在的平面以进入切割区域12，当晶棒的切片加工完成后，进给单元22驱动多个承托单元21沿同样的直线轨迹相对远离传送组件10运动并复位，以便承接下一批待切片的晶棒。

在一些实施方式中，传送组件10包括三个撑网件11，这些撑网件11均为辊轴111，三个辊轴111中至少有一者位于撑网件11所构成的排布序列的端部，这一辊轴111作为拖动线网活动的主动辊轴111，负责产生使平直张紧段30锯切晶棒的动力。三个辊轴111以不共线的方式侧向并排设置且相互平行间隔，任意一个辊轴111的轴线都垂直于平直张紧段30和线网切割方向。不过，在一些情况下，也允许位于撑网件11所构成的排布序列的中部的辊轴111和线网切割方向不垂直，只要确保位于排布序列首端和末端的两个辊轴111均垂直于线网切割方向即可。

请参阅图2，图2所示实施例中，平直张紧段30所在平面背离进给组件20的一侧与三个辊轴111均相切，三个辊轴111都具有相同的直径尺寸，且三个辊轴111的轴线全部位于同一个平行于平直张紧段30和线网切割方向的平面内，图2中箭头K即表示线网切割方向。传送组件10具有两个切片工位，按照辊轴111的排布序列，第一辊轴111和第二辊轴111之间的切割区域12对应一个切片工位，第二辊轴111和第三辊轴111之间的切割区域12对应另一个切片工位。

在切片加工时，线网切割方向为水平方向，进给组件20悬设于传送组件10的上方，并能够沿着竖直方向相对传送组件10作进给运动，待切片晶棒固定连接于承托单元21之后，无论待切片晶棒是原始晶棒还是由原始晶棒经粗裁切后获得的细晶棒，其长度方向均竖直设置。

可选的，按照辊轴111的排布序列，三个辊轴111中的第一辊轴111和第二辊轴111之间的距离，与第二辊轴111和第三辊轴111之间的距离相等，此时，两个切片工位所允许加工的待切片晶棒的截面尺寸的最大上限相同。

可选的，在一些实施例中，辊轴111的直径尺寸也可以不同，请参阅图3和图4，位于排布序列首端和末端之间的辊轴111，其直径尺寸小于位于排布序列端部的辊轴111直径，但无论辊轴111之间的直径尺寸如何，这些辊轴111都相切于同一个平面，该平面即为平直张紧段30所在的平面。

撑网件11在撑开线网的同时还形成了与平直张紧段30相对设置的空悬段40，相比于图3，图4所示实施例中，撑网件11包括位于排布序列首端和末端之间的中间支撑件，中间支撑件包括两个辊轴111，这两个辊轴111分别接触平直张紧段30和空悬段40。

可选的，承托单元21通过粘接的方式固定粗裁切晶棒200，当粗裁切晶棒200粘接于承托单元21时，线网切割方向与粗裁切晶棒200的预制切断面210相互垂直，预制切断面210为切割原始晶棒以获得粗裁切晶棒200时形成的断面。如图2所示，在一些实施方式中，原始晶棒的端部为正方形，自原始晶棒的端部沿其长度方向对半切割后得到两根形状相同的粗裁切晶棒200。线网切割方向为水平且进给组件20竖直运动时，预制切断面210竖直设置。

需要说明的是，晶棒切割机构100的结构和切片加工能力不仅限于以上各实施方式，在其他实施方式中，辊轴111的直径也可以不同，且多个辊轴111的轴线也不必全部位于同一平行于线网切割方向的平面内，只要多个辊轴111均与同一个平行于线网切割方向的平面相切，且这些辊轴111的轴线全部位于该平面背离进给组件20的一侧即可；多个辊轴111可以按照等距或者不等距方式排布，从而允许晶棒切割机构100具有多个规格相同或不同的切片工位。

在一些实施方式中，撑网件11还包括至少一个可拆卸撑网件，传送组件10还包括供可拆卸撑网件安装于之上的可空载连接结构，可拆卸撑网件与可空载连接结构可拆卸连接。可拆卸撑网件能够根据切片加工需要从传送组件10中拆除，或者重新设置于传送组件10中。例如，当可拆卸撑网件为可拆卸辊轴111时，可空载连接结构为能够供可拆卸辊轴111转动安装于之上的可空载枢接结构，可拆卸辊轴111与可空载枢接结构形成可拆卸转动连接，通过拆卸和重新安装可拆卸辊轴111，使晶棒切割机构100在不同切割场景下产生多种不同的切片工位方案。

以图2为例，若处于中间位置的第二辊轴111为可拆卸辊轴111，则既可以移除第二辊轴111从而在第一辊轴111和第三辊轴111之间形成一个允许单根原始晶棒置于其中的切片工位，也可以将第二辊轴111重新安装至第一辊轴111和第二辊轴111之间，此时获得两个切片工位，可以分别用于切割两根粗裁切晶棒200。

可选的，可拆卸撑网件位于多个撑网件11所构成的排布序列的两端之间。

在一些实施方式中，撑网件11还包括至少一个可变位撑网件，传送组件10还包括多个供可变位撑网件安装于之上的可变位连接结构，这些可变位连接结构按照平行于平直张紧段30和线网切割方向的直线方向排布，可变位撑网件能够与其中任意一个可变位连接结构形成可拆卸连接。可变位撑网件能够根据切片加工需要改变其在撑网件11排布序列中所在位置，通过变换与可变位撑网件连接的可变位连接结构，使得邻置于可变位撑网件两旁的两个撑网件11和该可变位撑网件之间的切割区域12改变宽度，从而改变切片工位。

当可扁位撑网件11为可变位辊轴111时，可变位连接结构为能够供可变位辊轴111转动安装于之上的可变位枢接结构，可变位辊轴111能够与其中任意一个可变位枢接结构形成可拆卸转动连接。以图2为例，若处于中间位置的第二辊轴111为可变位辊轴111，则两个切片工位的大小均可以改变，由此可以利用晶棒切割机构100同时对两根不同形状晶棒，特别是粗细不一致的两根晶棒切片加工，提高了晶棒切割机构100的使用便利性和通用性。

可选的，可变位撑网件位于多个撑网件11所构成的排布序列的两端之间。

在一些实施方式中，撑网件11还包括中段支撑件112，中段支撑件112位于撑网件11所构成的排布序列的首端和末端之间，并且相对于地面固定设置。中段支撑件112包括用于滑动接触线网的弧面部1121，弧面部1121与其他撑网件11均接触平直张紧段30，并且相切于平直张紧段30所在平面背离进给组件20的一侧。

参阅图5和图6，中段支撑件112仅用于维持线网的形状以及支撑平直张紧段30，不参与拖动线网活动，弧面部1121为柱面，当然还可以是其他形状的曲面，甚至，在一些情况下，中段支撑件112接触平直张紧段30的部位还可以是平面。图5和图6所示实施例中，中段支撑件112的一端接触平直张紧段30，另一端接触空悬段40。

本实用新型还提供一种具有以上所述的晶棒切割机构的晶片切制设备。

以上所述实施方式的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施方式中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上实施方式所作的适当改变和变化都落在本实用新型要求保护的范围内。

Claims (10)

1.一种晶棒切割机构，其特征在于，包括传送组件(10)以及进给组件(20)；

所述传送组件(10)包括至少三个并排且间隔设置的撑网件(11)，所述撑网件(11)能够撑开线网以形成用于切割晶棒的平直张紧段(30)，

其中，相邻所述撑网件(11)之间形成有用于切割晶棒的切割区域；

所述进给组件(20)包括至少两个用于承托晶棒的承托单元(21)，所述承托单元(21)分别一一对应地指向所述切割区域(12)。

2.根据权利要求1所述的晶棒切割机构，其特征在于，所述撑网件(11)中至少有一者为用于拖动线网的辊轴(111)，且所述辊轴(111)中至少有一者位于所述撑网件(11)构成的排布序列的端部。

3.根据权利要求2所述的晶棒切割机构，其特征在于，所述撑网件(11)全部位于平直张紧段(30)相对远离所述进给组件(20)的一侧。

4.根据权利要求2所述的晶棒切割机构，其特征在于，所述撑网件(11)全部为辊轴(111)，所述辊轴(111)之间相互平行设置；或者，

所述撑网件(11)中至少还有一者为中段支撑件(112)，所述中段支撑件(112)固定设置，且包括用于滑动接触线网的弧面部(1121)，所述弧面部(1121)与所述辊轴(111)均相切于平直张紧段(30)所在的平面。

5.根据权利要求1所述的晶棒切割机构，其特征在于，所述撑网件(11)包括可拆卸撑网件，所述传送组件(10)还包括供所述可拆卸撑网件安装于之上的可空载连接结构，所述可拆卸撑网件与所述可空载连接结构可拆卸连接。

6.根据权利要求5所述的晶棒切割机构，其特征在于，所述可拆卸撑网件位于所述撑网件(11)构成的排布序列的两端之间。

7.根据权利要求1所述的晶棒切割机构，其特征在于，所述撑网件(11)包括可变位撑网件，所述传送组件(10)还包括多个可变位连接结构，所述可变位连接结构沿平直张紧段(30)的延伸方向排布，所述可变位撑网件与任意一个可变位连接结构可拆卸连接。

8.根据权利要求7所述的晶棒切割机构，其特征在于，所述可变位撑网件位于所述撑网件(11)构成的排布序列的两端之间。

9.根据权利要求1所述的晶棒切割机构，其特征在于，所述撑网件(11)在撑开线网时能够形成与平直张紧段(30)相对设置的空悬段(40)，所述撑网件(11)中至少有一者同时接触平直张紧段(30)与空悬段(40)。

10.一种晶片切制设备，其特征在于，所述晶片切制设备包括如权利要求1～9中任意一项所述的晶棒切割机构。