[發(fā)明專利]結(jié)構(gòu)化鋸線

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110462548.4
• 申請(qǐng)日: 2011-11-22
• 公開（公告）號(hào): CN102528940A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: H·羅梅爾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 貝卡爾特公司
• 主分類號(hào): B28D1/06
• 分類號(hào): B28D1/06;B28D5/04;B28D7/00;C03B33/00;C03B33/10
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 林振波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的領(lǐng)域?yàn)樵O(shè)計(jì)用于切割硬脆材料的鋸線。本發(fā)明尤其涉及用于切割例如石英(用于例如石英振蕩器或者光刻掩模)、硅(用于例如集成電路晶片或太陽(yáng)能電池)、砷化鎵(用于高頻電路)、碳化硅(例如用于藍(lán)色LED的)、稀土磁性合金(例如用于記錄磁頭)等材料的鋸線。

背景技術(shù)

在電子工業(yè)中對(duì)硬而脆的材料進(jìn)行多線鋸切看來(lái)是由British?Thomson-Houston?Cy有限公司的C.Hayward首次發(fā)明，在GB717874(1954年公開)和GB771622(1957年公開)中有相關(guān)描述。該技術(shù)已進(jìn)一步由摩托羅拉公司的H.W.Mech獲得，在GB1397676(1975年公開)有相關(guān)描述。

現(xiàn)代多線鋸的所有特征都可以在這些專利中找到：

1、在驅(qū)動(dòng)絞盤上以多圈的形式引導(dǎo)單根鋸線；

2、絞盤上具有溝槽，以用于使鋸線在各圈之間偏移，從而形成了線網(wǎng)；

3、使用游離磨粒料漿作為切割劑，當(dāng)工件緩慢進(jìn)入線網(wǎng)時(shí)將該磨粒料漿喂送到線網(wǎng)上；

4、鋸線在兩個(gè)線軸間往復(fù)運(yùn)動(dòng)，或者替代地鋸線總在同一方向上運(yùn)動(dòng)。

許多種對(duì)于鋸線相對(duì)于工件的布置方式的替代方案已經(jīng)被設(shè)計(jì)出來(lái)。在CH692489中可以找到這些布置方式的例子。

從以上的描述中可以清楚的看到，在鋸切過(guò)程中，鋸線是至關(guān)重要的。鋸線的功能首先是將磨粒料漿拖曳到切口中。磨粒料漿主要包括載液(最初為礦物油，但目前主要使用聚乙二醇(PEG))，磨粒漂浮于其內(nèi)。磨粒通常是碳化硅(舊的名稱是金剛砂)，雖然也可以使用其它的磨料例如碳化硼、金剛石、立方氮化硼(CBN)。

鋸線的第二個(gè)功能是把磨粒推靠到工件上。因此，鋸線必須能夠始終保持一定張力，因?yàn)檫@種張力將轉(zhuǎn)化為用于將磨粒推到工件中的力。由于磨粒趨于在工件和鋸線之間粘著和滾動(dòng)，因此不僅工件被磨粒切割，而且鋸線的表面也嚴(yán)重?fù)p壞。因此，鋸線在鋸切過(guò)程中磨損，必須在鋸線在所施加的張力作用下斷裂之前更換鋸線。

由于在切割過(guò)程中鋸線趨向于繞其縱向軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，因此所用的鋸線主要是圓橫截面。這種圓形的缺點(diǎn)是：最初被捕獲在鋸線和工件之間的磨粒趨向于從鋸線和工件之間被推出。結(jié)果是，磨粒的量從切口開始起就損耗。如果在鋸線和工件之間的磨粒較少，切割將減弱，鋸線和工件之間開始發(fā)生摩擦。盡管在切割長(zhǎng)度在400mm以下或更短(指的是硅錠的例子)的情況下這種損耗不是特別的問(wèn)題，但是當(dāng)需要切割更長(zhǎng)的長(zhǎng)度時(shí)這將成為問(wèn)題。因此，尋找辦法將足夠的磨粒帶入切口中以便保持切割作用直到退出切口為止，這一直是鋸線領(lǐng)域中反復(fù)探討的主題。

解決這個(gè)問(wèn)題的第一種方案是將磨粒粘在鋸線上，以使磨粒不會(huì)離開切口。以這種方式，磨粒和鋸線之間的相對(duì)速度是零，并且不會(huì)發(fā)生鋸線的磨損。這種鋸線被稱為“固結(jié)磨粒鋸線”。

第二種解決方案是提供一種“結(jié)構(gòu)化”的鋸線表面，以便磨粒更好地保持在“結(jié)構(gòu)化”的鋸線表面上。

可以在下面專利中找到例子：

-JP?2007?196312，其中，鋸線表面有凹部分和凸部分，用于接收和保持磨粒。在這個(gè)例子中，通過(guò)從噴嘴中把電解液噴射到鋸線上來(lái)進(jìn)行紋理化。

-WO?90/12670描述了不同形式的表面，其中，鋸線的橫截面面積沿鋸線的長(zhǎng)度是變化的(圖2和3)。還描述了有微凹腔的鋸線(圖1)和有軟表面的鋸線，磨粒可以嵌入到微凹腔和軟表面中(圖4)。

-JP?2007?044841描述了基本上為圓形的鋸線，具有圍繞鋸線的長(zhǎng)度方向成螺旋形延伸的扁平面。

-KR?2001?002689描述了一種圓鋸線，通過(guò)壓刻而在該圓鋸線上形成凹腔。

然而，這些方案存在的問(wèn)題是：磨粒的磨損作用是非常嚴(yán)重的，在工件上經(jīng)過(guò)五到十次之后鋸線的表面就已被磨光了，凹腔或突起都不存在了。

第三種方案是不對(duì)表面進(jìn)行結(jié)構(gòu)化，而是對(duì)整個(gè)鋸線自身進(jìn)行結(jié)構(gòu)化。這種方案的例子可以在下面專利中找到：

-US?2860862，其中，在用于鋸石材的扁平鋸線上施加兩次螺旋狀變形：首先用短的捻距繞鋸線自身軸線對(duì)線加捻，然后用更長(zhǎng)的捻距以螺旋形對(duì)鋸線加捻。

這種方案看起來(lái)實(shí)施過(guò)程太麻煩：首先必須要使鋸線扁平，之后再進(jìn)行另外的螺旋變形。

-FR?750081：雖然與多線鋸切領(lǐng)域不相關(guān)，但是該專利描述了采用具有圓形或多邊形橫截面的螺旋形鋸線來(lái)鋸石材。螺旋具有長(zhǎng)的捻距。

-JP4057666描述了一種高強(qiáng)度的金屬鋸線，首先使其變形成螺旋形，然后通過(guò)將其拉過(guò)拉模來(lái)進(jìn)行拉伸。