[發明專利]單晶硅棒截斷金剛石線鋸裝置

在審

• 申請號: 201310731810.X
• 申請日: 2013-12-26
• 公開（公告）號: CN103753716A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 陳超;胡喬帆;秦建新;李東平;張昌龍;林峰;呂智;王進保
• 申請（專利權）人: 中國有色桂林礦產地質研究院有限公司
• 主分類號: B28D5/04
• 分類號: B28D5/04
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司 45107
• 代理人: 廖世傳

（一）技術領域：

本發明涉及脆硬非金屬材料加工設備，具體為一種單晶硅棒截斷金剛石線鋸裝置。

（二）背景技術：

單晶硅棒拉制成型后，長度可以達到1.5米～2米，需將硅棒截斷成一定長度（200毫米～300毫米），以方便進行定向切片等后續加工。

目前，用來截斷單晶硅棒的技術有金剛石帶鋸切割和金剛石線鋸切割。隨著單晶硅生產技術的進步，硅棒的直徑越來越大，目前最大直徑可以達到450毫米。

單晶硅棒截斷最普遍使用金剛石帶鋸，其切割速度快，切割效率高，使用壽命長。但金剛石帶鋸由于鋸身具有一定寬度，切割大直徑單晶硅棒時，鋸身容易晃動，導致切割表面不平整，具有明顯較深波浪紋，需要進行表面平磨加工才能進入下一道工序。

金剛石線鋸切割是近年來興起的切割方式，金剛石鋸絲長數百公里，運動方式為往復式運動，切割線速度小于15米每秒。

單晶硅棒截斷金剛石線鋸多為金剛石單線鋸，又分為普通往復式金剛石單線鋸和搖擺往復式金剛石單線鋸。

普通往復式金剛石線鋸切割大直徑單晶硅棒時，由于切割絲較細，切割線速度較低，切割面大，切割絲表面金剛石顆粒刻入單晶硅的壓強不夠，出現切割不動的情況，直至切割絲斷開。

而搖擺往復式金剛石單線鋸切割時，切割絲一方面往返運動，線速度約為5米每秒；另一方面隨主機架搖擺運動，切割絲始終以點接觸的方式切割單晶硅，在合適切割參數的條件下，搖擺往復式金剛石線鋸可以實現大直徑單晶硅棒的截斷，但由于切割絲往返且搖擺運動，切割面表面仍有微小波浪紋，肉眼可以識別，切割效率也較低。

（三）發明內容：

針對現有切割技術的不足，本發明提出了一種單晶硅棒截斷金剛石線鋸裝置，能夠在大型單晶硅棒截斷過程中滿足表面質量、效率、壽命等指標要求。

本發明單晶硅棒截斷金剛石線鋸裝置的技術方案，包括切斷單晶硅棒的金剛石線鋸，所不同的是所述金剛石線鋸包括兩條以上（包括兩條）的環形金剛石鋸絲，各條環形金剛石鋸絲分別由不同的導輪組張緊而形成兩個以上（包括兩個）切割面，各切割面相互平行且之間的距離可調節。

為滿足多條環形金剛石鋸絲同步切割要求，各條環形金剛石鋸絲對單晶硅棒的切割段處于與單晶硅棒軸線平行的同一平面上。

為保持穩定的切割，所述切割段兩端的環形金剛石鋸絲上設有導向輪。

各導輪組中的導輪個數可設為2個、或設為3個、或設為4個、甚至更多。

所述導輪中包括一個主動輪和一個張緊輪。

本發明的有益效果：

1、本發明單晶硅棒截斷金剛石線鋸裝置采用多條平行的環形金剛石鋸絲同時將單晶硅棒截斷多段，充分有效利用環形金剛石鋸絲單方向、無慣性力、高速運動（30米／秒～50米／秒）的特性，可使加工效率相比金剛石單線鋸提高3～5倍。

2、本發明不會在單晶硅棒的切割表面留下切割劃痕，可獲得更好的切割表面平整度和粗糙度。

3、本發明中，每條環形金剛石鋸絲跨過兩個、三個或四個導輪，且為單獨張緊，即使切割過程中斷絲也不影響剩余切割絲的切割，亦可停機換線。

4、本發明更換金剛石鋸絲方便快捷，全部換下所有環形金剛石鋸絲僅需幾分鐘即可完成。

（四）附圖說明：

圖1為本發明一種實施方式的結構示意圖。

圖2為本發明另一種實施方式的結構示意圖。

圖3為本發明再一種實施方式的結構示意圖。

圖號標識：1、金剛石鋸絲；2、導輪；3、導向輪；4、單晶硅棒。

（五）具體實施方式：

下面結合附圖所示實施方式對本發明的技術方案作進一步說明。

本發明單晶硅棒截斷金剛石線鋸裝置包括兩個以上對單晶硅棒4進行截斷的金剛石線鋸單元，各金剛石線鋸單元包括一條環形金剛石鋸絲1和對應的導輪組，各條環形金剛石鋸絲1由所述導輪組張緊而形成切割面，兩個以上切割面相互平行且垂直于單晶硅棒4的軸線，各條環形金剛石鋸絲1對單晶硅棒4的切割段處于與單晶硅棒4軸線平行的同一平面上；各導輪組安裝在各自對應的支撐架上，兩兩支撐架之間的距離可以通過移動進行調整，即實現兩兩切割面之間的距離調節，從而獲得不同長度段的單晶硅棒4，如圖1、圖2、圖3所示。

本發明結構中，各支撐架單獨提供動力。

根據不同設計要求，所述導輪組有多種設置方案：

1、如圖1所示，所述導輪組包括上、下兩個導輪2，將下方的導輪2設為主動輪，將上方的導輪2設為張緊輪，環形金剛石鋸絲1對單晶硅棒4切割段的上、下兩端設有上、下兩個導向輪3。