[實用新型]基于四連桿線架結構的金剛石線切割機構

有效

• 申請號: 201420319967.1
• 申請日: 2014-06-17
• 公開（公告）號: CN203973785U
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 劉志東;邱明波;岳偉棟;田宗軍;沈理達
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B28D5/04
• 分類號: B28D5/04
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 瞿網蘭

技術領域

本實用新型涉及一種金剛石線切割技術，尤其是一種利用四連桿機構進行錐度及搖擺切割的金剛石線切割裝置進行硬脆材料加工的技術，具體地說是一種基于四連桿線架結構的金剛石線切割機構。?

背景技術

在現代工業中，半導體材料有著極為廣泛的應用，在許多領域中，半導體材料都是不可替代的存在。以硅材料為例，作為一種極為優良的半導體材料，它是電子工業及太陽能光伏產業的基礎原料。在常溫下，硅的化學性質不活潑，不溶于水、硝酸和鹽酸，在物理性能上則表現為硬度高、脆性大、電阻率高。因此，硅材料的加工難度較高，目前，主要采用游離磨料線切割技術，即使用高速運動的鋼線帶動研磨液中的磨粒在工件表面滾動，通過磨粒壓入工件表面去除材料。這種技術存在的不足之處很明顯：首先由于鋸絲與研磨液之間的彈流效應，使得鋸切時一般入口處磨料較多，材料去除快，鋸口尺寸大；而出口處磨料較少，材料去除慢，鋸口尺寸小，從而導致晶片產生面形誤差，即會出現切片表面翹曲、彎曲、錐形和TTV變化大等問題；其次因磨料不均，還會使局部載荷增大，硅片內應力增大，并且漿料的處理和回收也要較高的成本。與游離磨料線切割相比，固結磨料金剛石線切割具有更大的優勢。固結磨料金剛石線是指在不銹鋼絲基體上電鍍一層鎳基合金，固結鑲嵌高硬度、高耐磨性的金剛石顆粒。它最早出現在20世紀80年代，具有材料去除率高，切割尺寸大，切割精度高等優勢，因而受到了廣泛關注，并有望成為晶體硅等硬脆材料切片技術的未來發展方向。?

目前的單線式金剛石線切割機床主要分為往復式和單向循環式兩種。無論哪種機床，其運絲機構一般都為固定形式，金剛石線通過導線輪與絲筒等機構形成循環之后，其空間位置就無法再改變，因此其切割方式比較單一，通常只能進行單向直線切割。這些類型的機床一般用于硬脆材料的切片，切割方式單一，效率較低，且無法實現形狀切割。?

發明內容

本實用新型的目的是針對現有的單線式金剛石線切割設備切割方式單一的問題，設計一種基于四連桿線架結構的金剛石線切割機構，它能通過四連桿結構改變金剛石線的空間位置，配合工作臺運動后可以實現形狀切割和搖擺切割等特殊切割方式。?

本實用新型的技術方案是：?

一種基于四連桿線架結構的金剛石線切割機構，它包括上線架11，上連桿5，上導輪7，下線架12，下連桿10，下導輪9，定位輪8，UV擺動頭6，套筒連桿4，氣動張緊裝置3和絲筒1，絲線2從絲筒1上引出繞過氣動張緊裝置3、過線輪13、上導輪7、定位輪8和下導輪9后回到絲筒1，其特征是所述的上線架11與UV擺動頭6拖板相連，UV擺動頭6拖板由U向驅動電機及V向驅動電機驅動，下線架12固定在機床床身上，所述的套筒連桿4通過軸承連接在上線架11和下線架12上；所述的上連桿5的一端穿過上線架11后與套筒連桿4的一端通過軸承連接，上連桿5的另一端與上導輪7的安裝座相連；下連桿10的一端穿過下線架12與套筒連桿4的另一端通過軸承連接，下連桿10的另一端與下導輪9的安裝座相連；所述的上連桿5、下連桿10、套筒連桿4及上下主導輪7、9的連線構成一個平行四邊形，該平行四邊形所形成的框架能夠圍繞著下連桿10的后端點G沿U方向左右擺動，再配合工件的進給，可以實現在硅材料搖擺切片方式，有效提高切片效率；所述的上線架11在UV擺動頭6進行V向移動時，下線架12繞著自身軸即下連桿10轉動，而上線架11在完成V方向平移時還同步繞自身軸線即上連桿5轉動；定位輪8安裝在上導輪7和下導輪9之間并能隨上連桿5同步運動。

所述的定位輪8分為上下兩個，安裝于定位輪座8-1內，定位輪座8-1與導軌滑塊機構8-2相連，能進行上下移動以調整加工段長度，導軌滑塊機構8-2與上線架5的一端相連。?

上導輪7和下導輪9采用金屬輪中間夾尼龍套的結構，定位輪8與其他過線輪全部采用鋼芯聚氨酯材料制成，以提高導輪耐磨性能。?

所述的氣動張緊裝置3由微型氣缸3-1，導軌滑塊組3-2和過線輪3-3組成；過線輪3-3固定在導軌滑塊組3-2上，微型氣缸3-1與導軌滑塊組3-2相連，微型氣缸3-1的進氣端安裝有調壓閥，以保證在加工中金剛石線始終保持固定張緊力。?

本實用新型的有益效果是：?

本實用新型通過使用四連桿線架結構可實現多種切割要求：首先可使用UV擺動頭6的U向的移動和工件的單向進給模擬搖擺切割，從而提高切割效率，降低絲損；其次可通過UV擺動頭6的U、V向移動和工件進給配合進行形狀切割（包括錐度切割）。