包括有槽滑輪的線鋸的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及線鋸，該線鋸尤其用于切割堅(jiān)硬的脆性材料、利用金剛石線和滑輪(也被稱為線引導(dǎo)構(gòu)件)、特別適用于該線、具有比傳統(tǒng)滑輪更長(zhǎng)的壽命。本發(fā)明還涉及在該線鋸中使用的滑輪或線引導(dǎo)構(gòu)件。線鋸尤其適用于切割例如藍(lán)寶石、硼、石英、玻璃、稀土金屬等材料。
【背景技術(shù)】
[0002]例如在太陽能電池或半導(dǎo)體工業(yè)中使用的晶片由硅樹脂塊(也稱為塊料或錠)或其它合適的材料(例如藍(lán)寶石)切斷。設(shè)置采用金屬線和磨料的線切割裝置以用于所述切害J。如今，使用固定磨料將晶片切割成越來越多個(gè)，這意味著磨料直接附裝到金屬線。不考慮所使用的切割元件，這種線也被稱為金剛石線。
[0003]線鋸包括例如線鋸、引導(dǎo)線鋸的滑輪、形成線網(wǎng)的線導(dǎo)輥(后兩者都被稱為線引導(dǎo)構(gòu)件)作為組成部件。所有這些線引導(dǎo)構(gòu)件可以在不同的時(shí)間并在不同的位置處支撐線、驅(qū)動(dòng)線、使線減速、或引導(dǎo)線或者其任意組合。通常，僅存在形成線網(wǎng)的一根引導(dǎo)線，該線網(wǎng)可以包括允許在并行的時(shí)間內(nèi)多次切割的幾個(gè)到幾千個(gè)平行線段或者僅包含一根或幾根線，例如用于切成塊料并且切成正方體。還已知大量的線環(huán)路，盡管這并不常用。通常，在線鋸中有兩個(gè)線導(dǎo)輥，但是具有兩個(gè)以上的導(dǎo)輥的實(shí)施例也是現(xiàn)有技術(shù)所公知的。
[0004]所有線引導(dǎo)構(gòu)件遭受磨損并且需要定期更換。由于切割線或鋸線必須由滑輪引導(dǎo)通過線鋸，所以它們也經(jīng)受切割線(具有固定磨料)的切割作用并且因此以不期望的速率磨損。
[0005]在線導(dǎo)輥之間，一般用25牛頓(Newton)使線張緊，但是也使用高達(dá)200N或者更高的張緊力。因此，施加在線引導(dǎo)構(gòu)件上的法向力可能相當(dāng)大。
[0006]JP2006255841公開了具有非常堅(jiān)硬的能經(jīng)受線的研磨動(dòng)作的表面的滑輪。這通過在線引導(dǎo)凹槽的外周表面上形成耐磨構(gòu)件來實(shí)現(xiàn)。耐磨構(gòu)件使用比線引導(dǎo)凹槽的表面更硬的材料。
[0007]如果金剛石線與這樣的滑輪一起使用，理想上，表面將必須比線本身上的金剛石更硬或者幾乎與金剛石(或所用的其它磨料(例如，碳化硅))一樣硬，以有效地減少磨損的速率。清楚的是，對(duì)于將金剛石作為磨料的線而言，這會(huì)是不可能的或至少非常昂貴。此夕卜，用堅(jiān)硬層涂覆滑輪是昂貴的。此外，使引導(dǎo)表面堅(jiān)硬會(huì)磨損線。
[0008]JP2003326450公開了可比較的技術(shù)方案，現(xiàn)在使用具有0.5_30 μπι的平均粒徑的硬顆粒來使槽更耐磨。同樣，由于該顆粒就像金剛石線的顆粒被施加到金屬芯那樣必須被施加到凹槽，所以該技術(shù)方案不是經(jīng)濟(jì)有效的。同樣，線由于凹槽的硬度而磨損。
[0009]JPH03281119Α不涉及使用線鋸切割晶片的領(lǐng)域并且示出使用具有較大切割元件的切割線的線鋸。該元件適應(yīng)設(shè)置在線引導(dǎo)構(gòu)件中的凹槽。由于切割元件不接觸滑輪的支撐表面并且接觸支撐表面的線具有更小的研磨動(dòng)作，所以這樣滑輪不受附裝到線的磨料的研磨動(dòng)作的損害。當(dāng)切割所述硅時(shí)，不能使用以規(guī)則的方式彼此相鄰放置的這樣大的切割元件或者甚至很小的切割元件，這是由于這將極大地影響切割物體的質(zhì)量并且失去極其昂貴的材料。此外，由于小的磨料將必須單獨(dú)放置，所以這樣的線的成本會(huì)太高。
[0010]在線鋸使用漿料(線上沒有固定磨料)的情況下，線的切割動(dòng)作沒有問題并且滑輪不像適用于固定磨料的滑輪那么快地磨損，其中，固定磨料由滑輪的表面支撐。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的這些問題，并提供用于成本經(jīng)濟(jì)的、用于具有固定磨料的線的、具有更長(zhǎng)壽命的滑輪。
[0012]該目的是通過線鋸實(shí)現(xiàn)的，該線鋸包括具有固定切割元件的切割線，用于在第一線軸和第二線軸之間引導(dǎo)切割線的至少一個(gè)線引導(dǎo)構(gòu)件，線引導(dǎo)構(gòu)件可旋轉(zhuǎn)地安裝到線鋸的框架部以便能夠圍繞軸線旋轉(zhuǎn)，至少一個(gè)線引導(dǎo)構(gòu)件包括線支撐表面，其中，設(shè)置至少兩個(gè)槽或凹部，在至少兩個(gè)槽或凹部之間限定線支撐表面的中間部分，具有與中間部分相同的長(zhǎng)度的切割線的線部包括多個(gè)切割元件。
[0013]中間部分的長(zhǎng)度沿圓周方向測(cè)量，即沿由線引導(dǎo)構(gòu)件支撐的切割線的軸向方向。
[0014]第一線軸和第二線軸可以分別是提供新的切割線的線軸和收集用完的切割線的線軸。在切割過程中，線可以在這些線軸或任何中間線軸之間來回移動(dòng)。線引導(dǎo)構(gòu)件也將被稱為滑輪或線導(dǎo)輥。線鋸的其它部件是本領(lǐng)域中所公知的并將不在此進(jìn)行說明。
[0015]限定中間部分的凹部可具有任何形式或形狀。它們只需要在切割線位于線支撐表面上的區(qū)域中劃分中間部分(參見圖7a)。它們可以延伸經(jīng)過線支撐表面的部分寬度或全部寬度(見圖7b)或者是(盲)孔或在該表面的凹陷。重要的是，該槽限定承載線并具有支撐線的端部的中間部分。端部(主要)可以隨線伸展或收縮，從而防止滑輪磨損，如將解釋如下。
[0016]線部是在任何給定的時(shí)間內(nèi)(也就是在切割期間)線的延伸經(jīng)過中間部分的任何線段。它隨后通常用于切割(其旋轉(zhuǎn)通過線鋸)。
[0017]線支撐表面是線引導(dǎo)構(gòu)件的線接觸表面，即線引導(dǎo)構(gòu)件的與切割線接觸的表面。
[0018]優(yōu)選地，形成線支撐表面的材料、優(yōu)選襯套的材料是均勻材料，優(yōu)選不具有孔、空隙、腔或空穴，從而避免線支撐表面的不規(guī)則和不確定的磨損。
[0019]優(yōu)選地，線鋸是晶片切片線鋸，其中，優(yōu)選切割線形成線網(wǎng)或塊料切片線鋸。
[0020]優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的線引導(dǎo)構(gòu)件用在濕式切割加工中，即使用切割液體或漿料。
[0021]如參照附圖所述的，在線支撐表面中設(shè)置凹部或槽將使得調(diào)節(jié)線引導(dǎo)構(gòu)件的材料以適應(yīng)線的伸展(滑輪使線加速)或收縮(滑輪使線減速)，伸展和收縮是線中的在滑輪之前或之后的張緊力變化的結(jié)果。
[0022]由于切割線具有附裝到它的磨料，線引導(dǎo)構(gòu)件和線之間的任何移位造成研磨或切割動(dòng)作。
[0023]理想的是，線引導(dǎo)構(gòu)件具有圓形線支撐表面，正如通常的滑輪。優(yōu)選線引導(dǎo)構(gòu)件可拆卸地安裝到線鋸，使得它易于更換。線鋸中的滑輪通常具有能夠支撐線的多個(gè)切向凹槽。一旦一個(gè)凹槽被磨損，可以使用相鄰的凹槽，使得可以不經(jīng)常更換滑輪。對(duì)于本發(fā)明的線引導(dǎo)裝置來說，只要其形成滑輪，這也是可能的。槽可以延伸經(jīng)過多個(gè)這樣的切向凹槽，每個(gè)凹槽可以具有其本身的槽或者某些凹槽可以不具有槽。滑輪可以結(jié)合其任何組合。
[0024]本發(fā)明的線引導(dǎo)構(gòu)件可用于將線引導(dǎo)到線網(wǎng)(例如，由線導(dǎo)輥形成)或切割部或者形成線網(wǎng)或切割部本身。由于滑輪遭受最多的磨損，所以優(yōu)選本發(fā)明用于驅(qū)動(dòng)滑輪或使滑輪減速。
[0025]優(yōu)選這些槽圍繞線支撐表面均勻地分布，對(duì)于這些槽而言，兩個(gè)相鄰槽之間的距離幾乎相等。
[0026]優(yōu)選槽沿著使與軸向方向(線引導(dǎo)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)軸線方向)成的角度不超過30度的方向上延伸，優(yōu)選不超過10度。甚至更優(yōu)選槽大致沿線引導(dǎo)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)軸線的方向延伸。槽也可以具有V型、U型或任何其它形狀。
[0027]優(yōu)選的是，中間部分的長(zhǎng)度小于30mm，優(yōu)選小于10mm，甚至更優(yōu)選小于5mm，長(zhǎng)度定義為該部分的線支撐表面沿線運(yùn)行的方向上的長(zhǎng)度，或者換句話說，為繞著由線支撐表面支撐的線的長(zhǎng)度的長(zhǎng)度。使中間部分較小給予其所需的靈活性以適應(yīng)線的伸展和收縮。甚至更