專利名稱：一種用于切割藍寶石硅棒的切片機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種多線切割技術，特別是涉及一種用于切割藍寶石硅棒的切片機。
背景技術：
我們知道，發光二極管LED在當今社會中用途十分廣泛，例如各種通信設備、儀器儀表及顯示面板背光上均用有大量的LED。藍寶石(Sapphire)作為制作LED的材料在半導體領域具有舉足輕重的地位。在形成用于制作LED藍寶石硅襯底之前，仍需要對藍寶石硅材料進行前端加工，即將藍寶石硅棒進行切片的作業。當今對藍寶石硅棒進行切片加工普遍采用多線切割，多線切割技術是目前世界上比較先進的硅片加工技術。它的原理是通過一根高速運動的鋼絲帶動附著在鋼絲上的切割刃料對藍寶石硅棒進行摩擦從而達到切割目的。線切割技術與傳統的刀鋸片、砂輪片及內圓切割相比具有效率高，產能高，精度高等優點。如圖1所示，顯示了現有的一種用于切割藍寶石硅棒的切片機的簡化結構示意圖。如圖1所示，現有的切片機包括:機架10，設置在機架10上的工作臺11，用于收、放金剛線的貯絲筒，多個用于為金剛線進行導向的導線輪以及跨設在工作臺相對兩側的兩個切割輥12，所述兩個切割錕12為水平設置，且在兩者之間纏繞的金剛線形成一段切割線13，設置在切割線13上方的送件治具14，在送件治具14上固定有藍寶石硅棒15。在對藍寶石硅棒15的實際切割過程中，金剛線通過十幾個導線輪的引導，在工作臺相對兩側的切割輥12上形成一張線網，送件治具14將固定的藍寶石硅棒15朝向切割線13運送，在壓力泵在的作用下，裝配在設備上的研磨劑自動噴灑裝置將研磨劑噴灑至切割線13和藍寶石硅棒15的切削部位，由切割線13帶動研磨劑往復告訴運動，利用研磨砂對藍寶石硅棒15產生切肖IJ，以將藍寶石硅棒15 —次同時切割為藍寶石硅片。在現有技術中的藍寶石硅棒切片機上，位于工作臺相對兩側的切割輥被設置在機架的相對兩側立柱上，因而左、右切割輥之間的跨度很大，所以位于兩側切割輥之間的金剛線走線距離也很長，在實際的切片作業中，當將工作臺相對兩側的切割輥降下來，兩側的切割輥之間的金剛線壓迫到工件時，會使金剛線形成很大的繞曲度，因而金剛線也就始終受到最大的運行阻力，由于工件本身往往具有很高的硬度而不易切割，再加上針對工件切片精準度的要求又很嚴格，所以上述因切割輥的設置方式而致使金剛線繞曲度過大很容易影響切割精準度。另外，上述的晶體硅棒切片機中，僅設置了水平布局的兩個切割輥，使得用于供切割藍寶石硅棒的切割區間單一(僅為兩側兩個切割輥之間纏繞的鋼絲形成一段切割線)，所以，單次能夠切割藍寶石硅棒的數量也很少(一般單次僅支持一個藍寶石硅棒的切割)，進行切割的工作效率較低。再有，現有技術的藍寶石硅棒切片機中的送件治具，其結構復雜且成本高昂，更為重要的是，送件治具為由一個托板帶動送件壁，托板體積大，較重，使得送件的精度不宜控制，尤其針對對切片的精度控制要求更高的尺寸較小(直徑更小)的藍寶石棒而言，問題更為突出，從而影響后續藍寶石硅棒的切割質量。因此，如何提供一種應用于藍寶石硅棒的切割設備，以避免以上所述的缺失，實為相關領域之業者亟待解決的問題。

發明內容
鑒于以上所述現有技術的缺失，本發明的目的在于提供一種用于切割藍寶石硅棒的切片機，以解決現有切割精準度不高、切割工作效率低下以及送件精度控制不良等問題。為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種用于切割藍寶石硅棒的切片機，至少包括:機架，具有工件切割區；設置在所述工件切割區內的第一、第二、第三切割輥，所述第一、第二、第三切割輥的軸心連線構成一個等邊三角形；依次纏繞于所述第一、第二及第三切割輥上的金剛線，所述金剛線在所述第一、第二、與第三切割輥之間形成三段等長的切割線，在所述金剛線高速運轉時，由其中兩段等長的切割線同時對兩個藍寶石硅棒進行切割作業；與進行切割作業的所述兩段切割線對應、用于運送所述兩個藍寶石硅棒至所述兩段切割線上的兩個送件治具，其中，每一個所述送件治具包括:擺臂座，設在所述機架上；擺臂，通過一轉軸軸接于所述擺臂座的頂端，所述擺臂可繞與所述轉軸在預設角度的范圍內擺動；送件臂，設于所述擺臂上并朝向所述切割線延伸，用于固定所述藍寶石硅棒；絲桿座，設在所述機架的一橫梁上；以及驅動機構，活動設置在所述絲桿座及擺臂上，至少包括驅動電機以及由所述驅動電機驅動以進行伸縮作業的絲桿，所述絲桿臨近所述驅動電機的近端活動連接于所述絲桿座上，遠離所述驅動電機的遠端和所述擺臂活動連接，所述絲桿在伸縮時推拉所述擺臂擺動以使所述擺臂運送所述藍寶石硅棒遠離和/或壓迫所述切割線?？蛇x地，所述切片機還包括由所述擺臂延伸連接的延長臂?？蛇x地，所述延長臂的頂端與所述絲桿的遠端活動連接?？蛇x地，所述延長臂的頂端與所述絲桿的遠端設有第一絲桿轉盤，且所述第一絲桿轉盤內配置有在預設角度的范圍內旋轉的第一絲桿螺母?？蛇x地，所述絲桿的近端與所述絲桿座上設有第二絲桿轉盤，且所述第二絲桿轉盤內配置有在預設角度的范圍內旋轉的第二絲桿螺母?？蛇x地，所述切片機還包括設置在所述絲桿的遠離所述驅動電機的遠端的頂部、用于防止所述絲桿脫離與所述第一絲桿螺母的連接的防呆結構?？蛇x地，所述擺臂可繞與所述轉軸擺動的預設角度范圍為O度至20度?？蛇x地，所述擺臂在完成藍寶石硅棒的切割作業后的終止位置與水平面呈90度夾角。可選地，所述藍寶石硅棒與所述送件治具之間還黏合有玻璃板?？蛇x地，所述金剛線的運行速度大于等于720m/min 900m/min。本發明所提供的用于切割藍寶石硅棒的切片機，其提供了三個切割錕，并將三個所述切割錕的設置方式獨創性地設計成三者呈夾角為60°的等邊三角形，從而確保三個所述切割錕之間纏繞的金剛線的長度和繞曲度相同，從而確保了藍寶石硅棒的精確度。另外，在本發明中，三個所述切割錕呈夾角為60°的等邊三角形，提供了左右兩段切割線，從而同時可以對兩個藍寶石硅棒進行切割，相較于僅提供一段切割線單次僅支持一個藍寶石硅棒切割的現有技術，本發明可大大提高藍寶石硅棒切割的工作效率。再有，本發明用于切割藍寶石硅棒的切片機中的送件治具，主要在于采用擺臂小幅擺動以及絲杠精確控制擺臂擺幅的方式來運送藍寶石硅棒，相對于現有技術中的托板推送，實現了送件的精度控制，提高了藍寶石硅棒的運送精度及其后續切割作業的作業效果，生產出高質量的藍寶石硅片。


圖1為現有技術用于切割藍寶石硅棒的切片機的簡化結構示意圖。圖2為本發明用于切割藍寶石硅棒的切片機的簡化結構示意圖。圖3為圖2中用于顯示驅動機構的局部放大示意圖。圖4為本發明用于切割藍寶石硅棒的切片機在完成切割作業后的簡化結構示意圖。圖5為圖4中用于顯示驅動機構的局部放大示意圖。圖6為本發明用于切割藍寶石硅棒的切片機的切割原理示意圖。
具體實施例方式以下通過特定的具體實例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭示的內容輕易地了解本發明的其他優點與功效。本發明還可以通過另外不同的具體實方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基于不同觀點與應用，在不背離本發明的精神下進行各種修飾或改變。請參閱圖2至圖6，顯示了本發明用于切割藍寶石硅棒的切片機在一個實施方式中的結構示意圖。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發明的基本構想，遂圖式中僅顯示與本發明有關的組件而非按照實際實施時的組件數目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態、數量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態也可能更為復雜。圖2顯示了本發明的切片機的簡化結構示意圖。如圖2所示，本發明提供切片機，其應用于對藍寶石硅棒進行切割作業。所述藍寶石硅棒呈圓柱體，包括相對的頂面、底面以及位于所述頂面和所述底面之間的圓周面。在本實施方式中，所述切片機2至少包括:機架20，設置在機架20上的第一切割輥22a、第二切割輥22b、第三切割輥22c，依次纏繞于第一切割輥22a、第二切割輥22b以及第三切割輥22c上的金剛線24，以及設置在機架20上的第一送件治具26a和第二送件治具26b。以下將會對上述各部件進行詳細描述。機架20具有工件切割區，用于作為工件(在本實施例中，所述工件即為藍寶石硅棒)的切割場所。第一切割輥22a設置在所述工件切割區的一側，第二切割輥22b則相對地設置在所述工件切割區的另一側，第二切割輥22b與第一切割輥22a相對平行且位于同一水平面上。在本實施方式中，所述第一切割輥22a與所述第二切割輥22b位于同一水平高度。第三切割輥22c設置在第一切割輥22a與第二切割輥22b之間，并位于第一切割輥22a與第二切割輥22b同一水平面的上方。特別地，在本實施方式中，第三切割錕22c的軸心與第一、第二切割輥22a、22b的軸心連線(如圖2所示的連線L1、L2、L3)構成一個等邊三角形，即，第一切割輥22a與第二切割輥22b的間距、第二切割輥22b與第三切割錕22c的間距、以及第三切割錕22c與第一切割錕22a的間距相同。金剛線24依次纏繞于第一切割輥22a、第二切割輥22b以及第三切割輥22c上，并在第一、第二、與第三切割輥22a、22b、22c之間形成三段等長的切割線。具體地，在本實施方式中，金剛線24在第三切割輥22c與第一切割輥22a之間形成第一切割線24a，在第三切割輥22c與第二切割輥22b之間形成第二切割線24b，以及在第一切割輥22a與第二切割線22b之間形成第三切割線24c，其中，第一切割線24a和第二切割線24b可以同時對兩個藍寶石硅棒進行切割作業。如此，本發明提供的切片機，利用第一切割線24a和第二切割線24b，可以支持兩個藍寶石硅棒的同時進行切割作業，即在金剛線24高速運轉時，其中的第一、第二切割線24a、24b可以對分別例如圖2中所示的兩個藍寶石硅棒25a、25b進行切割作業。所述金剛線24的運行速度大于等于720m/min 900m/min，所述金剛線收緊力為張力，決定了繞曲度大小，在本實施方式中，本發明提供的切片機的張力為35N/M。。需要說明的是，正是由于第一切割輥22a、第二切割輥22b以及第三切割輥22c之間的軸心連線構成等邊三角形，這樣就確保了分別纏繞在第三切割錕22c與第一切割錕22a之間、第三切割錕22c與第二切割錕22b之間以及第一切割輥22a與第二切割輥22b之間的三段切割線的長度及其繞曲度相同，從而確保了其中的第一、第二切割線24a、24b對兩個藍寶石硅棒25a、25b進行切割的精確度。在本實施方式中，金剛線24纏繞于第三切割輥22c與第一切割輥22a之間或第三切割輥22c與第二切割輥22b之間形成兩段切割線24a、24b，在高速運轉時可對藍寶石硅棒25a、25b進行切割作業。更詳細地，在實際的切片機2上，還有貯絲筒(未圖示)以及驅動所述貯絲筒的電機(未圖示)，藉由該電機帶動所述貯絲筒旋轉，進而使其收線或放線而使得所述金剛線24高速運轉。請繼續參閱圖2，本發明的切片機2還包括設置在所述機架20上的兩個送件治具，記作第一送件治具26a和第二送件治具26b，其中，第一送件治具26a用于將藍寶石硅棒25a運送至第三切割輥22c與第一切割輥22a之間形成的第一切割線24a，第二送件治具26b用于將藍寶石硅棒25b運送至第三切割輥22c與第一切割輥22a之間形成的第二切割線 24b。在本實施方式中，每一個所述送件治具(現以第二送件治具26b為例進行說明)均包括:設置在機架20上的支架260b擺臂座260b ;與支架260b擺臂座260通過一轉軸軸接的擺臂261b，擺臂261b可繞與所述轉軸在預設角度的范圍內擺動；設于擺臂上261b并朝向第二切割線24b延伸的送件臂262b，用于固定藍寶石硅棒25b ;設于擺臂261b上，朝向第三切割輥22c與第一切割輥22a之間的第二切割線24b的送件臂262b，由擺臂261b延伸的延長臂263b ;絲桿座264b，設在機架20的一橫梁200上；活動設置在絲桿座264b及擺臂261b的延長臂263b上的驅動機構。另請參閱圖3，其為圖2中用于顯示驅動機構的局部放大示意圖。結合圖2和圖3，所述驅動機構至少包括:驅動電機265以及由驅動電機265驅動以進行伸縮作業的絲桿266，絲桿266臨近驅動電機265的近端通過設置在絲桿座264b上的第二絲桿轉盤268b活動連接于絲桿座264b上，遠離驅動電機265的遠端通過設置在延長臂263b的頂端的第一絲桿轉盤267b活動連接于延長臂263b，特別地，第一絲桿轉盤267b內配置有在預設角度的范圍內旋轉的第一絲桿螺母2671b，第二絲桿轉盤268b內配置有在預設角度的范圍內旋轉的第二絲桿螺母2681b。在實際應用中，絲杠266b貫穿第一絲桿轉盤267b內的第一絲桿螺母2671b和第二絲桿轉盤268b內的第一絲桿螺母2671b，在驅動電機265的驅動下，絲杠266b產生旋轉并作伸縮動作，從而推拉擺臂261b在預設角度的范圍內擺動以使擺臂261b運送藍寶石硅棒25b遠離和/或壓迫第二切割線14b。在本實施方式中，擺臂261b可繞與轉軸擺動的預設角度范圍為O度至20度。還需說明的是，在本實施方式中，本發明還在絲桿266的遠離驅動電機265的遠端的頂部設置了防呆結構，所述防呆結構可以是鎖附于絲桿266遠端的頂部的擋片或擋塊，所述擋片或擋塊的尺寸要大于絲桿266的直徑(即大于第一絲桿螺母2671b的孔徑)，從而可以防止絲桿266在旋轉過程中因操作不當而脫離與第一絲桿螺母2671b的連接。第一送件治具26a與第二送件治具26b相類似，故不在贅述。利用上述結構的第一送件治具26a或第二送件治具26b，就可以如圖2所示的箭頭方向而將藍寶石硅棒25a或藍寶石硅棒25b相應地運送到第三切割輥22c與第一切割輥22a之間的第一切割線24a或第三切割輥22c與第一切割輥22a之間的第二切割線24b。另外，第一、第二送件治具26a、26b具有用以黏合藍寶石硅棒25a、25b的底面的黏合介質，具體地，所述黏合介質可以是例如黏合膠，所述黏合膠將一塊玻璃(未標不)一同黏合在藍寶石硅棒25a、25b的底面上，待切片完成后，用熱水溶化黏合膠而分離藍寶石硅棒和玻璃。請參閱圖2及圖4，其 顯示了本發明用于切割藍寶石硅棒的切片機在一個實施方式中的運送藍寶石硅棒的狀態示意圖。在這里，仍以第二送件治具26b為例進行說明，在圖2中，送件臂262b上固定了藍寶石硅棒25b，擺臂261b及其延伸的延長臂263b與支架260b呈一定的傾角α，絲桿266中臨近驅動電機265的近端定位于第二絲桿轉盤268b中內配的第二絲桿螺母2681b上，絲桿266中遠離驅動電機265的遠端則與第一絲桿轉盤267b中內配的第一絲桿螺母2671b保持連接。由于擺臂261b及其延伸的延長臂263b與支架260b呈一定的傾角α，因此，在這種情況下，驅動機構中的結構，例如絲桿266、第一絲桿轉盤267b內的第一絲桿螺母2671b、第二絲桿轉盤268b內的第二絲桿螺母2681b、以及驅動電機265等保持有一定的傾斜。繼續參考圖4，在驅動電機265的驅動下，絲杠266b產生旋轉，通過與第一絲桿螺母2671b相配合，絲桿266有更多的區段旋進第一絲桿螺母2671b，逐步拉近擺臂261b及其延伸的延長臂263b，使得它們向絲桿座264b擺動，從而運送藍寶石硅棒25b壓迫第二切割線14b進行切割作業，……，直至當切割作業完成后，擺臂261b (包括延長臂263b)的終止位置是與水平面呈90度夾角，此時，第一絲桿轉盤267b與第二絲桿轉盤268b處于同一水平,驅動機構中的結構,例如絲桿266、第一絲桿轉盤267b內的第一絲桿螺母2671b、第二絲桿轉盤268b內的第二絲桿螺母2681b、以及驅動電機265與水平面齊平(另可參考圖5，其為圖4中用于顯示驅動機構的局部放大示意圖)。請參閱圖6，圖6顯示為本發明切片機的切割原理示意圖。在實際的切割過程中，第一送件治具26a將藍寶石硅棒25a運送至第三切割輥22c與第一切割輥22a之間的第一切割線24a上，并壓迫使得高速運轉的第一切割線24a對藍寶石硅棒25a進行切割作業；與之類似地，第二送件治具26b將藍寶石硅棒25b運送至第三切割輥22c與第二切割輥22b之間的第二切割線24b上，并壓迫使得高速運轉的第一切割線24a對藍寶石硅棒25a進行切割作業。由于第一切割輥22a、第二切割輥22b以及第三切割輥22c構成夾角α為60°的等邊三角形，纏繞在第一切割輥22a與第二切割輥22b之間、第二切割輥22b與第三切割錕22c之間、以及第三切割錕22c與第一切割錕22a之間的三段金剛線24的長度及其繞曲度相同，從而確保了第一、第二切割線24a、24b對兩個藍寶石硅棒25a、25b進行切割的精確度。綜上所述，本發明所提供的用于切割藍寶石硅棒的切片機，其提供了三個切割錕，并將三個所述切割錕的設置方式獨創性地設計成三者呈夾角為60°的等邊三角形，從而確保三個所述切割錕之間纏繞的金剛線的長度和繞曲度相同，從而確保了藍寶石硅棒的精確度。另外，在本發明中，三個所述切割錕呈夾角為60°的等邊三角形，提供了左右兩段切割線，從而同時可以對兩個藍寶石硅棒進行切割，相較于僅提供一段切割線單次僅支持一個藍寶石硅棒切割的現有技術，本發明可大大提高藍寶石硅棒切割的工作效率。再有，本發明用于切割藍寶石硅棒的切片機中的送件治具，主要在于采用擺臂小幅擺動以及絲杠精確控制擺臂擺幅的方式來運送藍寶石硅棒，相對于現有技術中的托板推送，實現了送件的精度控制，提高了藍寶石硅棒的運送精度及其后續切割作業的作業效果，生產出高質量的藍寶石硅片。上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用于限制本發明。任何熟習此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由后述的權利要求所涵蓋。
權利要求
1.一種用于切割藍寶石硅棒的切片機，其特征在于，至少包括: 機架，具有工件切割區； 設置在所述工件切割區內的第一、第二、第三切割輥，所述第一、第二、第三切割輥的軸心連線構成一個等邊三角形； 依次纏繞于所述第一、第二及第三切割輥上的金剛線，所述金剛線在所述第一、第二、與第三切割輥之間形成三段等長的切割線，在所述金剛線高速運轉時，由其中兩段等長的切割線同時對兩個藍寶石硅棒進行切割作業； 與進行切割作業的所述兩段切割線對應、用于運送所述兩個藍寶石硅棒至所述兩段切割線上的兩個送件治具，其中，每一個所述送件治具包括: 擺臂座，設在所述機架上； 擺臂，通過一轉軸軸接于所述擺臂座的頂端，所述擺臂可繞與所述轉軸在預設角度的范圍內擺動； 送件臂，設于所述擺臂上并朝向所述切割線延伸，用于固定所述藍寶石硅棒； 絲桿座，設在所述機架的一橫梁上；以及 驅動機構，活動設置在所述絲桿座及擺臂上，至少包括驅動電機以及由所述驅動電機驅動以進行伸縮作業的絲桿，所述絲桿臨近所述驅動電機的近端活動連接于所述絲桿座上，遠離所述驅動電機的遠端和所述擺臂活動連接，所述絲桿在伸縮時推拉所述擺臂擺動以使所述擺臂運送所述藍寶石遠離和/或壓迫所述切割線。
2.根據權利要求1所述的用于切割藍寶石硅棒的切片機，其特征在于，還包括由所述擺臂延伸連接的延長臂。
3.根據權利要求2所述的用于切割藍寶石硅棒的切片機，其特征在于，所述延長臂的頂端與所述絲桿的遠端活動連接。
4.根據權利要求3所述的用于切割藍寶石硅棒的切片機，其特征在于，所述延長臂的頂端與所述絲桿的遠端設有第一絲桿轉盤，且所述第一絲桿轉盤內配置有在預設角度的范圍內旋轉的第一絲桿螺母。
5.根據權利要求4所述的用于切割藍寶石硅棒的切片機，其特征在于，所述絲桿的近端與所述絲桿座上設有第二絲桿轉盤，且所述第二絲桿轉盤內配置有在預設角度的范圍內旋轉的第二絲桿螺母。
6.根據權利要求1或4所述的用于切割藍寶石硅棒的切片機，其特征在于，還包括設置在所述絲桿的遠離所述驅動電機的遠端的頂部、用于防止所述絲桿脫離與所述第一絲桿螺母的連接的防呆結構。
7.根據權利要求1所述的用于切割藍寶石硅棒的切片機，其特征在于，所述擺臂可繞與所述轉軸擺動的預設角度范圍為O度至20度。
8.根據權利要求1或7所述的用于切割藍寶石硅棒的切片機，其特征在于，所述擺臂在完成藍寶石硅棒的切割作業后的終止位置與水平面呈90度夾角。
9.根據權利要求1所述的用于切割藍寶石硅棒的切片機，其特征在于，所述藍寶石硅棒與所述送件治具之間還黏合有玻璃板。
10.根據權利要求1所述的用于切割藍寶石硅棒的切片機，其特征在于，所述金剛線的運行速度大于等于720m/min 900m/min。
全文摘要
本發明提供一種用于切割藍寶石硅棒的切片機，包括機架；軸心連線構成等邊三角形的三個切割輥；纏繞在切割輥上的金剛線并形成三段等長的切割線，其中兩段等長的切割線可同時對兩個藍寶石硅棒進行切割作業；用于運送藍寶石硅棒的兩個送件治具，每一個所述送件治具包括擺臂座，擺臂可繞與擺臂座擺動的擺臂，設于擺臂上用于固定藍寶石硅棒的送件臂，絲桿座，以及包含驅動電機和由驅動電機驅動以進行伸縮作業而使得擺臂擺動的絲桿。相比于現有技術，本發明可解決現有切割精準度不高、切割工作效率低下以及送件精度控制不良等問題。
文檔編號B28D5/04GK103085177SQ201110346679
公開日2013年5月8日 申請日期2011年11月4日 優先權日2011年11月4日
發明者盧建偉 申請人:上海日進機床有限公司