專利名稱：一種多線切割方法及設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種多線切割技術，特別是涉及一種可提高生產效率的多線反復切割方法及設備。
背景技術：
多線切割技術是目前世界上比較先進的晶體硅加工技術，它的原理是通過一根高速運動的鋼線帶動附著在鋼線上的切割刃料(切割液或切割劑)對半導體等硬脆材料進行摩擦，從而達到切割效果。多線切割技術與傳統的刀鋸片、砂輪片及內圓切割相比有具有效率高，產能高，精度高等優點，多線切割技術是目前采用最廣泛的半導體等硬脆材料切割技術。現有的多線切割設備例如晶體硅錠切斷機等通常至少包括有機架，設置于所述·機架上用于承載晶體硅錠的工作臺，用于繞絲的貯絲筒，多個導絲輪及可升降的切割輥等，在對晶體硅錠的切割過程中，作為切割線的鋼線通過十幾個導絲輪的引導，在多個切割輥之間上形成一張線網，而待加工的晶體硅錠被固定于所述工作臺上時，將切割輥降下來，并在壓力泵在的作用下，裝配在設備上的切割液自動噴灑裝置將切割液(切割劑)噴灑至鋼線和晶體硅錠的切削部位，由鋼線帶動切割液往復運動，利用切割液中的研磨砂對工件產生切割，以將晶體硅錠一次同時切割為數段。請參閱圖1，顯示為現有技術中的線切割過程示意圖，如圖所示，裝配在設備上的切割液自動噴灑裝置11將切割液12噴灑至鋼線13上，鋼線13在高速運行的過程中攜帶切割液12壓迫工件14，當鋼線13與工件14的待切割部位接觸時，附帶于其上的切割液12大部分會被擠出，鋼線13與工件14的接觸面而不能參與切割，換言之，鋼線13與工件14的接觸面并沒有攜帶切割液12進行切割，進而大大降低了切割的效率，不利于保證對工件切割的品質。為此，在一些多線切割設備中采用了金剛線作為切割線，由于所述金剛線為表層具有金剛砂的金剛線，選用該種金剛線在加工過程中以減少切割液使用量，但是，在實際的切割過程中發現，在所述金剛線上未與工件接觸部分其上面的金剛砂并沒有得到利用，再者，金剛線被反復磨損后在后期切割過程中效率會逐步降低。因而，仍未能徹底解決效率提高的問題。所以，如何提供一種對硅晶體錠進行多線切割的技術，以解決切割液或金剛線在切割過程中未被充分利用而造成的生產效率低下等問題，實為相關領域之業者目前亟待解決的問題。

發明內容
鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種多線切割方法及設備，用來解決切割液在切割過程中被帶入切割區稀少的問題，以及切割線與工件、切割液未充分接觸而帶來產能低下等問題。
為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種多線切割方法，應用于切割晶體硅錠的多線切割設備中，所述多線切割設備至少具有機架，設置在機架上用于承載待切割晶體硅錠的切割臺以及運行切割線的多線切割系統，所述多線切割系統包括分別設置于所述機架四周側的四組可同時升降的切割輥、多個導絲輪、以及多根切割線，所述多根切割線通過各該導絲輪的引導在所述四組切割輥之間上形成一張切割網，所述多線切割方法至少包括1)預設第一時間段及第二時間段；2)啟動所述多線切割系統，高速運行所述切割線；3)令所述切割線下降持續壓迫所述待切割晶體硅錠進行切割作業；4)計時到第一時間段時，令所述切割線上升離開所述待切割晶體硅錠一預設距離；5)計時到第二時間段時，令所述切割線再次下降持續壓迫所述待切割晶體硅錠進行切割作業；6)重復執行所述步驟4)及步驟5)，直至將所述待切割晶體硅錠切割完畢。在本發明的多線切割方法中，所述切割線為鋼線或金剛線。于所述切割線為鋼線時，所述多線切割系統還包括裝配在所述機架上用于噴灑切割液至所述鋼線和所述待切割晶體硅錠的切削部位的切割液自動噴灑裝置。所述步驟2)··還包括啟動所述切割液自動噴灑裝置的步驟，令其噴灑切割液至所述鋼線和所述待切割晶體硅錠的切削部位。在本發明的多線切割方法中，所述第一時間段大于第二時間段。所述多線切割設備還包括一設置在所述切割臺上的容液槽，包括一具有多條溝槽的底板以及四個分別圍設在所述底板四周側緣固定的側板，所述容液槽用于盛裝切割液及放置所述待切割晶體硅錠，且所述待切割晶體硅錠浸沒于所述切割液中。本發明還提供一種多線切割設備，用于切割晶體硅錠，其包括機架；切割臺，設置在機架上用于承載待切割晶體硅錠；多線切割系統，包括分別設置于所述機架四周側的四組可同時升降的切割輥、多個導絲輪、以及多根切割線，所述多根切割線通過各該導絲輪的引導在所述四組切割輥之間上形成一張切割網，所述四組切割輥可帶動所述切割網下降壓迫所述待切割晶體硅錠進行切割作業，并在切割過程中計時到預設的第一時間段時，上升離開所述待切割晶體硅錠一預設距離；在計時到預設的第二時間段時，再次下降壓迫所述待切割晶體硅錠進行切割作業，直至將所述待切割晶體硅錠切割完畢。在本發明的多線切割設備中，所述切割線為鋼線或金剛線。于所述切割線為鋼線時，所述多線切割系統還包括裝配在所述機架上用于噴灑切割液至所述鋼線和所述待切割晶體硅錠的切削部位的切割液自動噴灑裝置。在本發明的多線切割設備中，所述多線切割設備還包括一設置在所述切割臺上的容液槽，包括一具有多條溝槽的底板以及四個分別圍設在所述底板四周側緣固定的側板，所述容液槽用于盛裝切割液及放置所述待切割晶體硅錠，且所述待切割晶體硅錠浸沒于所述切割液中。如上所述，本發明的多線切割方法及設備，具有以下有益效果采用步進切割技術，令切割線周期性地下降壓迫工件與上升離開工件的相結合的反復切割法，完全實現了切割線與工件或者切割線、工件以及切割液之間充分接觸，大大提升了切割的效率，節省了切割時間，同時保證了工件的切割品質，與現有技術相比，本發明解決了切割液在切割過程中未被充分利用而造成的生產效率低下等問題，也解決了切割液在切割過程中被大量浪費而造成的生產成本過高等問題。


圖I顯示為現有技術中的線切割過程示意圖。圖2顯示為本發明的多線切割設備簡化結構示意圖。圖3A 圖3F為本發明的多線切割方法的實施步驟狀態示意圖。圖4顯示為本發明的多線切割設備利用容液槽的切割示意圖。
具體實施例方式以下由特定的具體實施例說明本發明的實施方式，熟悉此技術的人士可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點及功效。
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實施例一請參閱圖2，顯示為本發明的多線切割設備簡化結構示意圖。如圖所示，本發明提供一種多線切割方法，應用于切割晶體硅錠3的多線切割設備2中，以對待切割晶體硅錠3進行線切割作業，在發明中，所述待切割晶體硅錠3為單晶硅錠、多晶硅錠或藍寶石硅錠，在本實施方式中，所述多線切割設備2至少具有機架21，設置在機架21上用于承載待切割晶體硅錠3的切割臺22以及運行切割線25的多線切割系統，所述多線切割系統包括分別設置于所述機架四周側的四組可同時升降的切割輥23、多個導絲輪24、以及多根切割線25，所述多根切割線25通過各該導絲輪24的引導在所述四組切割輥23之間上形成一張切割網，懸于所述待切割晶體硅錠3上以待切割作業。需要說明的是，所述切割線25為鋼線或金剛線。其中，所述金剛線為線體上黏合或鑲嵌有例如為金剛石的微小顆粒(一般為600#金剛砂或800#金剛砂的顆粒)的切割線。在本實施例中，暫以所述切割線25為一般鋼線25為例進行說明，于所述切割線為鋼線25時，所述多線切割系統還包括裝配在所述機架21上用于噴灑切割液(后續闡述的圖3A 圖3F中所示)至所述鋼線25和所述待切割晶體硅錠3的切削部位的切割液自動噴灑裝置(后續闡述的圖3A 圖3F中所示)。需要說明的是，為了便于闡述本發明的原理與功效以及閱讀理解，本實施例中將以兩個切割輥之間的單根鋼線對所述待切割晶體硅錠的切割過程進行說明。請參閱圖3A 圖3F為本發明的多線切割方法的實施步驟狀態示意圖。如圖所示，所述多線切割方法至少包括首先執行步驟1)，在多線切割系統中預設第一時間段及第二時間段；需要說明的是，所述多線切割設備為數控機床，其具有可以控制的多線切割系統的數控計算機設備。于實際的實施過程中，所述第一時間段或第二時間段例如為Is 60s，所述第一時間段大于第二時間段，如此以確保鋼線和所述待切割晶體硅錠的切削部位接觸的時間大于鋼線和所述待切割晶體硅錠的切削部位脫離的時間。再者，需要聲明的是，本方法中切割輥帶動的鋼線向下的行程總體上大于其向上的行程。然后執行步驟2)，請參閱圖3A，啟動所述多線切割系統，令其呈圖中切割輥23中旋轉箭頭所示的方向旋轉，帶動所述鋼線25高速運行，圖中箭頭F (F表示Forward)表示鋼線25的走線方向；同時啟動所述切割液自動噴灑裝置26，令其噴灑切割液4至所述鋼線25和所述待切割晶體硅錠3的切削部位。在本實施例中，所述鋼線25的運行速度為IOOOm/mirio接著執行步驟3)。在步驟3)中，令所述切割輥23朝圖3A箭頭D (D表示Down)所示的方向下移，帶動所述鋼線25下降持續壓迫所述待切割晶體硅錠3進行切割作業。具體地，所述鋼線25由所述待切割晶體硅錠3的頂部開始切割，隨著所述切割輥23逐漸下降，對所述待切割晶體硅錠3的切割深度逐漸增加，首次被帶入鋼線25上的切割液4的量也相對減少，此時需要補充新的切割液4，于是接著執行步驟4)。在步驟4)中，計時到第一時間段時，令所述切割輥23朝圖3B箭頭U (U表示Up)所示的方向上移，帶動所述鋼線25上升離開所述待切割晶體硅錠3的切削部位一預設距離，應知曉的，所述預設距離所產出的空間(即鋼線25和待切割晶體硅錠3的切削部位之間的間隙)能夠補充新的切割液4即可。由于所述切割液自動噴灑裝置26持續在噴灑切割液4，使得新的切割液4再次被鋼線25攜帶以及再次被噴灑至待切割晶體硅錠3的切削部位，于是接著執行步驟5)。·在步驟5)中，計時到第二時間段時，令所述切割輥23朝圖3C箭頭D(D表示Down)所示的方向下移，帶動所述鋼線25再次下降持續壓迫所述待切割晶體硅錠3，進行再次切割作業，由于鋼線25再次攜帶新的切割液4，進而保持了鋼線25與所述待切割晶體硅錠3首次接觸的切割效果。在后續的工序中，重復執行上述步驟4)及步驟5),呈如圖3D與圖3E所示的實施步驟狀態，直至將所述待切割晶體硅錠3切割完畢，呈圖3F所示。誠如上述，本切割方法采用步進切割技術，令切割線周期性地下降壓迫工件與上升離開工件的相結合的反復切割法，完全實現了切割線與工件或者切割線、工件以及切割液之間充分接觸，大大提升了切割的效率，節省了切割時間，同時保證了工件的切割品質。實施例二請參閱圖4，顯示為本發明的多線切割設備利用容液槽的切割示意圖。如圖所示，采用鋼線切割時，所述多線切割設備2還可以包括一設置在所述切割臺22上的容液槽27，所述溶液槽27包括一具有多條溝槽的底板(未予以標號)以及四個分別圍設在所述底板四周側緣固定的側板271，所述容液槽27用于盛裝切割液4及放置所述待切割晶體硅錠3，令所述待切割晶體硅錠3浸沒于所述切割液4中，在實際的切割作業中，可以省去上述方法中的用切割液自動噴灑裝置持續在噴灑切割液的過程，在鋼線25在高速走線的過程中，其壓迫所述待切割晶體硅錠3—段時間后，因二者之間為零間隙，其線體與待切割晶體硅錠3的切削部位接觸的一面之間的切割液4被消耗殆盡，但是，當鋼線25脫離所述待切割晶體硅錠3的切削部位時，容液槽27中盛裝切割液4隨著鋼線25和切削部位的間隙增大，再次流入新的切割液4，進而使得在下一次壓迫切割的過程中(鋼線25再次壓迫切削部位進行切割的過程中)參與切割作業，同樣達到了鋼線25上的有效切割液4與切削部位充分接觸的目的，進而提升了切割效率。實施例三如果所述切割線為金剛線，采用上述方法亦可達到同樣良好的效果，金剛線在高速走線的過程中，其壓迫所述待切割晶體硅錠一段時間后，其線體與待切割晶體硅錠的切削部位接觸的一面上的金剛砂顆粒會有磨損或消耗，但是，當金剛線脫離所述待切割晶體硅錠的切削部位，其線體會有一定扭轉，使得沒有被磨損到的金剛砂顆粒在下一次壓迫切割的過程中參與切割作業，同樣達到了切割線的有效切割面與切削部位充分接觸的目的，進而提升了切割效率。實施例四請參閱圖2，顯示為本發明的多線切割設備簡化結構示意圖。如圖所示，本發明還提供一種多線切割設備，應用于切割晶體硅錠3的多線切割設備2中，以對待切割晶體硅錠3進行線切割作業，在本實施例中，所述待切割晶體硅錠3為單晶硅錠、多晶硅錠或藍寶石硅錠，在本實施方式中，所述多線切割設備2至少具有機架21，設置在機架21上用于承載待切割晶體硅錠3的切割臺22以及運行切割線25的多線切割系統，所述多線切割系統包括分別設置于所述機架四周側的四組可同時升降的切割輥23、多個導絲輪24、以及多根切割線25，所述多根切割線25通過各該導絲輪24的引導在所述四組切割輥23之間上形成一張切割網，懸于所述待切割晶體硅錠3上以待切割作業。
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所述四組切割輥23可帶動所述切割網下降壓迫所述待切割晶體硅錠3進行切割作業，并在切割過程中計時到預設的第一時間段時，上升離開所述待切割晶體硅錠3 —預設距離；在計時到預設的第二時間段時，再次下降壓迫所述待切割晶體硅錠3進行切割作業，直至將所述待切割晶體硅錠3切割完畢。需要說明的是，所述多線切割設備為數控機床，其具有可以控制的多線切割系統的數控計算機設備。于實際的實施過程中，所述第一時間段或第二時間段例如為Is 60s，所述第一時間段大于第二時間段，如此以確保鋼線和所述待切割晶體硅錠的切削部位接觸的時間大于鋼線和所述待切割晶體硅錠的切削部位脫離的時間。再者，需要聲明的是，本方法中切割輥帶動的鋼線向下的行程總體上大于其向上的行程。所述切割線25為鋼線或金剛線。其中，所述金剛線為線體上黏合或鑲嵌有例如為金剛石的微小顆粒(一般為600#金剛砂或800#金剛砂的顆粒)的切割線。在本實施例中，暫以所述切割線25為一般鋼線25為例進行說明，于所述切割線為鋼線25時，所述多線切割系統還包括裝配在所述機架21上用于噴灑切割液至所述鋼線25和所述待切割晶體硅錠3的切削部位的切割液自動噴灑裝置。需要說明的是，為了便于闡述本發明的原理與功效以及閱讀理解，本實施例中將以兩個切割輥之間的單根鋼線對所述待切割晶體硅錠的切割過程進行說明。請參閱圖3A 圖3F為本發明的多線切割設備的實施步驟狀態示意圖。請參閱圖3A，啟動所述多線切割系統，令其呈圖中切割輥23中旋轉箭頭所示的方向旋轉，帶動所述鋼線25高速運行，圖中箭頭F (F表示Forward)表示鋼線25的走線方向；同時啟動所述切割液自動噴灑裝置26，令其噴灑切割液4至所述鋼線25和所述待切割晶體硅錠3的切削部位。在本實施例中，所述鋼線25的運行速度為1000m/min。令所述切割輥23朝圖3A箭頭D (D表示Down)所示的方向下移，帶動所述鋼線25下降持續壓迫所述待切割晶體硅錠3進行切割作業。具體地，所述鋼線25由所述待切割晶體硅錠3的頂部開始切割，隨著所述切割輥23逐漸下降，對所述待切割晶體硅錠3的切割深度逐漸增加，首次被帶入鋼線25上的切割液4的量也相對減少，此時需要補充新的切割液4。在計時到第一時間段時，令所述切割輥23朝圖3B箭頭U (U表示Up)所示的方向上移，帶動所述鋼線25上升離開所述待切割晶體硅錠3的切削部位一預設距離，應知曉的，所述預設距離所產出的空間(即鋼線25和待切割晶體硅錠3的切削部位之間的間隙)能夠補充新的切割液4即可。由于所述切割液自動噴灑裝置26持續在噴灑切割液4，使得新的切割液4再次被鋼線25攜帶以及再次被噴灑至待切割晶體硅錠3的切削部位。在計時到第二時間段時，令所述切割輥23朝圖3C箭頭D (D表示Down)所示的方向下移，帶動所述鋼線25再次下降持續壓迫所述待切割晶體硅錠3，進行再次切割作業，由于鋼線25再次攜帶新的切割液4，進而保持了鋼線25與所述待切割晶體硅錠3首次接觸的切割效果。在后續的工序中，重復執行上述切割輥23上升下降的過程，呈如圖3D與圖3E所示的實施步驟狀態，直至將所述待切割晶體硅錠3切割完畢，呈圖3F所示。誠如上述，本切割方法采用步進切割技術，令切割線周期性地下降壓迫工件與上升離開工件的相結合的反復切割法，完全實現了切割線與工件或者切割線、工件以及切割液之間充分接觸，大大提升了切割的效率，節省了切割時間，同時保證了工件的切割品質。
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實施例五請參閱圖4，顯示為本發明的多線切割設備利用容液槽的切割示意圖。如圖所示，采用鋼線切割時，所述多線切割設備2還可以包括一設置在所述切割臺22上的容液槽27，所述溶液槽27包括一具有多條溝槽的底板(未予以標號)以及四個分別圍設在所述底板四周側緣固定的側板271，所述容液槽27用于盛裝切割液4及放置所述待切割晶體硅錠3，令所述待切割晶體硅錠3浸沒于所述切割液4中，在實際的切割作業中，可以省去上述方法中的用切割液自動噴灑裝置持續在噴灑切割液的過程，在鋼線25在高速走線的過程中，其壓迫所述待切割晶體硅錠3—段時間后，因二者之間為零間隙，其線體與待切割晶體硅錠3的切削部位接觸的一面之間的切割液4被消耗殆盡，但是，當鋼線25脫離所述待切割晶體硅錠3的切削部位時，容液槽27中盛裝切割液4隨著鋼線25和切削部位的間隙增大，再次流入新的切割液4，進而使得在下一次壓迫切割的過程中(鋼線25再次壓迫切削部位進行切割的過程中)參與切割作業，同樣達到了鋼線25上的有效切割液4與切削部位充分接觸的目的，進而提升了切割效率。實施例六如果所述切割線為金剛線，采用上述方法亦可達到同樣良好的效果，金剛線在高速走線的過程中，其壓迫所述待切割晶體硅錠一段時間后，其線體與待切割晶體硅錠的切削部位接觸的一面上的金剛砂顆粒會有磨損或消耗，但是，當金剛線脫離所述待切割晶體硅錠的切削部位，其線體會有一定扭轉，使得沒有被磨損到的金剛砂顆粒在下一次壓迫切割的過程中參與切割作業，同樣達到了切割線的有效切割面與切削部位充分接觸的目的，進而提升了切割效率。本發明的多線切割方法及設備，采用步進切割技術，令切割線周期性地下降壓迫工件與上升離開工件的相結合的反復切割法，完全實現了切割線與工件或者切割線、工件以及切割液之間充分接觸，大大提升了切割的效率，節省了切割時間，同時保證了工件的切割品質，與現有技術相比，本發明解決了切割液在切割過程中未被充分利用而造成的生產效率低下等問題，也解決了切割液在切割過程中被大量浪費而造成的生產成本過高等問題。
權利要求
1.一種多線切割方法，應用于切割晶體硅錠的多線切割設備中，所述多線切割設備至少具有機架，設置在機架上用于承載待切割晶體硅錠的切割臺以及運行切割線的多線切割系統，所述多線切割系統包括分別設置于所述機架四周側的四組可同時升降的切割輥、多個導絲輪、以及多根切割線，所述多根切割線通過各該導絲輪的引導在所述四組切割輥之間上形成一張切割網，其特征在于，所述多線切割方法至少包括 1)預設第一時間段及第二時間段； 2)啟動所述多線切割系統,高速運行所述切割線； 3)令所述切割線下降持續壓迫所述待切割晶體硅錠進行切割作業； 4)計時到第一時間段時，令所述切割線上升離開所述待切割晶體硅錠一預設距離； 5)計時到第二時間段時，令所述切割線再次下降持續壓迫所述待切割晶體硅錠進行切割作業； 6)重復執行所述步驟4)及步驟5)，直至將所述待切割晶體硅錠切割完畢。
2.根據權利要求I所述的多線切割方法，其特征在于所述切割線為鋼線或金剛線。
3.根據權利要求2所述的多線切割方法，其特征在于所述多線切割系統還包括裝配在所述機架上用于噴灑切割液至所述鋼線和所述待切割晶體硅錠的切削部位的切割液自動噴灑裝置。
4.根據權利要求3所述的多線切割方法，其特征在于所述步驟2)還包括啟動所述切割液自動噴灑裝置的步驟，令其噴灑切割液至所述鋼線和所述待切割晶體硅錠的切削部位。
5.根據權利要求I所述的多線切割方法，其特征在于所述第一時間段大于第二時間段。
6.根據權利要求I所述的多線切割方法，其特征在于所述多線切割設備還包括一設置在所述切割臺上的容液槽，包括一具有多條溝槽的底板以及四個分別圍設在所述底板四周側緣固定的側板，所述容液槽用于盛裝切割液及放置所述待切割晶體硅錠，且所述待切割晶體硅錠浸沒于所述切割液中。
7.一種多線切割設備，用于切割晶體硅錠，其特征在于，至少包括 機架； 切割臺，設置在機架上用于承載待切割晶體硅錠； 多線切割系統，包括分別設置于所述機架四周側的四組可同時升降的切割輥、多個導絲輪、以及多根切割線，所述多根切割線通過各該導絲輪的引導在所述四組切割輥之間上形成一張切割網，所述四組切割輥可帶動所述切割網下降壓迫所述待切割晶體硅錠進行切割作業，并在切割過程中計時到預設的第一時間段時，上升離開所述待切割晶體硅錠一預設距離；在計時到預設的第二時間段時，再次下降壓迫所述待切割晶體硅錠進行切割作業，直至將所述待切割晶體硅錠切割完畢。
8.根據權利要求7所述的多線切割設備，其特征在于所述切割線為鋼線或金剛線。
9.根據權利要求8所述的多線切割設備，其特征在于所述多線切割系統還包括裝配在所述機架上用于噴灑切割液至所述鋼線和所述待切割晶體硅錠的切削部位的切割液自動噴灑裝置。
10.根據權利要求7所述的多線切割設備，其特征在于所述多線切割設備還包括一設置在所述切割臺上的容液槽，包括一具有多條溝槽的底板以及四個分別圍設在所述底板四 周側緣固定的側板，所述容液槽用于盛裝切割液及放置所述待切割晶體硅錠，且所述待切割晶體硅錠浸沒于所述切割液中。
全文摘要
本發明提供一種多線切割方法及設備，采用反復切割技術，令切割線周期性地下降壓迫工件與上升離開工件的相結合地反復切割，完全實現了切割線與工件或者切割線、工件以及切割液之間充分接觸，大大提升了切割的效率，節省了切割時間，同時保證了工件的切割品質，與現有技術相比，本發明解決了切割液在切割過程中未被充分利用而造成的生產效率低下等問題，也解決了切割液在切割過程中被大量浪費而造成的生產成本過高等問題。
文檔編號B28D5/04GK102785297SQ20121029800
公開日2012年11月21日 申請日期2012年8月20日 優先權日2012年8月20日
發明者盧建偉 申請人:上海日進機床有限公司