包括有槽滑輪的線鋸的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及線鋸，該線鋸尤其用于切割堅硬的脆性材料、利用金剛石線和滑輪(也被稱為線引導構件)、特別適用于該線、具有比傳統滑輪更長的壽命。本發明還涉及在該線鋸中使用的滑輪或線引導構件。線鋸尤其適用于切割例如藍寶石、硼、石英、玻璃、稀土金屬等材料。
【背景技術】
[0002]例如在太陽能電池或半導體工業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(例如藍寶石)切斷。設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，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、引導線鋸的滑輪、形成線網的線導輥(后兩者都被稱為線引導構件)作為組成部件。所有這些線引導構件可以在不同的時間并在不同的位置處支撐線、驅動線、使線減速、或引導線或者其任意組合。通常，僅存在形成線網的一根引導線，該線網可以包括允許在并行的時間內多次切割的幾個到幾千個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。還已知大量的線環路，盡管這并不常用。通常，在線鋸中有兩個線導輥，但是具有兩個以上的導輥的實施例也是現有技術所公知的。
[0004]所有線引導構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通過線鋸，所以它們也經受切割線(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]在線導輥之間，一般用25牛頓(Newton)使線張緊，但是也使用高達200N或者更高的張緊力。因此，施加在線引導構件上的法向力可能相當大。
[0006]JP2006255841公開了具有非常堅硬的能經受線的研磨動作的表面的滑輪。這通過在線引導凹槽的外周表面上形成耐磨構件來實現。耐磨構件使用比線引導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，對于將金剛石作為磨料的線而言，這會是不可能的或至少非常昂貴。此夕卜，用堅硬層涂覆滑輪是昂貴的。此外，使引導表面堅硬會磨損線。
[0008]JP2003326450公開了可比較的技術方案，現在使用具有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，所以該技術方案不是經濟有效的。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。該元件適應設置在線引導構件中的凹槽。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作，所以這樣滑輪不受附裝到線的磨料的研磨動作的損害。當切割所述硅時，不能使用以規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放置，所以這樣的線的成本會太高。
[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。
【發明內容】
[0011]本發明的目的是克服現有技術的這些問題，并提供用于成本經濟的、用于具有固定磨料的線的、具有更長壽命的滑輪。
[0012]該目的是通過線鋸實現的，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切割線的至少一個線引導構件，線引導構件可旋轉地安裝到線鋸的框架部以便能夠圍繞軸線旋轉，至少一個線引導構件包括線支撐表面，其中，設置至少兩個槽或凹部，在至少兩個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度的切割線的線部包括多個切割元件。
[0013]中間部分的長度沿圓周方向測量，即沿由線引導構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。線引導構件也將被稱為滑輪或線導輥。線鋸的其它部件是本領域中所公知的并將不在此進行說明。
[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域中劃分中間部分(參見圖7a)。它們可以延伸經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間內(也就是在切割期間)線的延伸經過中間部分的任何線段。它隨后通常用于切割(其旋轉通過線鋸)。
[0017]線支撐表面是線引導構件的線接觸表面，即線引導構件的與切割線接觸的表面。
[0018]優選地，形成線支撐表面的材料、優選襯套的材料是均勻材料，優選不具有孔、空隙、腔或空穴，從而避免線支撐表面的不規則和不確定的磨損。
[0019]優選地，線鋸是晶片切片線鋸，其中，優選切割線形成線網或塊料切片線鋸。
[0020]優選地，根據本發明的線引導構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，在線支撐表面中設置凹部或槽將使得調節線引導構件的材料以適應線的伸展(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果。
[0022]由于切割線具有附裝到它的磨料，線引導構件和線之間的任何移位造成研磨或切割動作。
[0023]理想的是，線引導構件具有圓形線支撐表面，正如通常的滑輪。優選線引導構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切向凹槽。一旦一個凹槽被磨損，可以使用相鄰的凹槽，使得可以不經常更換滑輪。對于本發明的線引導裝置來說，只要其形成滑輪，這也是可能的。槽可以延伸經過多個這樣的切向凹槽，每個凹槽可以具有其本身的槽或者某些凹槽可以不具有槽。滑輪可以結合其任何組合。
[0024]本發明的線引導構件可用于將線引導到線網(例如，由線導輥形成)或切割部或者形成線網或切割部本身。由于滑輪遭受最多的磨損，所以優選本發明用于驅動滑輪或使滑輪減速。
[0025]優選這些槽圍繞線支撐表面均勻地分布，對于這些槽而言，兩個相鄰槽之間的距離幾乎相等。
[0026]優選槽沿著使與軸向方向(線引導構件的旋轉軸線方向)成的角度不超過30度的方向上延伸，優選不超過10度。甚至更優選槽大致沿線引導構件的旋轉軸線的方向延伸。槽也可以具有V型、U型或任何其它形狀。
[0027]優選的是，中間部分的長度小于30mm，優選小于10mm，甚至更優選小于5mm，長度定義為該部分的線支撐表面沿線運行的方向上的長度，或者換句話說，為繞著由線支撐表面支撐的線的長度的長度。使中間部分較小給予其所需的靈活性以適應線的伸展和收縮。甚至更