專利名稱：硅片線切割機的切割總成的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及硅片線切 割機，具體地說是一種用于切割晶體硅片的線切割機的 切割總成。
背景技術：
隨著世界可再生、清潔、無污染的新能源戰略蓬勃興起，太陽能光伏電池發電項目 發展迅猛。晶體硅無論是用于電子產業還是光伏產業，其終端產品應用和計價均是以面積 為單位，即其末端產品使用形態是薄片狀。目前，市場上銷售的硅片線切割機承載和支撐切 割線的是分別刻有螺旋槽的兩輥輪機構，其工作原理為將放線輥上400KM鋼線的一頭牽 出，沿螺旋槽分別纏繞于兩輥輪上，經收線輥的旋轉牽拉，同時，噴以經切割液分散、懸浮的 碳化硅磨粒，通過兩輥輪間帶有一定壓力鋼線運動過程所黏附、夾帶的磨粒的磨削作用，把 用高強膠粘劑固定在機體的晶體硅切割成片。由于該機結構和工作原理問題致其存在如下 不足一、該機工作時纏繞在輥輪上的鋼線是單線受力，且所用鋼線線徑僅0. 10或0. 12mm, 其破斷強度為28N或45N，因此，該機在工作時經常發生斷線故障，導致頻繁停機，重新布 線需時至少30分鐘，損害了該機的連續作業的能力；二、為防止或減少斷線頻率，該機工作 時線速度較低，大大影響了切割效率；三、由于該機兩輥輪螺旋槽結構致每批次所用線長達 400KM，在技術上無法將磨粒固定在這么長的鋼線上，因而噴灑在鋼線和硅材料表面的價格 不菲的切割液和碳化硅微粉只能隨機進入切縫參與磨礪，90%以上流出報廢；四、由結構和 工作原理決定，400KM的鋼線一次性通過切縫后，除了有多處斷頭外，還因銹蝕、磨蝕，使線 的整體抗拉強度遭到破壞，收線輥輪回收的整輥鋼線，包括至少數十KM的余量新線全部報 廢；五、兩輥輪平行對應布置結構，使得輥輪直徑必須大于被切割硅棒、錠的直徑或高度，切 割才能進行；大直徑輥輪不僅增加了制造成本和動力消耗，更重要的是拉大了線距，加大了 線運行過程的擺幅，而影響切片質量；六、碳化硅磨粒進入切縫的位置、角度的不確定性，導 致切片表面粗糙度和薄厚誤差較大。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是，提供一種硅片線切割機的切割總成，其切割 效率高、運轉穩定，大大提高了線切割機的切割精度。本實用新型為解決和克服上述技術問題的不足，采用的技術方案是硅片線切割 機的切割總成，主要由主動輥輪、從動輥輪、端板和切割線構成，主動輥輪和從動輥輪由端 板支撐，主動輥輪和從動輥輪上分別分布有各自獨立的線槽，線槽呈繞輥輪一周的環形，主 動輥輪和從動輥輪上的線槽數相等，切割線繞設在主動輥輪和從動輥輪上的線槽內，所述 的切割線為環狀，其數量與主動輥輪的線槽數量相等。本實用新型的切割總成可以設有一個主動輥輪和兩個從動輥輪，主動輥輪和兩個 從動輥輪成三角形布置。所述的主動輥輪和從動輥輪上設有同步帶輪，利用同步帶(鏈)使主動輥輪和從動輥輪同步轉動，共同帶動切割線沿主動輥輪和從動輥輪的外圓轉動。所述的主動輥輪和從動輥輪上均設有導軌槽，導軌槽與安裝在端板上的半圓狀導 軌吻合，防止輥輪的軸向位移和徑向跳動，以保證切割精度。所述的導軌槽其橫斷面為V 形、矩形、燕尾形或圓弧形。所述的切割線設置在主動輥輪與從動輥輪上位置相對應的線槽內。所述的端板上設有與主動輥輪平行的中空連桿，中空連桿上設有噴水孔，冷卻水 通入中空連桿后由噴水孔噴出，用于切割過程的降溫。所述的線槽，其槽寬為0.09 0. 16mm，槽深為0. 15-0. 25mm，任意兩個相鄰線槽之 間的間距相等，為0. 15 0. 25mm。本實用新型的有益效果是首先，帶有環型線槽的輥輪可以安 裝數百到上千根 (因輥輪長度和線槽數而定)的環狀切割線，其總抗拉強度是原機型單線牽拉抗拉強度的 上千倍，抗拉強度的大幅提高，一、減少了斷線幾率，保證了設備連續作業的能力；二、可大 大提高線速度，因此也大大提高了切割效率，一個切片周期只需要10 15分鐘，平均每片 切割時間0. 9 1. 2秒，工作效率為原有機型的30 40倍；三、使用環形切割線，線長僅Im 左右，使得在技術上能將金剛石通過電鍍方法固定在線上，使磨粒幾乎全部參與磨礪，而且 可以連續上萬次在硅材料上磨礪切割，直至鋼線上的磨粒磨光，因此，杜絕了浪費，節約了 切片成本。端板上的主動輥輪導軌和從動輥輪導軌，與其相應的輥輪上的導軌槽吻合轉動， 有效防止各輥輪的軸向位移和徑向跳動，為切片精度和質量提供了保證。
圖1是本實用新型的結構示意圖。圖2是切割線的布置方式示意圖。圖3是本實用新型中主動輥輪的結構示意圖。圖4是本實用新型中從動輥輪的結構示意圖。圖5是本實用新型中線槽的設置方式示意圖。圖中標記1、主動輥輪，2、從動輥輪，3、切割線，4、端板，5、線槽，6、導軌，7、導軌 槽，8、張緊輥輪，9、連接桿，10、同步帶輪，11、固定框架。
具體實施方式
如圖所示，硅片線切割機的切割總成，主要由主動輥輪1、從動輥輪2、端板4和切 割線3構成，主動輥輪1和從動輥輪2由端板4支撐，主動輥輪1和從動輥輪2的圓周上 分別設有環形的線槽5，各個線槽相互獨立，并且垂直于輥輪的軸線。主動輥輪1和從動輥 輪2上的線槽數相等，且任意兩個相鄰線槽5的間距相等。根據規格不同，線槽5的槽寬為 0. 09 0. 16mm, 一般為0. 13mm ；槽深為0. 15-0. 25mm, 一般為0. 2mm 兩個相鄰線槽5之間 的間距為0. 15 0. 25mm, 一般為0. 15mm。切割線3繞設在主動輥輪1和從動輥輪2上位 置相對應的線槽5內，所述的切割線3為環狀，其數量與主動輥輪1的線槽數量相等，根據 輥輪長度、線徑、槽間隔的不同，切割線3數量為900 2000個。本實用新型的切割總成可以設置一個主動輥輪1和兩個從動輥輪2成三角形布 置，優選為等邊三角形布置。也可只用一個從動輥輪2與主動輥輪1平行對應成一字形布置。主動輥輪1和從動輥輪2可采用由左右兩個端板4兩端固定，或用一個端板4 一端固定成懸臂結構。一般采用左右兩個端板對輥輪兩端固定。在端板4上設有與主動輥輪1和 從動輥輪2平行的連接桿9，連接桿9為中空結構并設有噴水孔，冷卻水通入中空的連接桿 9后由噴水孔噴出，用于切割過程的冷卻降溫。所述的主動輥輪1和從動輥輪2上分別設有同步帶輪10，利用兩個輥輪的同步帶 輪10之間的同步帶(鏈)使主動輥輪1和從動輥輪2同步轉動，共同帶動切割線3沿主動 輥輪1和從動輥輪2的外圓轉動。相比與僅由主動輥輪1帶動切割線3，從動輥輪2起導向 作用的方式，輥輪帶動切割線運動的摩擦面為切割線與主動輥輪1和從動輥輪2接觸面之 和，避免由于切割線與晶體硅料的摩擦力過大，導致切割線與輥輪之間打滑。所述的主動輥輪1和從動輥輪2的一端均設置環形的導軌槽7，導軌槽7與安裝在 端板4上的半圓狀導軌6吻合，能夠防止輥輪的軸向位移和徑向跳動，以保證切割精度。所 述的導軌槽7為V形槽、平面槽或錐面槽。為進一步保證切割精度和質量，可以設置張緊輥 輪8壓在切割線3上，使切割線3均勻張緊。如圖1和2所示，以設置一個主動輥輪1和兩個從動輥輪2，采用由左右兩個端板 4兩端固定的方式為例。主動輥輪1和從動輥輪2的兩端與三角形端板4連接成三角形結 構。優選方式為采用等邊三角形端板將主動輥輪1和兩個從動輥輪2連接成等邊三角形結 構。通過四根連接桿9端頭的變徑和螺母，把端板4與輥輪連接固定為一個整體，其中兩根 連接桿9為中空結構，并開設有噴水孔，切割時可將冷卻水噴灑到晶體硅棒、錠上。環狀切 割線3安裝、布放在主動輥輪1和從動輥輪2上相對應、且數量相等的環形線槽5內。將三 個導軌6分別安裝在端板4上與主動輥輪1和從動輥輪2的相應位置，仔細調整各導軌6 與相應輥輪的導軌槽7準確吻合后固定。至此，就形成了一個外形為等邊三角形的切割組 合件，即切割總成。由四根連接桿將左右端板與輥輪連接為一個整體，便于從機體的固定框 架11中取出布線，端板4的三角形外形使安裝對位、固定快捷迅速。調頻電機帶動主動輥 輪1高速旋轉，利用摩擦力帶動切割線3沿主動輥輪1和從動輥輪2的外圓和其形成的三 角形面轉動，利用其三角形底面的切割線群對晶體硅、錠進行切割。若設置999條切割線， 則單批次可同時切割硅片1000片。由于線槽5間距相等，且一條切割線3只負責切割一條 切縫，因此切出的切片其厚薄基本一致。采用一個主動輥輪1和一個從動輥輪2的設置方式與采用兩個從動輪的設置方式 基本相同，不同之處僅在于變為一字形布置在一個矩形框架內。
權利要求硅片線切割機的切割總成，主要由主動輥輪(1)、從動輥輪(2)、端板(4)和切割線(3)構成，主動輥輪(1)和從動輥輪(2)由端板(4)支撐，其特征在于主動輥輪(1)和從動輥輪(2)上分別分布有各自獨立的線槽(5)，線槽(5)呈繞輥輪一周的環形，主動輥輪(1)和從動輥輪(2)上的線槽數相等，切割線(3)繞設在主動輥輪(1)和從動輥輪(2)上的線槽(5)內，所述的切割線(3)為環狀，其數量與主動輥輪(1)的線槽數量相等。
2.根據權利要求1所述的硅片線切割機的切割總成，其特征在于設有一個主動輥輪 (1)和兩個從動輥輪(2)，主動輥輪(1)和兩個從動輥輪(2)成三角形布置。
3.根據權利要求1或2所述的硅片線切割機的切割總成，其特征在于所述的主動輥 輪⑴和從動輥輪⑵上設有同步帶輪(10)。
4.根據權利要求1或2所述的硅片線切割機的切割總成，其特征在于所述的主動輥 輪(1)和從動輥輪(2)上均設有導軌槽(7)。
5.根據權利要求4所述的硅片線切割機的切割總成，其特征在于所述的導軌槽(7)， 其橫斷面為V形、矩形、燕尾形或圓弧形。
6.根據權利要求1所述的硅片線切割機的切割總成，其特征在于所述的切割線(3) 設置在主動輥輪(1)與從動輥輪(2)上的位置相對應的線槽(5)內。
7.根據權利要求1所述的硅片線切割機的切割總成，其特征在于所述的端板(4)上 設有與主動輥輪(1)平行的連接桿(9)，連接桿(9)為中空結構并設有噴水孔。
8.根據權利要求1所述的硅片線切割機的切割總成，其特征在于所述的線槽(5)，其 槽寬為0. 09 0. 16mm。
9.根據權利要求1所述的硅片線切割機的切割總成，其特征在于所述的線槽(5)，其 槽深為 0. 15-0. 25mm。
10.根據權利要求1所述的硅片線切割機的切割總成，其特征在于任意兩個相鄰線槽 (5)之間的間距相等，為0. 15 0. 25mm。
專利摘要硅片線切割機的切割總成，主要由主動輥輪、從動輥輪、端板和切割線構成，主動輥輪和從動輥輪由端板支撐，主動輥輪和從動輥輪的圓周上分別設有環形的線槽，主動輥輪和從動輥輪上線槽數相等，且任意兩個相鄰線槽的間距相等，切割線繞設在主動輥輪和從動輥輪的線槽內，所述的切割線為環狀，其數量與主動輥輪的線槽數量相等。設置的數百根環狀切割線使抗拉強度的大幅提高，減少了斷線幾率，保證了設備連續作業的能力；可大大提高線速度，因此也大大提高了切割效率，并且保證了切片精度和質量。
文檔編號H01L21/304GK201566060SQ20092029874
公開日2010年9月1日 申請日期2009年12月29日 優先權日2009年12月29日
發明者尚春祥 申請人:洛陽神合電子科技有限責任公司