导线轮及切割机的制作方法

1.本实用新型涉及硅片切割技术领域，尤其涉及一种导线轮及切割机。


背景技术：

2.目前，将单晶硅棒或单晶硅块切割成单晶硅片过程中通常需要用到金刚线切割机，现有的切割机中所使用的导线轮由于自身的结构问题，使用过程中切割线容易发生扭转导致切割线变形甚至断裂。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种导线轮及切割机，用于降低切割过程中切割线的断线率，从而提高生产效率。
4.第一方面，本实用新型提供一种导线轮，导线轮包括：导线轮本体，导线轮本体的圆周面具有环形耐磨结构。环形耐磨结构开设有容纳切割线的环形凹槽。环形凹槽的槽底为环形面。槽底的轴向宽度大于切割线的直径。
5.采用上述技术方案的情况下，在切割时，位于环形凹槽内的切割线与环形耐磨结构的槽底直接接触，并在环形凹槽内沿切割线的延伸方向反复运动。由于环形凹槽的槽底为环形面，且槽底的轴向宽度大于切割线的直径，故环形凹槽内的切割线在静止时只受到由槽底提供的垂直向上的支撑力，而在切割时只受到由槽底提供的支撑力以及摩擦力。与现有技术中的v型槽相比，本实用新型提供的导线轮使得切割线在切割过程中不再受到来自环形凹槽两边侧壁的斜向支撑力，仅受到来自槽底的支撑力与摩擦力，从而避免了由于环形凹槽两边侧壁提供的斜向支撑力导致切割线发生扭转，进而降低了切割线的断线率，提高了生产效率。
6.在一种可能的实现方式中，环形耐磨结构的轴向宽度范围减小至大于或等于5mm且小于6mm。环形耐磨结构的径向尺寸范围减小至大于或等于6.5mm且小于10mm。
7.采用上述技术方案的情况下，与现有技术中环形耐磨结构的轴向宽度为6mm，径向尺寸为10mm相比，本实用新型提供的导线轮上的环形耐磨结构的轴向宽度与径向尺寸均有所缩小，减轻了环形耐磨结构的重量，进而减轻了导线轮整体的重量。由于转动惯量为表征刚体惯性的物理量，且受到物体质量的影响，故减轻导线轮的质量后，导线轮的转动惯量减小，导线轮的惯性也相应变小，因此，在切割过程中切割线受到的摩擦力减小，降低了切割线的断线率，提高了生产效率。此外，减轻导线轮的质量还可以降低导线轮的成本，进而降低了生产成本。
8.在一种可能的实现方式中，槽底的宽度范围为大于等于2mm且小于等于3mm。环形凹槽的槽深范围为大于等于0.5mm且小于等于1mm。与现有技术中的v型槽相比，本实用新型提供的环形凹槽为只有槽底与切割线接触的环形凹槽。槽底的宽度远大于切割线的直径，使得切割线在环形凹槽内可以不与环形凹槽的两侧槽壁相接触，只受到由槽底提供的支撑力与摩擦力，避免了切割线受到斜向的支撑力产生扭转，降低了切割线的断线率。
9.在一种可能的实现方式中，环形凹槽的开口的宽度大于槽底的宽度。环形凹槽开口的宽度大于槽底的宽度，使得切割线在进入和离开相应的导线轮时不与环形凹槽的两侧槽壁相接触，避免切割线产生扭转，进而避免了切割线断线。
10.在一种可能的实现方式中，环形凹槽的一侧槽壁与槽底之间的角度为第一角度α。环形凹槽的另一侧槽壁与槽底之间的角度为第二角度β。105
°
≤α≤165
°
。105
°
≤β≤165
°
。第一角度α和第二角度β为表征环形凹槽内的两侧槽壁倾斜程度的参数。若第一角度α和第二角度β过小，则切割线在进入和退出导线轮时或导线轮运行不良时会有与环形凹槽的两侧壁接触的风险；若第一角度α和第二角度β过大，则在导线轮运行时切割线会有滑落的风险。
11.在一种可能的实现方式中，环形凹槽的顶部两侧壁厚为大于等于0.5mm且小于等于1mm。环形凹槽的顶部两侧壁厚可以根据环形凹槽两侧槽壁的倾斜程度变化。若环形凹槽的顶部两侧壁厚过小，则环形凹槽侧壁处的强度会较弱，导致环形耐磨结构的受到损伤。
12.在一种可能的实现方式中，导线轮本体还具有多个安装孔，多个安装孔围绕导线轮本体的中心均匀分布。多个安装孔用于固定导线轮。通过多个安装孔之间的相互配合，可以更好地固定导线轮，使得导线轮在运行过程中更加稳定。多个安装孔围绕导线轮本体的中心均匀分布，使得导线轮的受力更加均匀，有利于后续生产的顺利进行。
13.在一种可能的实现方式中，安装孔为沿圆周方向延伸的调节孔。
14.在一种可能的实现方式中，导线轮本体还具有多个镂空孔，多个镂空孔沿圆周方向均匀分布。开设在导线轮本体上的多个镂空孔，可以减轻导线轮的质量，进而减小导线轮的转动惯量，减弱导线轮对切割线的摩擦力，从而降低切割线的断线率。多个镂空孔沿圆周方向均匀分布，使得导线轮的质量分布均匀，避免了导线轮的不平衡，进一步避免了切割线的断线。
15.第二方面，本实用新型还提供一种切割机，包括第一方面或第一方面任一可能的实现方式描述的导线轮。
16.第二方面提供的切割机的有益效果与第一方面或第一方面任一可能的实现方式描述的导线轮的有益效果相同，此处不做赘述。
附图说明
17.此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
18.图1为现有技术中导线轮凹槽的径向截面示意图；
19.图2为本实用新型实施例提供的导线轮的正面示意图；
20.图3为本实用新型实施例提供的导线轮的径向剖面图；
21.图4为本实用新型实施例提供的导线轮的局部示意图；
22.图5为本实用新型实施例提供的环形凹槽的径向截面示意图；
23.图6为本实用新型实施例提供的导线轮的断线率对比图；
24.图7为本实用新型实施例提供的导线轮的跳线率对比图；
25.图8为本实用新型实施例提供的导线轮的a级成品率对比图。
26.附图标记：
27.1-导线轮，
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10-导线轮本体，
28.100-环形耐磨结构，
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1000-环形凹槽，
29.1000a-槽底，
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1000b-槽壁，
30.α-第一角度，
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β-第二角度，
31.11-中心孔，
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12-安装孔，
32.13-镂空孔，
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2-v型槽，
33.3-切割线。
具体实施方式
34.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
35.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
36.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
37.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
38.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
39.如图1所示，在现有技术中的导线轮具有的凹槽为v型槽2，在切割时，切割线3位于v型槽2内，受到两侧槽壁的斜向支撑力，又因为切割线3在切割运行时保持拉紧状态，在切割线3往复运动的过程中，切割线3容易发生扭转而导致断线。
40.针对上述问题，本实用新型实施例提供一种导线轮1，降低了切割过程中切割线3的断线率，从而提高了生产效率。
41.如图2～图5所示，本实用新型实施例提供的导线轮1包括：导线轮本体10，导线轮本体10的圆周面具有环形耐磨结构100。环形耐磨结构100开设有容纳切割线3的环形凹槽1000。环形凹槽1000的槽底1000a为环形面。槽底1000a的轴向宽度大于切割线3的直径。
42.具体实施时，在切割未开始时，切割线3位于环形凹槽1000内的槽底1000a上，不与
环形凹槽1000两侧的槽壁1000b相接触，此时的切割线3只受到由环形凹槽1000的槽底1000a提供的垂直向上的支撑力；在切割进行时，切割线3在环形凹槽1000的槽底1000a上沿着切割线3的延伸方向来回运动，此时的切割线3受到槽底1000a的垂直向上的支撑力以及沿切割线3延伸方向的摩擦力。
43.通过上述导线轮1的组成结构和具体实施过程可知，在切割时，位于环形凹槽1000内的切割线3与环形耐磨结构100的槽底1000a直接接触，并在环形凹槽1000内沿切割线3的延伸方向反复运动。由于环形凹槽1000的槽底1000a为环形面，且槽底1000a的轴向宽度大于切割线3的直径，故环形凹槽1000内的切割线3在静止时只受到由槽底1000a提供的垂直向上的支撑力，而在切割时只受到由槽底1000a提供的支撑力以及摩擦力。与现有技术中的v型槽2相比，本实用新型提供的导线轮1使得切割线3在切割过程中不再受到来自环形凹槽1000两侧槽壁1000b的斜向支撑力，仅受到来自槽底1000a的支撑力与摩擦力，从而避免了由于环形凹槽1000两侧槽壁1000b提供的斜向支撑力导致切割线3发生扭转，进而降低了切割线3的断线率，提高了生产效率。
44.示例性的，导线轮本体10可以采用塑胶骨架，环形耐磨结构100可以选用高分子材料。
45.作为一种可能的实现方式，如图2～图5所示，环形耐磨结构100的轴向宽度范围减小至大于或等于5mm且小于6mm。环形耐磨结构100的径向尺寸范围减小至大于或等于6.5mm且小于10mm。
46.基于此，如图1～图5所示，与现有技术中环形耐磨结构100的轴向宽度为6mm，径向尺寸为10mm相比，本实用新型提供的导线轮1上的环形耐磨结构100的轴向宽度与径向尺寸均有所缩小，减轻了环形耐磨结构100的重量，进而减轻了导线轮1整体的重量。由于转动惯量为表征刚体惯性的物理量，且受到物体质量的影响，故减轻导线轮1的质量后，导线轮1的转动惯量减小，导线轮1的惯性也相应变小，因此，在切割过程中切割线3受到的摩擦力减小，降低了切割线3的断线率，提高了生产效率。此外，减轻导线轮1的质量还可以降低导线轮1的成本，进而降低了生产成本。
47.示例性的，如图2～图5所示，环形耐磨结构100的轴向宽度为5mm，环形耐磨结构100的径向尺寸为6.5mm。
48.在一个具体的实施例中，如图6～图8所示，由于本实用新型实施例提供的导线轮1具有的环形凹槽1000的槽底1000a为环形面，槽底1000a的轴向宽度大于切割线3的直径，且当环形耐磨结构100的轴向宽度为5mm，径向尺寸为6.5mm时，与现有技术相比，本实用新型实施例提供的导线轮1使得切割线3扭转降低了6圈，导线轮1的环形耐磨结构100部分的重量可减轻10g，进而使得切割线3的断线率由原先的5.68％降低至零。此外，切割线3的跳线率也由原先的4.55％降低至2.33％。在硅片切割中，硅片的a级成品率也由原先的92.22％上升至93.78％。
49.作为一种可能的实现方式，如图1～图5所示，槽底1000a的宽度范围为大于等于2mm且小于等于3mm，环形凹槽1000的槽深范围为大于等于0.5mm且小于等于1mm，切割线3的直径一般小于等于0.06mm，槽底1000a的宽度至少为切割线3直径的33倍，环形凹槽1000的槽深至少为切割线3直径的8倍。与现有技术中的v型槽2相比，本实用新型提供的环形凹槽1000为只有槽底1000a与切割线3接触的环形凹槽1000。槽底1000a的宽度远大于切割线3的
直径，使得切割线3在环形凹槽1000内可以不与环形凹槽1000的两侧槽壁1000b相接触，只受到由槽底1000a提供的支撑力与摩擦力，避免了切割线3受到斜向的支撑力产生扭转，降低了切割线3的断线率。
50.在一些示例中，切割线3为金刚线，现有的金刚线的直径小于等于0.06mm，此时槽底1000a的宽度范围为大于或等于2mm且小于或等于3mm，环形凹槽1000的槽深范围为大于或等于0.5mm且小于或等于1mm。
51.示例性的，如图2～图5所示，槽底1000a的宽度可以为2mm，环形凹槽1000的槽深可以为1mm。生产中常用的金刚线的直径一般为0.053mm，槽底1000a的宽度远大于切割线3的直径。
52.此外，在现有技术中，部分主辊轮上的凹槽也可以为平底槽，但其槽底宽度需小于切割线3的直径，这主要是因为切割线3呈螺旋状缠绕在主辊轮上，切割线3的延伸方向会与主辊轮的轴向方向形成一定夹角，使得主辊轮对切割线3产生沿主辊轮轴向方向的力，若槽底宽度大于切割线的直径，则在切割过程中切割线3会受到该轴向力的影响产生滑动，进而导致切割线3断线，而本实用新型实施例提供的导线轮1在工作时切割线3只受到沿着切割线3的延伸方向的摩擦力和垂直于槽底1000a的支撑力，不会被其他力影响，因此不会存在切割线3在槽底1000a滑动的情况，反之由于槽底1000a的宽度大于切割线3的直径，切割线3在环形凹槽1000内可以不与环形凹槽1000的两侧槽壁1000b相接触，只受到由槽底1000a提供的支撑力与摩擦力，避免了切割线3受到斜向的支撑力产生扭转，降低了切割线3的断线率。
53.作为一种可能的实现方式，如图2～图5所示，环形凹槽1000的开口的宽度大于槽底1000a的宽度。环形凹槽1000开口的宽度大于槽底1000a的宽度，使得切割线3在进入和离开相应的导线轮1时不与环形凹槽1000的两侧槽壁1000b相接触，避免切割线3产生扭转，进而避免了切割线3断线。
54.示例性的，如图2～图5所示，当槽底1000a的宽度为2mm时，环形凹槽1000的开口宽度可以为3mm。
55.作为一种可能的实现方式，环形凹槽1000的一侧槽壁1000b与槽底1000a之间的角度为第一角度α，环形凹槽1000的另一侧槽壁1000b与槽底1000a之间的角度为第二角度β，第一角度α和第二角度β为表征环形凹槽1000内的两侧槽壁1000b倾斜程度的参数，其中，105
°
≤α≤165
°
，105
°
≤β≤165
°
。若第一角度α和第二角度β过小，则切割线3在进入和退出导线轮1时或导线轮1运行不良时会有与环形凹槽1000的两侧壁接触的风险；若第一角度α和第二角度β过大，则在导线轮1运行时切割线3会有滑落的风险。
56.示例性的，如图2～图5所示，第一角度α和第二角度β可以均为130
°
，此时环形凹槽1000的径向横截面为等腰梯形。第一角度α和第二角度β也可以不相同，只需保证在角度范围内即可。
57.此外，在保证上述角度范围以及保证切割线3不会挂到侧壁上的情况下，环形凹槽1000的侧壁也可以为曲面。
58.作为一种可能的实现方式，环形凹槽1000的顶部两侧壁厚为大于等于0.5mm且小于等于1mm。环形凹槽1000的顶部两侧壁厚可以根据环形凹槽1000两侧槽壁1000b的倾斜程度变化。若环形凹槽1000的顶部两侧壁厚过小，则环形凹槽1000侧壁处的强度会较弱，导致
环形耐磨结构100受到损伤。
59.示例性的，如图2～图5所示，环形凹槽1000的顶部两侧壁厚可以为1mm。
60.作为一种可能的实现方式，如图2和图3所示，导线轮1具有用于安装导线轮1的中心孔11。
61.作为一种可能的实现方式，如图2和图3所示，导线轮本体10还具有多个安装孔12，多个安装孔12围绕导线轮本体10的中心均匀分布。多个安装孔12用于固定导线轮1。通过中心孔11与多个安装孔12的配合，可以更好地固定导线轮1，使得导线轮1在运行过程中更加稳定。多个安装孔12围绕导线轮本体10的中心均匀分布，使得导线轮1的受力更加均匀，有利于后续生产的顺利进行。
62.示例性的，如图2和图3所示，导线轮本体10具有3个安装孔12，3个安装孔12围绕导线轮本体10的中心均匀分布。
63.在一些示例中，安装孔12为沿圆周方向延伸的调节孔，调节孔的形状可以为腰型孔、葫芦孔等，在调节孔与外部连接件配合安装时，外部连接件可以在调节孔中进行位置调整，从而方便导线轮1的安装。
64.作为一种可能的实现方式，如图2和图3所示，导线轮本体10还具有多个镂空孔13，多个镂空孔13沿圆周方向均匀分布。开设在导线轮本体10上的多个镂空孔13，可以减轻导线轮1的质量，进而减小导线轮1的转动惯量，减弱导线轮1对切割线3的摩擦力，从而降低切割线3的断线率。多个镂空孔13沿圆周方向均匀分布，使得导线轮1的质量分布均匀，避免了导线轮1的不平衡，进一步避免了切割线3的断线。
65.示例性的，如图2和图3所示，导线轮本体10具有6个镂空孔13，6个镂空孔13沿圆周方向均匀分布。
66.本实用新型实施例还提供一种切割机，包括上述导线轮1。
67.与现有技术相比，本实用新型实施例提供的切割轮的有益效果与上述导线轮1的有益效果相同，此处不做赘述。
68.在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
69.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。