专利名称：带式切割锯的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种带式切割锯，用于截断或切割单晶硅等硬脆性材料。由于这种切割锯的切割带的边缘设有金刚石锯刃，通常称为金刚石带锯。
现有的截断单晶硅等硬脆材料的设备大多为金刚石圆锯片式。随着切割材料的尺寸加大，金刚石圆锯片的直径和厚度也必须加大。由于金刚石圆锯片高速旋转时还有抖动，所以切割时切缝加大、切割平面不平整，崩边严重。由于切割中产生的损耗、现已无法采用金刚石圆锯片切割大直径的昂贵的单晶硅等硬脆材料。
本实用新型的目的是提供一种金刚石带锯，以精密切割单晶硅等硬脆材料。
本实用新型的再一目的是提供一种金刚石带锯，其可以切割较大直径的硬脆材料。
本实用新型的另一目的是提供一种金刚石带锯，以使切割平面平整，减少甚至避免崩边现象，从而提高切割质量。
本实用新型的进一步的目的是提供一种金刚石带锯，以减少切割过程中对单晶硅造成的损耗，从而降低生产成本。
本实用新型的进一步的目的是提供一种金刚石带锯，其结构简单，维修方便，使用寿命长。
本实用新型的目的是这样实现的刃口电沉积金刚石的环形金刚石带锯条张紧在两个带锯轮上；当下带锯轮被电机等动力装置带动后，金刚石带锯条带动上带锯轮高速旋转，辅以切削液；设置精密滚动直线道轨的工作台用气缸等夹具夹持单晶硅等硬脆新材料向带锯条刃口方向运动形成精密的直线切割。
由于带式切割锯的锯条被张紧，在切割过程的振幅会大大降低，因此，切割所产生的切缝宽度大大减小，从而保证了对硬脆材料的切割精度。
另外，由于在切割过程中锯条与被切割材料的接触为直线与被切割物的接触，与圆锯片和被切割物的接触相比，接触长度增加，接触应力减小，从而有利于对更大直径的硬脆材料的切割。
另外，由于锯条被张紧，在切割过程中的振幅小，因此，切割平面平整，可减少甚至避免崩边现象，从而可提高切割质量。
另外，由于切割所产生的切缝宽度小，因此，被切割后，单晶硅的损耗小，从而产生更好的经济性。
另外，由于金刚石带锯主要只有锯条循环运动装置和有导轨的工作台两部分，因此，结构简单、维修方便。
另外，由于环形的锯条的边缘都设有金刚石刃口，而该刃口在切割过程中循环使用，非常有利于散热和释放内应力，因而，锯条寿命可大大延长。
由于采用上述方案，可以使切割的直线精密度大大提高，精密滚动直线道轨寿命长，机械能耗小、不同精度等级的选用和维修更换方便。
以下结合附图和实施例对本实用新型进行进一步的说明。
图1是根据本实用新型的金刚石带锯的总体结构示意图。
图2是本实用新型的精密滚动直线道轨的工作台结构示意图。
图3是本实用新型上下导向器二滚轮间距可调结构示意图。
图4是本实用新型C型工作台示意图。
图5是本实用新型的横向进给装置结构示意图。
图6是本实用新型的测张紧力传感器的带锯轮轴座示意图。
图7是本实用新型计算机控制柜的配置示意图。
图1示出了根据本实用新型的金刚石带锯100。如
图1所示，所述金刚石带锯100包括工作台6、上带锯轮1、下带锯轮2、金刚石带锯条3、上导向器4、下导向器5和用于压紧单晶硅的夹具，如气缸8。其中，上带锯轮1和下带锯轮2沿铅直方向分别设置在工作台6的上方和下方。金刚石带锯条3环绕着上带锯轮1和下带锯轮2进行设置，上带锯轮1和下带锯轮2其中之一，例如下带锯轮2，是主动轮，另外一个是从动轮，以驱动金刚石带锯条3绕上带锯轮1和下带锯轮2环形运动。在上带锯轮1和工作台6之间设有上导向器4。类似地，在下带锯轮2和工作台6之间设有下导向器5。上导向器4和下导向器5用于引导金刚石带锯条3按预定的轨迹运动。
当金刚石带锯100用于切割单晶棒7时，该单晶棒7放置在工作台6的表面上，并且由压紧单晶硅的气缸8把该单晶棒7固定在工作台6上。工作台6可沿箭头A所示的方向移动，使单晶棒7接近带锯条3，以实现切割操作。金刚石带锯条由于比较薄、高速旋转运动时会产生抖动。为此，如
图1所示，设置了上下滚轮式导向器。
工作台6移动的直线度对单晶硅的切割精度有明显的影响，为此，如图2所示，在工作台6的下表面处设置了精密滚珠滚动直线导轨10。
图3示出了导向器的滚轮间距调节机构的一个实施例，其中，导向器4、5的滚轮14固定在滚轮座12上，而滚轮座12上设有燕尾槽，导向器座13上设有对应的燕尾式导轨，这样，滚轮座12安装在导向器座13上，因此，滚轮座12可沿燕尾形导轨在导向器座13上滑动，从而调节滚轮间的距离。如图3所示，导向器二滚轮的间距为可调、二滚轮的轮距适宜，金刚石带锯条的抖动可减到最小，并且可明显提高切割的直线精度。
单晶硅与硬脆材料在金刚石带锯上切割时、被切割的前端部分必须随时随地托住，否则在切割过程中单晶硅等硬脆材料会开裂、使切割无法正常进行。为此，在工作台6上设有支点15，以防止单晶硅棒7横向位移，同时，在单晶硅棒7固定在工作台6上的情况下，为了使金刚石带锯条3能切割到单晶硅棒7，在工作台6上设有一能使金刚石带锯条3接触到单晶硅棒7的槽口61，这样，工作台6呈C形结构。
如图4所示，切割时可用C形工作台6前端上的支点15支承单晶硅被切割的前端部分。
单晶硅等硬脆材料往往切断后，需不松开压紧单晶硅等硬脆材料的气动等压紧夹具8，再切一片样片。所以，如图5所示，在工作台上设置了横向进给装置20。通过手轮22驱动进给丝杆21带动横向进给装置20上的单晶硅7等硬脆材料向前运动一个所需切割样片厚度的合适距离。再开动金刚石带锯条3即可切出所需厚度和平行度很高的样片。
张紧金刚石带锯条3才能切割，所以，上带锯轮1的转轴的位置应该可向上向下调节。如图6所示，上带锯轮轴11前端有轴承18，上带锯轮1通过轴承18可自由转动，上带锯轮轴11后端通过上带锯轮轴座19支承在机架滑道上。通过操纵手轮33，设置在机架上的调节丝杆30顶住上带锯轮轴座19。当上带锯轮轴11向上移动时，金刚石带锯条3即被张紧。为了准确设定金刚石带锯条3的张紧力，在上带锯轮轴座19和调节丝杆30之间设置了测力传感器31，通过仪表32可以准确显示金刚石带锯条3的张紧力。设定适当的金刚石带锯条3的张紧力，使切割的质量明显得到提高。
金刚石带锯条3的失效是个渐变的过程，电沉积在金刚石带锯条3刃口上的金刚石在切割中逐渐被磨耗，切割的锋利程度在逐步降低。这样，应视金刚石的锋利程度调整切割的每分钟进给量。另外，根据不同材质的单晶硅等硬脆材料，金刚石带锯条3运动的线速度应优选。
对于圆柱形单晶硅的切割。由于开始切割时，被切割的单晶硅弦长较小，切至单晶硅的中部弦长最大，切削液也难以流向整个切割部位，所以，切割的进给量在切割单晶硅的整个过程中应明显不同。否则，影响切割精度和金刚石带锯条3的寿命。基于以上种种原因，本实用新型配置了有变频调速的计算机控制柜40。金刚石带锯轮的转速和工作台6的进给速度都可按合理的比例关系设置和控制，使切割质量得以保证。
上面通过一个特定实施例对本实用新型的思想进行了较详细的说明。但是，对于本领域的技术人员而言，在上述所公开的内容的基础上可对本实用新型进行种种改进、变化和等同替换，例如，本实用新型的带锯条3完全可以替换成绳锯丝等等。然而，这样的修改不会超出本实用新型的精神和范围。
权利要求1.一种带式切割锯，其特征在于，该带式切割锯包括可环形运动的带锯条和可直线移动的工作台，所述带锯条的边缘刃口沉积设有金刚石；该带锯条可张紧地环绕着上下两个带锯轮；该上下两个带锯轮分别设置在所述工作台的上下两侧；所述工作台可沿精密导轨直线移动至带锯条或远离带锯条；被切割的硬脆材料通过夹具固定在所述工作台上。
2.如权利要求1所述的带式切割锯，其特征在于，在上下带锯轮和所述工作台之间分别设有用于引导带锯条直线运动的导向器；该导向器具有一对间距可调的滚轮。
3.如权利要求1所述的带式切割锯，其特征在于，所述工作台上设有可使带锯条进入的槽口。
4.如权利要求1所述的带式切割锯，其特征在于，所述工作台设有横向进给装置。
5.如权利要求1所述的带式切割锯，其特征在于，在其中一个带锯轮的转轴支座上设有用于测定带锯条张紧力的测力传感器。
6.如权利要求1所述的带式切割锯，其特征在于，设有使带锯条转速和工作台进给速度相协调的可变频调速的计算机控制柜。
7.如权利要求1所述的带式切割锯，其特征在于，所述硬脆材料是单晶硅。
专利摘要一种带式切割锯,包括可环形运动的带锯条和可直线移动的工作台,所述带锯条的边缘刃口沉积设有金刚石；该带锯条可张紧地环绕着上下两个带锯轮；该上下两个带锯轮分别设置在所述工作台的上下两侧；所述工作台可沿精密导轨直线移动至带锯条或远离带锯条；被切割的硬脆材料通过夹具固定在所述工作台上。根据本实用新型的金刚石带锯可精密地切割单晶硅等硬脆材料,切割质量高,单晶硅原料的损耗小。
文档编号B23D55/08GK2452663SQ0025506
公开日2001年10月10日 申请日期2000年10月13日 优先权日2000年10月13日
发明者陈文杰, 岳胜, 苗正华 申请人:北京金鑫半导体材料有限公司