专利名称：硅晶锭的超音波切割设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及硅晶锭的超音波切割设备，尤指一种适用于切割硅晶锭的超音波切割 设备。
背景技术：
请参阅图1，图1为现有硅晶锭切割设备的立体图。现有技术的多晶硅晶锭要分割 切开成晶砖，或将晶砖的头尾料切除，目前多采以带锯机(Bend Saw)进行切割，传统机台设 备如图1所示。硅晶锭带锯机9操作原理简略说明如下，带锯机9的基座上有一加工物放 置平台90，亦即硅晶锭，其置于加工物放置平台90上，并以夹具901夹持固定、或于加工物 91底面涂敷有粘胶，以固定并防止切割后的硅晶块翻倒或掉落导致毁损。一张于二飞轮93之上，并以马达带动其中的一飞轮93，以转动环状带锯92而进 行切割。接着，欲进行切割时，带锯92连同飞轮93通过油压支撑杆94的导引与支撑，往下 进刀切割。其中，为避免环状带锯92抖动，而设置有二对导正板95紧紧夹住环状带锯92。 并且，又设有喷水头96以冲刷锯屑及冷却环状带锯92。综上所述，环状带锯92的张力必须大于锯切阻力，加上二对导正板95夹持的摩擦 阻力、以及飞轮93的牵引力等，故环状带锯92必须具备相当的厚度及宽度，方能得到足够 的张力强度以克服上述阻力。然而，张力强度需求高的环状带锯92的成本亦相当高。此外， 环状带锯92随着机器运转时间而长度不断变形伸长，故需时时注意调整张力。且因环状带 锯92于二飞轮93、及导正板95间不断折曲及被导正，易导致金属疲劳遭致断裂。而当环状 带锯92因疲劳而断裂时，碎裂的锯片会弹开，可能造成人员损伤及设备的损坏。此外，紧紧夹住环状带锯92的导正板95，不但使锯切加工效率大幅降低，本身也 同时被磨耗成为消耗品，徒增成本。再且，喷水头96喷洒于导正板95的水容易四处飞溅， 尤其飞轮快速转动时更甚，造成作业环境污染，同时水还需时时注意及补充，增加成本。另 夕卜，锯刀由上往下进刀，锯屑易残留于切沟内不易排出，使加工效率降低，大型加工对象更 甚之。每当完成一刀锯切时，欲进行其它位置锯切时，必须松开夹具901去除粘胶，再移动 或转向加工物91，再重复一次夹固。若以粘胶将加工物91粘固于加工物放置平台90，该加 工物放置平台90需能移动、及转向。当完成全部切割时，须去除粘胶，徒增成本，且对环境 亦会造成污染。
发明内容
本发明目的是提供一种硅晶锭的超音波切割设备，其包括一容液槽、一锯片框 架、一超音波振动器、-硅晶锭承载台、及一升降装置。其中，容液槽内容充有切削溶液，而容 液槽设置有一导引装置。锯片框架包括有至少一横向锯片、及一导引构造。至少一横向锯 片沿同一水平方向延伸、并容浸于容液槽的切削溶液内；导引构造是对应耦合于导引装置、 并能够沿水平方向相对滑移。超音波振动器，包括有一驱动块。驱动块连结至锯片框架上、 并能驱动锯片框架沿着水平方向往复运动。硅晶锭承载台组设于容液槽内、并对应位于至少一横向锯片的下方。而升降装置驱动硅晶锭承载台选择式地上升或下降，以趋近或远离 锯片框架的至少一横向锯片。 因此，本发明因是利用超音波震动驱动，小功率即可加工，节省能源，而锯片往复 震动直线动作，无曲折不易折断，使用寿命高，纵使锯片断裂亦无弹开的危险，安全性高。另 夕卜，锯片极薄，切削损失极少，且制造成本低，更换容易。此外，加工物及锯片皆浸于切削溶 液中，且锯槽朝下，锯屑直接散落水中，出屑易切锯效率高，且锯片直接散热于切削溶液，使 用寿命长。较佳的是，本发明可还包括有另一锯片框架、及另一超音波振动器，而容液槽还包 括有另一导引装置。其中，另一锯片框架包括有至少一纵向锯片、及一导引元件，而至少一 纵向锯片沿另一水平方向延伸、并容浸于容液槽的切削溶液内。导引元件是对应耦合于另 一导引装置、并能够沿另一水平方向相对滑移。另一超音波振动器包括有另一驱动块，其连 结至另一锯片框架上、并能驱动另一锯片框架沿着另一水平方向往复运动。其中，上述水平方向与另一水平方向可为相互正交垂直方向，依此可切割出矩形 硅晶块。当然，亦可水平方向与另一水平方向亦可为其它倾斜任意角度，必要时并可切割出 其它形状如菱形、平行四边形或其它几何多边形。又，锯片框架与另一锯片框架可上下配 置，先进行一水平方向切割随即又进行另一水平方向的切割。亦即，本发明可采用多锯片框 架且配置多锯片，上下同时加工，间距可自由调整，切割一次完成，省时省力。另外，本发明的容液槽的侧壁可分别开设有至少一短槽。而至少一横向锯片、及至 少一纵向锯片分别对应穿经至少一短槽。通过此，至少一横向锯片、及至少一纵向锯片透过 穿经短槽，而可完全容浸于切削溶液内进行切割，使锯屑能直接散落于切削溶液，不仅可提 升切割效率，又可减少环境污染。再者，本发明的导引装置可包括有至少二导引管，其分别组设于容液槽的二相对 应侧壁外，导引构造可包括有二导杆分别对应滑设于二导引管内；而另一导引装置可包括 有至少二导引筒，其分别组设于容液槽的另二相对应侧壁外。另外，导引元件可包括有二导 轨分别对应滑设于二导引筒内。据此，本发明的锯片框架、及另一锯片框架利用导引管、或 导引筒相对应耦合于导杆、或导轨以形成导引功效，并且皆采双侧导引，可增加切割的稳定 度。又，本发明还包括有一外槽体，是衔接围绕于容液槽的外周。其中，外槽体主要用 以盛接自容液槽溢出的切削溶液，并再使的循环回流至容液槽内重复使用，节省资源。此 夕卜，又可包括有一回收装置是将外槽体内的切削溶液回收并注入容液槽。再且，本发明的硅晶锭承载台还包括有一硅晶锭支撑装置，其用以稳定支撑并承 载硅晶锭，以便于不论切割前或切割后皆能稳稳固定住硅晶锭及硅晶块。其中，硅晶锭支撑 装置包括有一承载托架、多个直立撑杆、多个夹紧装置、及_动力源。而多个夹紧装置分别 设置于承载托架上，多个直立撑杆分别可动地设置于承载托架上并对应至多个夹紧装置。 每一直立撑杆并能独立上下移动。动力源提供多个夹紧装置以选择式地夹紧多个直立撑杆 或放松多个直立撑杆，该至少一横向锯片穿插于多个直立撑杆之间。通过此，本发明的硅晶锭支撑装置主要用以稳固支撑上方的硅晶锭。其中，当进行 切割时硅晶锭承载台会逐渐下降，此时多个直立撑杆亦随之下降，而至少一横向锯片、及至 少一纵向锯片仅于多个直立撑杆之间产生位移，并不会碰触多个直立撑杆以至影响切割的进行。而且，自切割加工开始至完成，硅晶块各自有其对应的直立撑杆稳固支撑，并始终保 持平衡，无须粘胶固定。此外，本发明的硅晶锭承载台还包括有一硅晶锭上顶装置，其用以稳定顶抵住硅 晶锭上方。其中，上顶装置设于硅晶锭上方以向下顶抵着硅晶锭，使硅晶锭夹设于硅晶锭上 顶装置及硅晶锭支撑装置之间，使硅晶锭更为稳固，不论切割过程或切割完毕后皆不致有 翻落的危险。而硅晶锭上顶装置可包括有_固定架、一升降座、及多个上顶柱。升降座活动 组设于固定架上并可相对上下移动，多个上顶柱分别组设于升降座上并向下凸伸。使用状 态时，各上顶柱分别抵住各硅晶块的重心上方。 然而，本发明的硅晶锭上顶装置可设于硅晶锭正上方，每一上顶柱还设有一弹性 件以向下弹性顶抵硅晶锭上方，使硅晶锭夹设于上顶柱与直立撑杆之间，使硅晶锭更为稳 固，不论切割过程或切割完毕后皆不致有翻落的危险。另外，多个上顶柱可分别包括有一弹 性顶抵段，因硅晶锭的表面并非一定平整，而顶抵的上顶柱须能容许并吸收不平整的公差 余隙，故而通过弹性顶抵段来吸收不平整的公差余隙。
图1为现有硅晶锭切割设备的立体图；图2为本发明一较佳实施例的立体图；图3为本发明一较佳实施例的俯视图；图4为本发明一较佳实施例的剖视图；图5为本发明一较佳实施例硅晶锭支撑装置的示意图。主要元件符号说明1硅晶锭2容液槽21切削溶液22，23导引装置220 导引管222，232 短槽221，231 侧壁230 导引筒24直立导轨3，6锯片框架31横向锯片32导引构造320导杆4，7超音波振动器41，71驱动块5硅晶锭承载台50升降装置51硅晶锭支撑装置510承载托架511直立撑杆512夹紧装置513动力源52硅晶锭上顶装置520弹性件521上顶柱522固定架524弹性顶抵段523升降座54导块61纵向锯片62导引元件620导轨8外槽体81回收装置9硅晶锭带锯机90加工物放置平台
91加工物901夹具92环状带锯93飞轮94油压支撑杆95导正板96喷水头X，Y 水平方向
具体实施例方式请同时参阅图2、图3、及图4，图2是本发明硅晶锭的超音波切割设备一较佳实施例的立体图，图3是本发明硅晶锭的超音波切割设备一较佳实施例的俯视图，图4是本发明 硅晶锭的超音波切割设备一较佳实施例的剖视图。图中显示有一容液槽2，其内容充有切削 溶液21，切削溶液21可为水或其它特定的切削液。而容液槽2设置有导引装置22，亦即四 个导引管220，其两两分别组设于容液槽2的二相对应侧壁221夕卜。再者，图中亦显示有一锯片框架3，其包括有五片横向锯片31、及导引构造32。五 片横向锯片31沿同一水平方向X平行延伸、并容浸于容液槽2的切削溶液21内。其中，横 向锯片31的数量及间距可随着实际需求调整。而导引构造32是对应耦合于上述导引装 置22、并能够沿水平方向X相对滑移。在本实施例中，锯片框架3的导引构造32指二导杆 320，分设于锯片框架3的二侧。此外，尚有一超音波振动器4，其具有一驱动块41。而驱动 块41连结至锯片框架3上、并能驱动锯片框架3沿着水平方向X往复运动，亦即沿着横向 锯片31延伸方向往复运动，并通过此产生切锯的功效。另外，锯片框架3下方设置有另一锯片框架6、及另一超音波振动器7。而容液槽2 还包括有另一导引装置23。其中，另一锯片框架6同样具有五片纵向锯片61、及一导引元 件62。纵向锯片61沿另一水平方向Y平行延伸、并容浸于容液槽2的切削溶液21内。而 导引元件62是对应耦合于另一导引装置23、并能够沿另一水平方向Y相对滑移。本实施例 的另一导引装置23指四个导引筒230，其两两分别组设于容液槽2的另二相对应侧壁231 外；而导引元件62指二导轨620。据此，本实施例的锯片框架3、及另一锯片框架6皆采双 侧导引，可增加切割的稳定度。同样地，另一超音波振动器7具有另一驱动块71，而另-驱动块71连结至另一锯 片框架6上、并能驱动另一锯片框架6沿着另一水平方向Y往复运动，亦即沿着纵向锯片61 延伸方向往复运动，并通过此产生切锯的功效。其中，水平方向X与另一水平方向Y为相互 垂直的方向，依此可切割出矩形硅晶锭。当然，亦可水平方向X与另一水平方向Y亦可为其 它倾斜任意角度，必要时并可切割出其它形状如菱形、平行四边形或其它几何多边形。又， 锯片框架3与另一锯片框架6为上下配置，先进行水平方向X切割后再进行另一水平方向 Y的切割，一次完成切割。此外，本实施例的容液槽2的侧壁221，231分别开设有五短槽222，232，而前述的 五片横向锯片31、及五片纵向锯片61分别对应穿经五短槽222，232。通过此，横向锯片31、 及纵向锯片61可完全容浸于切削溶液21内进行切割，使锯屑能直接散落于切削溶液21，不 仅可提升切割效率，又可减少环境污染。再且，于容液槽2内侧四角落分别组设有直立导轨 24。另外，还有一外槽体8、及一回收装置81。回收装置81是将外槽体8内的切削溶液21 经过滤回收并注入该容液槽2。而外槽体8衔接围绕于容液槽2的外周，外槽体8主要用以 盛接自容液槽2溢出的切削溶液21，并再使的循环回流至容液槽2内重复使用，节省资源。
再且，图4 中还显示有一硅晶锭承载台5、及一升降装置50。其中，硅晶锭承载台 5组设于容液槽2内、并对应位于横向锯片31、及纵向锯片61的下方。其中，硅晶锭承载台 5四角落的下方分别设置有四导块54，且四导块54分别对应耦合于容液槽2内的直立导轨 24并可上下导引滑移，并通过升降装置50驱动以选择式地上升或下降，进而趋近或远离锯 片框架3的横向锯片31、及另一锯片框架6的纵向锯片61。据此，在本实施例中将硅晶锭1 由上往下进给方式进行切割，其优点在于可利用硅晶锭1本身的重力，减少升降装置50的 负担。当然，本发明亦可采用由下往上顶的进给方式进行切割。请再一并参阅图5，图5为本发明一较佳实施例硅晶锭支撑装置的示意图。图中 的硅晶锭承载台5更包括有一硅晶锭支撑装置51，其用以稳定支撑并承载硅晶锭，便于不 论切割前或切割后皆能稳稳固定住硅晶锭1以及切割后的硅晶块。其中，硅晶锭支撑装置 51包括有一承载托架510、多个直立撑杆511、多个夹紧装置512、及一动力源513。而多个 夹紧装置512分别设置于承载托架510上；多个直立撑杆511分别可动地设置于承载托架 510上并对应至多个夹紧装置512。其中，每一直立撑杆511并能独立上下移动，且直立撑杆511的数量与分布是依照 预定切割的硅晶块数量而定，以切开后的各硅晶块可以获得平衡支撑为原则。而动力源513 提供多个夹紧装置512以选择式地夹紧多个直立撑杆511或放松多个直立撑杆511。在本 实施例中，夹紧装置512为束紧油压缸，而动力源513则为油压泵浦。当然，亦可改用以束 紧气压缸、及高压泵浦亦可，或电动束紧器、及电动马达。然而，因欲承载的硅晶锭1的下表面并非一定平整，而支撑的直立撑杆511须能容 许并吸收不平整的公差余隙以直接顶抵在下表面。另外，横向锯片31、及纵向锯片61穿插 于多个直立撑杆511之间。通过此，当进行切割时，硅晶锭承载台5会逐渐下降，此时多个 直立撑杆511亦随之下降，而至少一横向锯片31、及至少一纵向锯片61仅于多个直立撑杆 511之间产生位移切割，并不会碰触多个直立撑杆511以至影响切割的进行。请继续参阅图4，硅晶锭承载台5还包括有一硅晶锭上顶装置52，其用以稳定顶抵 住硅晶锭上方。而上顶装置52设于硅晶锭1上方以向下顶抵着硅晶锭，使硅晶锭1夹设于 硅晶锭上顶装置52及硅晶锭支撑装置51之间，使硅晶锭1更为稳固不论切割过程或切割 完毕后的硅晶块皆不致有翻落的危险。其中，硅晶锭上顶装置52包括有一固定架522、一升 降座523、及多个上顶柱521。其升降座523活动组设于固定架522上并可相对上下移动， 而多个上顶柱521分别组设于升降座523上并向下凸伸，各上顶柱521的作用力会分别穿 过各切割硅晶块的重心。其中，本实施例中多个上顶柱521又分别包括有一弹性顶抵段524、及一弹性件 520。主要因硅晶锭1的上表面并非一定平整，而顶抵的上顶柱521须能容许并吸收不平整 的公差余隙，故而通过弹性顶抵段524、及弹性件520来吸收不平整的公差余隙。上述实施例仅为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以申请专 利范围所述为准，而非仅限于上述实施例。
权利要求
1.一种硅晶锭的超音波切割设备，其特征在于包括一容液槽，其内容充有切削溶液，该容液槽设置有一导引装置；一锯片框架，包括有至少一横向锯片、及一导引构造，该至少一横向锯片沿一水平方向 延伸、并容浸于该容液槽的切削溶液内，该导引构造是对应耦合于该导引装置、并能够沿该 水平方向相对滑移；一超音波振动器，包括有一驱动块，该驱动块连结至该锯片框架上、并能驱动该锯片框 架沿着该水平方向往复运动；一硅晶锭承载台，组设于该容液槽内、并对应位于该锯片框架的该至少一横向锯片的 下方；以及一升降装置，驱动该硅晶锭承载台选择式地上升或下降，以趋近或远离该锯片框架的 该至少一横向锯片。
2.如权利要求1所述的硅晶锭的超音波切割设备，其特征在于，包括有另一锯片框架、 及另一超音波振动器，该容液槽还包括有另一导引装置；其中，该另一锯片框架包括有至少 一纵向锯片、及一导引元件，该至少一纵向锯片沿另一水平方向延伸、并容浸于该容液槽的 切削溶液内，该导引元件对应耦合于该另一导引装置、并能够沿该另一水平方向相对滑移； 该另一超音波振动器包括有另一驱动块，该另一驱动块连结至该另一锯片框架上、并能驱 动该另一锯片框架沿着该另一水平方向往复运动。
3.如权利要求2所述的硅晶锭的超音波切割设备，其特征在于，该水平方向与该另一 水平方向彼此为正交垂直。
4.如权利要求2所述的硅晶锭的超音波切割设备，其特征在于，该容液槽的侧壁分别 开设有至少一短槽，该至少一横向锯片、及该至少一纵向锯片分别对应穿经该至少一短槽。
5.如权利要求2所述的硅晶锭的超音波切割设备，其特征在于，该导引装置包括有至 少二导引管，其分别组设于该容液槽的二相对应侧壁外，该导引构造包括有二导杆分别对 应滑设于该二导引管内；该另一导引装置包括有至少二导引筒，其分别组设于该容液槽的 另二相对应侧壁外，该导引元件包括有二导轨分别对应滑设于该二导引筒内。
6.如权利要求1所述的硅晶锭的超音波切割设备，其特征在于，还包括有一外槽体，是 衔接围绕于该容液槽的外周。
7.如权利要求6所述的硅晶锭的超音波切割设备，其特征在于，还包括有一回收装置 是将该外槽体内的切削溶液回收并注入该容液槽。
8.如权利要求1所述的硅晶锭的超音波切割设备，其特征在于，该硅晶锭承载台还包 括有一硅晶锭支撑装置，其用以稳定支撑并承载硅晶锭。
9.如权利要求8所述的硅晶锭的超音波切割设备，其特征在于，该硅晶锭支撑装置包 括有一承载托架、多个直立撑杆、多个夹紧装置、及一动力源；其中，该多个夹紧装置分别设 置于该承载托架上，该多个直立撑杆分别可动地设置于该承载托架上并对应至该多个夹紧 装置，每一直立撑杆并能独立上下移动，该动力源提供该多个夹紧装置以选择式地夹紧该 多个直立撑杆或放松该多个直立撑杆，该至少一横向锯片系穿插于该多个直立撑杆之间。
10.如权利要求1所述的硅晶锭的超音波切割设备，其特征在于，该硅晶锭承载台还包 括有一硅晶锭上顶装置，其用以稳定顶抵住硅晶锭上方。
11.如权利要求10所述的硅晶锭的超音波切割设备，其特征在于，该硅晶锭上顶装置包括有一固定架、一升降座 、及多个上顶柱，该升降座活动组设于该固定架上并可相对上下 移动，该多个上顶柱分别组设于该升降座上并向下凸伸。
全文摘要
本发明为一种硅晶锭的超音波切割设备，包括有一容液槽、二锯片框架、二超音波振动器、一硅晶锭承载台、及一升降装置。其中，二锯片框架分别具有平行配置的多个纵向锯片、及横向锯片，且以彼此正交垂直方向上下配置，并容浸于容液槽的切削溶液内。故当以二超音波振动器分别驱动二锯片框架沿其锯片延伸方向往复运动，且通过升降装置驱动硅晶锭承载台下降，进而使承载于硅晶锭承载台上的硅晶锭在切削溶液中接触到横向及纵向锯片而产生切割的功效。因此，本发明于切削溶液中进行切割，故出屑容易效率高，且散热佳，使用寿命长、且安全性高。
文档编号B28D5/04GK102101324SQ200910260608
公开日2011年6月22日 申请日期2009年12月17日 优先权日2009年12月17日
发明者吕秀正, 林和龙 申请人:绿能科技股份有限公司