一种金刚线单线截断机的截断回转装置的制作方法

1.本实用新型涉及光晶棒截断技术领域，尤其涉及一种金刚线单线截断机的截断回转装置。


背景技术：

2.金刚线单线截断机可对众多材料进行切割，其中，就包含有半导体晶体硅，半导体晶体硅在常温下导电性能介于导体与绝缘体之间，单晶硅是一种重要的半导体材料，用于制造大功率晶体管、整流器、太阳能电池等。
3.现有的晶棒截断生产加工，一般通过进给装置带动切割轮朝向晶棒运动，从而使得切割轮上的金刚线做高速旋转往复回转以对晶棒进行切割截断，但是现有的截断仅采用进给装置驱动切割轮沿晶棒的顶端垂直向下运动直至向下完全切断晶棒，因此，对进给装置的工作进程以及工作精度均有较高的要求方能满足，导致切割时间长，进而影响晶棒的切割效率。


技术实现要素：

4.(一)要解决的技术问题
5.鉴于现有技术的上述缺点、不足，本实用新型提供一种金刚线单线截断机的截断回转装置，其解决了切割时间长，晶棒的切割效率低的技术问题。
6.(二)技术方案
7.为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：
8.本实用新型实施例提出的一种金刚线单线截断机的截断回转装置，包括设置于工作台上的截断回转支架、固定设置于截断回转支架上的驱动单元；
9.所述驱动单元具有回转端面，所述回转端面用于固定安装待切割的晶棒；
10.所述回转端面的中心轴线与所述晶棒的中心轴线重合，且所述晶棒的中心轴线与其切割轮上的金刚线互相垂直；
11.所述驱动单元能够驱动所述晶棒做往复回转运动。
12.可选地，所述驱动单元包括截断回转电机和截断回转轴；
13.所述截断回转电机通过截断减速器与所述截断回转轴相连；
14.所述回转端面所述截断回转轴的一端面。
15.可选地，所述截断回转轴的直径大于所述晶棒的直径。
16.可选地，所述截断回转电机为伺服电机。
17.可选地，所述晶棒一端面粘接在所述驱动单元的端面上。
18.可选地，还包括水平进给装置，所述水平进给装置设置于所述工作台上，且能够相对于所述工作台沿水平方向做直线往复运动；
19.所述截断回转支架固定设置于所述水平进给装置。
20.可选地，所述水平进给装置包括水平进给电机、水平导轨、水平调节丝杠和水平台
面；
21.所述水平进给电机固定设置于所述工作台上，所述水平进给电机的输出端通过水平减速器与所述水平调节丝杠相连；
22.所述水平导轨固定安装于所述工作台上；
23.所述水平调节丝杠具有能够将旋转运动转化成直线运动的丝杠螺母，所述丝杠螺母与所述水平台面相连；所述水平台面与所述水平导轨滑动连接。
24.可选地，还包括切片承接平台，所述切片承接平台用于承接切割下的晶片。
25.可选地，还包括截断回转控制箱，所述驱动单元部分设置于所述截断回转控制箱内。
26.可选地，所述回转支架包括依次相连的第一连接片、第一竖梁、横梁、第二竖梁和连接片；
27.所述第一连接片与所述连接片均与所述水平台面相抵触并通过螺栓相连；
28.所述第一竖梁与所述第二竖梁互相平行设置；所述横梁设置于所述第一竖梁和所述第二竖梁的顶部，所述横梁用于放置所述截断回转控制箱。
29.(三)有益效果
30.本实用新型的有益效果是：本实用新型的一种金刚线单线截断机的截断回转装置，通过在驱动单元的一端面安装有晶棒，且晶棒中心轴线与切割轮上的金刚线互相垂直，在金刚线切入晶棒后，通过驱动单元转动进而带动晶棒沿其中心轴线旋转，以完成切片，避免了完全依靠切割轮的进给装置驱动，同时降低了切片的难度缩短了切片时间进而提高了切片效率。
附图说明
31.图1为本实用新型的用于金刚线单线截断机的主视结构立体图；
32.图2为本实用新型的切割头主体部分安装的立体结构示意图；
33.图3为本实用新型的用于金刚线单线截断机的中间部分俯视结构示意图；
34.图4为图3的左侧结构示意图。
35.【附图标记说明】
36.1：回转支架；102：第一竖梁；103：横梁；104：第二竖梁；105：连接片；2：工作台；3：驱动单元；31：截断回转电机；32：截断回转轴；33：截断减速器；4：过轮；5：晶棒外圆切割回转装置；51：外圆切割回转电机；52：外圆切割减速器；53：齿轮组；54：齿轮带；55：外圆切割轴；57：第一支架；7：水平进给装置；71：水平进给电机；72：水平减速器；73：水平导轨；74：水平调节丝杠；75：水平台面；8：切片承接平台；9：截断回转控制箱；100：晶棒；11：支撑部；12：进给组件；121：进给导轨；122：连接箱；1221：连接壁；1222：第一侧壁；1223：第二侧壁；123：安装挡板；124：连接滑台；13：切割轮主体； 30：防尘罩。
具体实施方式
37.为了更好的解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型作详细描述。其中，本文所提及的“上”、“下”、“前”和“后”等方位名词以图1的定向为参照。将工作台2 所在的一侧定义为“下”；将工作台2的两侧定义为“左”和“右”；将工
作台水平进给装置相对于切割头所在的一侧定义为“前”。图1中朝向纸面向里的方向为水平方向。
38.参见图1所示，一种金刚线单线截断机包括工作台2，晶棒外圆切割回转装置5和晶棒截断回转装置以及分体式切割头。且分体式切割头设置于工作台2的左右两侧。
39.工作台2的中心正上方设置有水平进给装置7，水平进给装置7设置于工作台2上，且能够相对于工作台2沿水平方向做直线往复运动。水平进给装置7用于放置晶棒外圆切割回转装置5和晶棒截断回转装置。且晶棒外圆切割回转装置5和晶棒截断回转装置上分别通过胶粘在晶棒外圆切割回转装置5和晶棒截断回转装置的端面上，进而对晶棒100的固定更牢靠，以使固定的晶棒100作为待切割的晶棒100，分别在晶棒外圆切割回转装置5和晶棒截断回转装置上进行外圆切割回转以及截断回转且能够带动晶棒100沿水平方向往复直线运动即前后方向的运动。
40.晶棒外圆切割回转装置5设置于水平进给装置7上，且位于分体式切割头下方，晶棒外圆切割回转装置5具有与金刚线平行的中心回转轴线，晶棒外圆切割回转装置5能够带动晶棒100沿其中心回转轴线做往复回转运动。
41.进一步地，参见图1和图3所示，晶棒外圆切割回转装置5包括固定设置于第一支架57上的第一主控制箱56、设置于第一主控制箱56内的外圆切割回转电机51、外圆切割回转电机51通过外圆切割减速器52 与齿轮组53相连，齿轮组53的外部套接有齿轮带54，通过齿轮带54的传动将通过外圆切割轴55转动，待外圆切割的晶棒100粘接与外圆切割轴55的端面上。
42.具体地，外圆切割回转电机51转动带动齿轮组53转动，齿轮组53 转动带动齿轮带54传动，进而带动外圆切割轴55旋转，以使晶棒100 沿其中心回转轴回转。与分体式切割头相配合完成晶棒100的外圆切割即切外圆。
43.晶棒截断回转装置设置于水平进给装置7上，且位于分体式切割头下方，晶棒截断回转装置包括设置于工作台2上的截断回转支架1、固定设置于截断回转支架1上的驱动单元3。
44.驱动单元3具有回转端面，回转端面用于固定安装待切割的晶棒100。
45.回转端面所在的中心轴线与晶棒100的中心轴线重合，且晶棒100 的中心轴线与其切割轮上的金刚线互相垂直；
46.在晶棒100截断加工过程中，驱动单元3驱动晶棒100做往复回转运动。
47.在本实施例中，将晶棒100的一端面用胶粘在截断回转装置的端面，晶棒100中心与金刚线垂直。在加工过程中回转装置带动晶棒做往复回转运动。本实施例采用金刚线进行截断(切片)。晶棒100粘好后，根据截断的厚度要求，水平进给装置7带动晶棒水平进给到预定的位置后停止，此时，线管理系统启动，即通过放线、收线轮的转动，放线轮的金刚线从放线轮经过过轮、排线轮、张力臂轮切割轮等左右对称的轮系绕到收线轮上(收、放线可逆，根据工作需要做往复收线、放线运动)。同时进给组件带动切割轮13向下运动，实现金刚线对晶棒100的切割。切割时金刚线的张力大小由张力控制装置来实现。
48.进一步地，参见图1和图4所示，驱动单元3包括固定设置于截断回转支架1上的截断回转控制箱9、设置于截断回转控制箱9内的截断回转电机31，截断回转电机31通过截断减速器33与截断回转轴32相连。截断回转轴32的端面用于安装晶棒100。
49.需要说明的是，截断回转控制箱9能够对驱动单元更好的防护。
50.具体地，截断回转电机31转动带动截断回转轴32转动，截断回转轴32转动带动晶棒100沿其中心回转轴回转。与分体式切割头相配合完成晶棒100的截断即切片。需要说明的是，截断回转电机31为伺服电机，伺服电机能够实现摆角和速度。便于对截断回转电机31的调节，进而便于切割晶棒100。
51.本实用新型提供一种金刚线单线截断机的截断回转装置通过在驱动单元3的一端面安装有晶棒100，且晶棒100中心轴线与切割轮13上的金刚线互相垂直，在金刚线切入晶棒100后，通过驱动单元3转动进而带动晶棒100沿其中心轴线旋转，以完成切片，避免了完全依靠切割轮 13的进给装置驱动，同时降低了切片的难度缩短了切片时间进而提高了切片效率。
52.进一步地，回转支架1包括依次相连的第一竖梁102、横梁103、第二竖梁104和连接片105。
53.连接片105均与水平台面75相抵触并通过螺栓相连。便于回转支架 1的安装和拆卸。
54.第一竖梁102与第二竖梁104互相平行设置。横梁103设置于第一竖梁102和第二竖梁104的顶部，横梁103用于放置截断回转控制箱9。为了使得截断回转控制箱9的安装更稳定。
55.进一步地，为了提高晶棒100的安装稳定性，截断回转轴32的直径大于晶棒100的直径。
56.进一步地，为了便于切下晶片的收集，还包括切片承接平台8，切片承接平台8用于承接切割下的晶片。
57.进一步地，参见图1和图3所示，水平进给装置7包括水平进给电机71、水平减速器72、水平导轨73、水平调节丝杠74和水平台面75。
58.水平进给电机71设置于工作台2上，水平进给电机71的输出端通过水平减速器72与水平调节丝杠74相连。水平调节丝杠74具有能够将旋转运动转化成直线运动的丝杠螺母，丝杠螺母与水平台面75相连。水平台面75与水平导轨73相滑动。晶棒外圆切割回转装置5的第一支架 56和晶棒截断回转装置的截断回转支架1均设置于水平台面75上，且随着水平台面75沿水平导轨73的前后运动。
59.在本实施例中，通过在金刚线单线截断机上同时设置有金刚线单线截断机的截断回转装置以及外圆切割回转装置5，同时截断回转装置以及外圆切割回转装置5配合水平进给装置7以及切割头实现切割和截断。也就是说，本机床既能够对晶棒100进行截断又能够对晶棒100进行外圆切割，实现晶棒100的多功能的加工，一机多用，而且结构简单便于安装和更换进而便于后续的维护护理工作，进而提高了截断机的加工晶棒100的效率。
60.其中，参见图1所示，一种分体式切割头，包括设置于工作台2两侧且相互对称设置的切割单元。
61.切割单元包括支撑部11、进给组件12和切割轮13。
62.进给组件12设置于支撑部11一侧，进给组件12能够相对于支撑部 11做直线往复运动，且进给组件12与切割轮13相连。
63.需要说明的是，所述切割轮13上绕有金刚线，所述金刚线通过收线装置和放线装
置的作用。
64.本实用新型提供一种金刚线单线截断机的截断回转装置，通过将两个切割轮13所在的切割单元作为两个单独的个体，两个切割单元分别通过进给组件设置在支撑部11上，且两个切割轮13能够分别在进给组件 12上相对于支撑部11发生上下移动，进而两个切割轮13相对位置是非固定的形式、且两个切割主体能够相对移动。即在切割头加工超硬材料的晶棒100时，要求金刚线能够摆动或工件摇摆，能够通过两个切割单元之间的摆动实现超硬材料的切割，结构简单，便于操作。同时，若晶棒100的尺寸过大，也不会因为两个切割头共用一个安装板而导致安装板的尺寸过大，避免了安装板重量对金刚线进给装置的精度的影响，从而提高切割能力和切割质量。
65.进一步地，进给组件12包括驱动件、进给导轨121和进给主体。
66.驱动件与进给主体相连。
67.进给导轨121固定安装于支撑部11的一侧，进给导轨121与进给主体相配合滑动，以使进给主体在驱动件的驱动下沿进给导轨121滑动。
68.需要说明的是，驱动件通过plc系统进行控制，能够便于操作和形成。
69.进一步地，驱动件包括电机、减速器和丝杠。
70.电机设置于中空腔室内，电机的驱动端与减速器相连，减速器的驱动端与丝杠驱动连接，丝杠与连接滑台124相连。
71.在本实施例中，进给电机旋转进而带动丝杠的丝杆转动，丝杆转动进而使得其外部螺接的丝杆螺母沿其外部上下移动，进而带动连接滑台 124沿进给导轨121上下移动，以实现切割主体13上的金刚线与晶棒100 接触完成晶棒100的截断切割或者外切圆的切割。
72.进一步地，参见图2所示，进给主体包括具有敞口的连接箱122以及可拆卸设置于敞口处的安装挡板123。连接箱122内部中空便于安装切割轮13，同时安装挡板123起到防护的作用的同时便于拆卸进而便于切割轮13的后期维护。
73.连接箱122具有连接壁1221以及环绕连接壁1221依次设置的第一侧壁1222、第二侧壁1223、第三侧壁(图中未示出)和第四侧壁(图中未示出)。
74.需要说明的是第二侧壁1223呈直角梯形，合理利用空间的同时不影响其他部件的工作。
75.连接壁1221的一侧固定安装有连接滑台124，连接滑台124与进给导轨121相配合滑动，且连接滑台124与驱动件相连。
76.切割轮13转动安装于第一侧壁1222上。
77.进一步地，连接壁1221的面积小于连接滑台124的面积。提高了进给主体上的切割轮13所连接的连接箱121在运动过程中的稳定性。
78.支撑部11设置于工作台2上，支撑立柱为铝型材，其用于支撑进给组件12。稳定性强，不易变形，而且便于成型和生产。
79.进一步地，支撑部11包括支撑立柱，支撑立柱具有中空腔室，驱动件设置于中空腔室内。合理的空间布置使得结构紧凑，便于晶棒100的加工。
80.支撑立柱的一侧壁开设有与中空腔室相连通的开口，进给导轨121 固定安装于开口的两侧。提高进给导轨121稳定性，同时布局合理化。
81.进一步地，还包括过轮4，所述过轮4设置于所述支撑部11的前侧壁上，且相对于所
述支撑部11转动。对金刚线的走线进行过渡，防止其出现交叉打结的现象发生。
82.进一步地，还包括两个分别设置于进给主体两端的防尘罩30。防尘罩30均具有固定端和移动端。固定端与支撑立柱相连。移动端与进给主体相连；且防尘罩30能够随着进给主体的往复运动而伸缩。防尘罩30 的设置起到良好的防尘效果，同时通过防尘罩30与进给主体的连接滑台 124相连，在运动过程中就能够带动防尘罩30移动，确保进给主体在运动过程中始终能够避免灰尘进入，提高清洁度。
83.一种基于金刚线单线截断机的截断回转装置的切割方法，方法包括如下步骤：
84.当待切割的晶棒100硬度较小时，同时启动两侧的切割单元的进给组件12，进给组件12同时带动两个切割轮13沿支撑部11做同步的直线往复运动，此时，切割轮13转动以带动金刚线对晶棒100进行切割。
85.当待切割的晶棒100硬度较大时，首先启动一侧的切割单元的进给组件12，进给组件12带动其所对应的切割轮13沿支撑部11做直线往复运动。
86.接着再启动另一侧的切割单元的进给组件12，进给组件12带动其所对应的切割轮13沿支撑部11做直线往复运动。
87.最后，切割轮13转动以带动金刚线实现有摆动角度的对晶棒100进行切割。
88.本实用新型提供另一种基于金刚线单线截断机的截断回转装置的切割方法，通过该方法能够实现左右两侧的切割单元的切割头主体13在左右两侧的垂直进给组件13的进给速度快慢不同步，以使其能够控制金刚线的摆动，进而便于切割超硬材料的晶棒100，从而提高切割能力和切割质量。如若不需要金钢线的摆动，左右两侧的切割轮13能够同步下降。因此，切割方式灵活适用于不同材质的晶棒100的切割。
89.在本实用新型的描述中，需要理解的是，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。
90.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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。
91.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
92.在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本
领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
93.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。