由工件同时切割出许多特别是均匀厚度的切片的方法_5

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间的料浆膜中引起了剪切速率。剪切速率,即,相对速度与膜厚度的比值确定了材料移除速率;cf.F.ff.Preston, J.Soc.Glass Technol.11(1927)214-256。
[0195]根据本发明的第二方法的说明
[0196]根据本发明的第二方法能够获得减小的锯口厚度,由于通过在朝圣者步伐的第一和第二长度上的线的纵向运动的实质上更不平均的速度而减小了围绕线的料浆膜的厚度和从而锯口的厚度。
[0197]围绕线的料浆膜的厚度受流体动力过程的影响,该膜厚度是由动态的和静态的成分组成的。动态的膜厚度受由线相对于工件的相对速度所引起的剪切速率的影响,静态膜厚度因为在给定粘度的抵消料浆径流的情况中的线挠曲所产生的压力而受影响。
[0198]在更小线速度的情况中,剪切速率的减小引起了流体动力压力方面的减小,以及在给定接合长度内的更长停留时间和由于粘性载液被由横向线应力积聚的料浆膜中的流体动力压力从锯口中压出的结果而增大的料浆径流,该流体动力压力进而确定了围绕线的料浆的膜厚度。
[0199]此外,在非常高线速度的情况中,以高速经过料浆喷嘴的线的均匀湿润受到损害,因为湿润还是时间的函数。这结果形成了不规则的锯口宽度,这结果在所获得的晶片的表面上形成了不希望有的锯痕。
[0200]在线切断精磨的情况中,线沿线的纵向方向的速度(线速度)优选在5到20m/s之间。更高的线速度通常允许更高的合适杆进给速率,并且因此允许更快速的切割进程,但是它们也引起了锯口加宽的结果,因为围绕线的料浆膜的厚度增大了。因此,由增大的切割速度产生的增加的经济效率被由于锯口加宽的结果而减少的产出率(每杆长度的晶片)所抵消,从而存在最佳的线速度。该速度为大约10m/s。
[0201]根据本发明的第二方法涉及按朝圣者步伐方法的线锯切。在朝圣者步伐方法的情况中,以连续的方向改变地来执行线的纵向运动。线在两个连续的方向改变之间的一对纵向运动被称为朝圣者步伐。朝圣者步伐包括以第一速度沿第一方向精确地使线移动第一长度,并且以第二速度沿完全与第一方向相反的第二方向随后使线移动第二长度。在该情况中,第二长度被选择成以便小于第一长度,以便在整个朝圣者步伐期间,所述线向前供给由两个长度之间的差值所确定的长度(朝圣者步伐期间的“净线运动”)。
[0202]第一和第二速度优选是相等的。
[0203]同样优选是,第一和第二速度是不相等的。此外,优选是,第一和第二速度就时间而论各是可变的。
[0204]由于所涉及的质量惯性,线运动的方向改变不会突然地发生,而是包括加速和减速阶段。
[0205]因此,一般地说,为沿一个方向的每个线运动获得了由第一和第二速度形成的朝圣者步伐上的平均线速度。
[0206]根据本发明的第二方法包括两个平均速度,每个平均速度是由在朝圣者步伐的两个相反方向上的线的纵向运动的两个速度计算出的,并且其特征在于以第一这种平均速度执行切割操作的开始,并且以第二这种平均速度执行切割操作的结束,其中第一平均速度被选择成以便小于第二平均速度。
[0207]在根据本发明的第二方法中,在切割操作的开始时,选择线在两个连续的方向改变之间的第一平均速度,和在切割操作的结束时,选择线在两个连续的方向改变之间的第二平均速度,第一速度小于第二速度。
[0208]优选是,第二平均速度在6到20m/s之间,特别优选是在8到15m/s之间。
[0209]第一平均速度优选在第二平均速度的10到90%之间,并且特别优选在第二平均速度的20到80%之间。
[0210]由于在切开期间线的纵向运动的较小平均速度,线携带较少的料浆并且在利用料浆湿润线与湿润的线部分进入锯口之间留更多时间,以及还在湿润的线部分通过锯口的纵向线运动期间,料浆从线上滴落。结果是在切割操作的开始期间不厚的料浆膜包围线。因此,由线和料浆生产出的锯口的宽度在切割操作开始时比切割操作结束时小,该宽度由线的直径和围绕线的料浆膜的厚度来确定,根据本发明,当线的纵向运动的平均速度变大时,围绕线的料浆膜变厚,并且由线直径和料浆膜的厚度所确定的锯口变宽。
[0211]根据本发明的第三方法的说明
[0212]根据本发明的第三方法可能获得减小的锯口厚度,由于料浆中具有更小的平均颗粒的直径,并且其他参数保持相同,料浆膜的平均厚度并且因此锯口的宽度也减小了。
[0213]根据本发明的第三方法的特征在于,在切割操作开始时,使用其平均颗粒尺寸小于在切割操作的其余时间的料浆的平均颗粒尺寸的料浆。
[0214]优选是,在切入瞬间,向线栅供给少量的包含更细颗粒磨料的新料浆。
[0215]同样优选是,在切入瞬间向线栅供给少量使用过的料浆(旧料浆),其颗粒因为磨损而具有更小的平均颗粒尺寸。
[0216]同样优选是,在切入瞬间向线栅供给少量包含更细颗粒磨料的新料浆和少量使用过的料浆。
[0217]在该情况中,少量相当于相对于在从工件上移除材料期间所使用的料浆的总量的5 到 50%。
[0218]因为在切割深度的第一毫米期间料浆消耗低,并且仅短时间执行细颗粒料浆的添加,因为杆的迅速供入,由于小切肩体积,存在于系统储槽中的料浆的平均颗粒尺寸由于添加了少量的细颗粒料浆的结果而仅不明显地变化。
[0219]当达到第一切割深度时,在该时线栅已经穿透入工件中至几毫米的深度,由其平均颗粒的直径大于细颗粒料浆的平均颗粒的直径的料浆来替换细颗粒料浆直到已经完全切过工件。优选是,细颗粒料浆的平均颗粒的直径在第二平均颗粒的直径的50到80%之间。
[0220]优选是,第一切割深度为线部分在工件中的最大接合长度的2%或者5%,其中在圆柱形本体的情况中最大接合长度相应于工件的直径。
[0221]在根据本发明的第三方法的实用实施例中,过程优选如下:
[0222]在锯的机器槽中存在用于切割操作所需量的料浆,并且在切割期间使其经由料浆喷嘴和线栅连续地环流。在切割操作结束时,利用新料浆来替换存在于槽中的一些量的料浆。此过程被称为“料浆再生”。
[0223]在切割操作结束时,因为磨损,供给到槽中的料浆是细颗粒的。跟着完成切割,如果除去再生量的料浆,但在下次切割开始前未迅即以新料浆补充除去的量,并且以留在槽中的部分量的料浆来开始下次切割,因而以使用过(即,特别细颗粒)的料浆来执行切开。优选仅添加再生量的新的粗颗粒的料浆,并且如有必要还逐渐地添加,当运行切割已经达到逐渐更长的线接合长度时,为此特别需要新的强烈切割粗粒料浆。仅在切入周期之后的先前除去的再生量的该连续补充被称为“料浆添加”。
[0224]由于在先前切割结束时从机器槽中除去了再生量的料浆的结果,并且仅在当前切割的过程中补充被除去的量(加料),所以能按特别简单的方式实现利用细颗粒的切开和因而更窄的锯口和因此没有切口楔形地获得晶片。
[0225]在用于根据本发明的第三方法的该后面实施例的实际实例中,通过再生和加料,供给到线锯的机器槽中以用于切割的料浆为1501,并且在切割结束时移除的再生量为751。因此,在随后的切割操作中,利用具有先前切割已经用过的切割颗粒(S卩,细颗粒)的751的开始量的料浆来执行切开。然后,以与接合长度近似成比例的增加部分的量逐渐补充该751 (加料),首先,在切割到6mm深度之后执行最少的添加,并且最后,在120mm时执行最大的部分添加,即,在达到最长线接合长度之前不久(每锯口的150mm的切割深度、300_的接合长度)。
[0226]图5显示了悬浮在料浆中的固体的颗粒尺寸分布,这是用于新料浆(37)和在切割应用中已经被使用的料浆(38)的,在颗粒尺寸(颗粒尺寸,P.S.)上按百分比绘出了相对于样品中计入的所有颗粒的总数的所计算的颗粒成分(计数频率,C.F.) ο
[0227]在新料浆的情况中,料浆中固体几乎排他地仅包括作用来从工件移除材料的坚硬物质;在使用过的料浆的情况中,固体主要包括坚硬物质,但是另外还包括来自工件材料的磨耗碎片、来自线的磨耗碎片和(小程度的)来自安装条带的磨耗碎片(碳、塑料)。
[0228]在使用过的料浆的情况中,值得注意的是在小颗粒尺寸的情况中在I μπι部位中的颗粒尺寸分布38的局部最大值39。该“细颗粒”是分裂开的结果,并且主要担负减小消耗料浆的材料移除作用。
[0229]不能直接从图5中读出新料浆和使用过的料浆的平均颗粒尺寸,因为图5显示了每颗粒尺寸分类所计数颗粒的数目,而利用称量被相应颗粒尺寸占据的体积分数来从颗粒尺寸的总和计算出平均颗粒尺寸(测定体积的平均颗粒尺寸)。该后面的尺寸确定了锯口的宽度并且与根据本发明的第三方法有关。
[0230]在用于第三方法的实例中,在作为载液的二丙二醇(DPG)中按用完料浆的52.4%质量分数地悬浮作为具有类似于F印a F-500(图5中的曲线37)的颗粒尺寸分布的移除材料的坚硬物质的新近制备的碳化硅(SiC),并且分切被用来确定300mm的硅杆上的锯口宽度。具有175μπι直径的线被用于分切,在线供入侧的杆的端部12处并且在切割开始时沿着靠近点A的剖面Α-Α’确定晶片的厚度(图1,波形的中线厚度)。对于杆中的该晶片位置,线的直径是准确地已知的(新近供给的线,175 μπι),并且对于靠近剖面Α-Α’上的点A的晶片厚度测量位置,料浆是未使用过的,并且移除材料的颗粒的平均尺寸是已知的(切割开始时)。
[0231]通过从在线供入侧上的杆端处的凹槽2(图1)的间隔(1118μπι)中减去所测得的厚度,对于两倍(即,锯切线的两侧上)的料浆膜的厚度获得了 218 μπι的最小锯口宽度,即,218 μπι-175 μπι = 43 μπι。因此,在各种情况中,料浆膜大约为平均颗粒尺寸的1.4倍宽,该平均颗粒尺寸在所使用的F-500颗粒的情况中为14.5 μπι并且为颗粒尺寸分布的中间值的大约1.5倍宽。同样,在切割结束时靠近晶片的中线厚度Α-Α’上的点Α’测量锯口宽度。在该处,料浆被消耗,所测得的颗粒尺寸(来自图5中的曲线38的测定体积的平均值)在平均9.73 μ m,并且发现线的两侧上的料浆膜各为大约13 μ m,其仅相当于平均颗粒尺寸的大约1.3倍。
[0232]对于此理由是,和新料浆形成对比,消耗过的料浆的颗粒分布相对于其最大值是非常不对称的,因为细颗粒的比例极大地增加了(39)。因此,与新料浆比较,通过利用用过的料浆所获得的晶片厚度为17 μπι以上。
[0233]通常,则目前不可能利用使用过的料浆来操作,因为用过的料浆会产生不均匀的、带划线的和带波形的工件表面,以致根据现有技术,利用尽可能新鲜的料浆来执行切割。
[0234]然而,发明人的研究已经显示出,这些负效果在首先几毫米的切口深度期间不会随损害作用而发生。对于其理由在于以下事实,料浆至锯口中的输送仍然不是关键的,显然因为锯切线的较小接合长度、杆供入的每单位时间的较小碎片体积和较小的剥离作用,因为几乎切向的线进入。
[0235]对于300mm的杆,切割的临界深度发现对于高度消耗的料浆或者平均颗粒尺寸减小达到60%的料浆的供给为6_,并且对于稍少高度消耗的料浆或者平均颗粒尺寸减小达到70%的料浆供给为15mm,低于该临界深度使用过的料浆在切割质量上的负面效果仍不明显,并且然而其足以实现切入楔形的可察觉的减小。这些切割深度分别相应于最大接合长度(300mm)的2%和5%。
[0236]根据本发明的第四方法的说明
[0237]根据本发明的第四方法用于获得更薄的锯口,并且因此不带“切入楔形”的均匀厚度的晶片是以在切开期间料浆速度的临时减小为基础的。
[0238]如果暂时使料浆更易流动,S卩,如果减小粘度,则可以在切入期间减小确定围绕线的料浆膜的厚度的流体动力背压和因线偏转的恢复力引起的静压力。
[0239]为了该目的,在根据本发明的第四方法的第一优选实施例中,在锯切过程开始时执行料浆的暂时减薄(载液在由载液和坚硬物质组成的料浆中的比例方面的暂时增大),直到达到第一切割深度(切口)。
[0240]在根据本发明的第四方法的第二优选实施例中,将使用过的料浆用于线栅切入到工件中,该使用过的料浆同样具有比未使用的料浆更低的粘度。
[0241]当达到第一切口深度时,在线栅已经穿透工件到几毫米的深度处,使用标准(更高)粘度的料浆。
[0242]优选是,该切口深度为线部分在工件中的最大接合长度的2%或者5%,其中在圆柱形本体的情况中最大接合长度相应于工件的直径。
[0243]优选是,第一粘度
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