包括有槽滑轮的线锯的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及线锯，该线锯尤其用于切割坚硬的脆性材料、利用金刚石线和滑轮(也被称为线引导构件)、特别适用于该线、具有比传统滑轮更长的寿命。本发明还涉及在该线锯中使用的滑轮或线引导构件。线锯尤其适用于切割例如蓝宝石、硼、石英、玻璃、稀土金属等材料。
【背景技术】
[0002]例如在太阳能电池或半导体工业中使用的晶片由硅树脂块(也称为块料或锭)或其它合适的材料(例如蓝宝石)切断。设置采用金属线和磨料的线切割装置以用于所述切害J。如今，使用固定磨料将晶片切割成越来越多个，这意味着磨料直接附装到金属线。不考虑所使用的切割元件，这种线也被称为金刚石线。
[0003]线锯包括例如线锯、引导线锯的滑轮、形成线网的线导辊(后两者都被称为线引导构件)作为组成部件。所有这些线引导构件可以在不同的时间并在不同的位置处支撑线、驱动线、使线减速、或引导线或者其任意组合。通常，仅存在形成线网的一根引导线，该线网可以包括允许在并行的时间内多次切割的几个到几千个平行线段或者仅包含一根或几根线，例如用于切成块料并且切成正方体。还已知大量的线环路，尽管这并不常用。通常，在线锯中有两个线导辊，但是具有两个以上的导辊的实施例也是现有技术所公知的。
[0004]所有线引导构件遭受磨损并且需要定期更换。由于切割线或锯线必须由滑轮引导通过线锯，所以它们也经受切割线(具有固定磨料)的切割作用并且因此以不期望的速率磨损。
[0005]在线导辊之间，一般用25牛顿(Newton)使线张紧，但是也使用高达200N或者更高的张紧力。因此，施加在线引导构件上的法向力可能相当大。
[0006]JP2006255841公开了具有非常坚硬的能经受线的研磨动作的表面的滑轮。这通过在线引导凹槽的外周表面上形成耐磨构件来实现。耐磨构件使用比线引导凹槽的表面更硬的材料。
[0007]如果金刚石线与这样的滑轮一起使用，理想上，表面将必须比线本身上的金刚石更硬或者几乎与金刚石(或所用的其它磨料(例如，碳化硅))一样硬，以有效地减少磨损的速率。清楚的是，对于将金刚石作为磨料的线而言，这会是不可能的或至少非常昂贵。此夕卜，用坚硬层涂覆滑轮是昂贵的。此外，使引导表面坚硬会磨损线。
[0008]JP2003326450公开了可比较的技术方案，现在使用具有0.5_30 μπι的平均粒径的硬颗粒来使槽更耐磨。同样，由于该颗粒就像金刚石线的颗粒被施加到金属芯那样必须被施加到凹槽，所以该技术方案不是经济有效的。同样，线由于凹槽的硬度而磨损。
[0009]JPH03281119Α不涉及使用线锯切割晶片的领域并且示出使用具有较大切割元件的切割线的线锯。该元件适应设置在线引导构件中的凹槽。由于切割元件不接触滑轮的支撑表面并且接触支撑表面的线具有更小的研磨动作，所以这样滑轮不受附装到线的磨料的研磨动作的损害。当切割所述硅时，不能使用以规则的方式彼此相邻放置的这样大的切割元件或者甚至很小的切割元件，这是由于这将极大地影响切割物体的质量并且失去极其昂贵的材料。此外，由于小的磨料将必须单独放置，所以这样的线的成本会太高。
[0010]在线锯使用浆料(线上没有固定磨料)的情况下，线的切割动作没有问题并且滑轮不像适用于固定磨料的滑轮那么快地磨损，其中，固定磨料由滑轮的表面支撑。
【发明内容】
[0011]本发明的目的是克服现有技术的这些问题，并提供用于成本经济的、用于具有固定磨料的线的、具有更长寿命的滑轮。
[0012]该目的是通过线锯实现的，该线锯包括具有固定切割元件的切割线，用于在第一线轴和第二线轴之间引导切割线的至少一个线引导构件，线引导构件可旋转地安装到线锯的框架部以便能够围绕轴线旋转，至少一个线引导构件包括线支撑表面，其中，设置至少两个槽或凹部，在至少两个槽或凹部之间限定线支撑表面的中间部分，具有与中间部分相同的长度的切割线的线部包括多个切割元件。
[0013]中间部分的长度沿圆周方向测量，即沿由线引导构件支撑的切割线的轴向方向。
[0014]第一线轴和第二线轴可以分别是提供新的切割线的线轴和收集用完的切割线的线轴。在切割过程中，线可以在这些线轴或任何中间线轴之间来回移动。线引导构件也将被称为滑轮或线导辊。线锯的其它部件是本领域中所公知的并将不在此进行说明。
[0015]限定中间部分的凹部可具有任何形式或形状。它们只需要在切割线位于线支撑表面上的区域中划分中间部分(参见图7a)。它们可以延伸经过线支撑表面的部分宽度或全部宽度(见图7b)或者是(盲)孔或在该表面的凹陷。重要的是，该槽限定承载线并具有支撑线的端部的中间部分。端部(主要)可以随线伸展或收缩，从而防止滑轮磨损，如将解释如下。
[0016]线部是在任何给定的时间内(也就是在切割期间)线的延伸经过中间部分的任何线段。它随后通常用于切割(其旋转通过线锯)。
[0017]线支撑表面是线引导构件的线接触表面，即线引导构件的与切割线接触的表面。
[0018]优选地，形成线支撑表面的材料、优选衬套的材料是均匀材料，优选不具有孔、空隙、腔或空穴，从而避免线支撑表面的不规则和不确定的磨损。
[0019]优选地，线锯是晶片切片线锯，其中，优选切割线形成线网或块料切片线锯。
[0020]优选地，根据本发明的线引导构件用在湿式切割加工中，即使用切割液体或浆料。
[0021]如参照附图所述的，在线支撑表面中设置凹部或槽将使得调节线引导构件的材料以适应线的伸展(滑轮使线加速)或收缩(滑轮使线减速)，伸展和收缩是线中的在滑轮之前或之后的张紧力变化的结果。
[0022]由于切割线具有附装到它的磨料，线引导构件和线之间的任何移位造成研磨或切割动作。
[0023]理想的是，线引导构件具有圆形线支撑表面，正如通常的滑轮。优选线引导构件可拆卸地安装到线锯，使得它易于更换。线锯中的滑轮通常具有能够支撑线的多个切向凹槽。一旦一个凹槽被磨损，可以使用相邻的凹槽，使得可以不经常更换滑轮。对于本发明的线引导装置来说，只要其形成滑轮，这也是可能的。槽可以延伸经过多个这样的切向凹槽，每个凹槽可以具有其本身的槽或者某些凹槽可以不具有槽。滑轮可以结合其任何组合。
[0024]本发明的线引导构件可用于将线引导到线网(例如，由线导辊形成)或切割部或者形成线网或切割部本身。由于滑轮遭受最多的磨损，所以优选本发明用于驱动滑轮或使滑轮减速。
[0025]优选这些槽围绕线支撑表面均匀地分布，对于这些槽而言，两个相邻槽之间的距离几乎相等。
[0026]优选槽沿着使与轴向方向(线引导构件的旋转轴线方向)成的角度不超过30度的方向上延伸，优选不超过10度。甚至更优选槽大致沿线引导构件的旋转轴线的方向延伸。槽也可以具有V型、U型或任何其它形状。
[0027]优选的是，中间部分的长度小于30mm，优选小于10mm，甚至更优选小于5mm，长度定义为该部分的线支撑表面沿线运行的方向上的长度，或者换句话说，为绕着由线支撑表面支撑的线的长度的长度。使中间部分较小给予其所需的灵活性以适应线的伸展和收缩。甚至更