專利名稱：線切割裝置的主輪結(jié)構(gòu)、其制作方法及線切割裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種主輪結(jié)構(gòu)、其制作方法及具有該主輪結(jié)構(gòu)的裝置，尤指一種線切割裝置的主輪結(jié)構(gòu)、其制作方法及線切割裝置。
背景技術(shù)：
太陽能電池目前主要分為結(jié)晶硅太陽能電池及非晶硅太陽能電池，其中結(jié)晶硅太陽能電池的硅芯片是由硅晶碇切片而來。硅晶碇切片制做硅晶圓的常見方法是利用線切割裝置進行自由磨粒的切削作業(yè)，例如線切割裝置通常包括可旋轉(zhuǎn)的兩個導(dǎo)輪及裝配在導(dǎo)輪的平行導(dǎo)槽上的線材，使形成多段的并行線鋸；而在切削作業(yè)時將內(nèi)含切削粉(如碳化硅等)的切削液澆注于并行線鋸上，此時利用馬達等牽動并行線鋸使切削粉與硅晶錠接觸磨擦而產(chǎn)生切割，以將硅晶碇切成均勻薄片。 但為了提高硅晶碇切片的切削速率，前述導(dǎo)輪的長度日益提升，而導(dǎo)致溝槽因CNC(數(shù)控機床)加工的問題而出現(xiàn)不一致態(tài)樣。如，如圖I所示，CNC車床刀具由入線端111處開始進行溝槽加工，當(dāng)加工至出線端112處時，會因車刀磨損導(dǎo)致出線端112的溝槽出現(xiàn)偏心(如圖3所示)、毛邊、突起、不對稱等問題，而有別于圖2所示之正V形的溝槽型態(tài)。因此，當(dāng)應(yīng)用于切削作業(yè)時，在出線端112處的線材會因線損而形成較小的線徑，而較小線徑的線材容易因出線端112的較差的溝槽而產(chǎn)生諸多問題，例如，線材的晃動程度加劇，使所切割的芯片產(chǎn)生波浪狀，甚至出現(xiàn)因線材的跳溝所導(dǎo)致的厚度不一致的芯片切片；也可能造成切削作業(yè)的線材搭線、斷線的問題，均使得芯片切片的良率下降。為了解決上述問題，有業(yè)者利用線損的比例將溝槽的寬度由入線端111向出線端112進行縮小，例如CN101879759等專利案，其利用測量出鋼線每增加I個單位的磨損量時，相應(yīng)的導(dǎo)輪的溝槽的間距依次縮小0. 5至I個單位。但是此作法相當(dāng)繁復(fù)，操作者必須花費相當(dāng)多的時間量測線材的線損，且不同的溝槽寬度也造成加工上的難度。換言之，目前的改善方法均會造成成本的增加，且未必能有效提高切片質(zhì)量與良率。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述缺陷，本發(fā)明提供了一種線切割裝置的主輪結(jié)構(gòu)、其制作方法及線切割裝置，本發(fā)明方法制得的主輪結(jié)構(gòu)能夠有效補償在出線端的因線損而形成小線徑的線材，進而提聞晶圓切片的良率。本發(fā)明為了解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是—種線切割裝置的主輪結(jié)構(gòu)，所述主輪具有主輪本體，所述主輪本體具有相對的一個入線端和一個出線端，所述主輪本體上位于所述入線端和所述出線端之間的部位開設(shè)有若干平行的環(huán)形的溝槽，若干環(huán)形的溝槽之中靠近所述出線端的環(huán)形的溝槽為第一溝槽，若干環(huán)形的溝槽之中靠近所述入線端的環(huán)形的溝槽為第二溝槽，所述第一溝槽為具有對稱型態(tài)的溝槽。較佳地，所述具有對稱型態(tài)的第一溝槽為正V型溝槽，每個所述正V型的第一溝槽具有槽底面和相對的兩槽壁，所述第一溝槽的槽底面為平面狀和圓弧狀兩者之一，每個所述第一溝槽的相對的兩槽壁的夾角a為30°至75°，每個所述第一溝槽的溝深T為160um至300um,相鄰兩第一溝槽的間距W為0. 250mm至0. 370mm。較佳地，所述具有對稱型態(tài)的第一溝槽為U型溝槽，每個所述U型的第一溝槽具有槽底面，所述第一溝槽的槽底面為平面狀和圓弧狀兩者之一。較佳地，所有環(huán)形的溝槽為等間距排布。一種線切割裝置的主輪結(jié)構(gòu)的制作方法，所述主輪具有主輪本體，所述主輪本體具有相對的一個入線端和一個出線端，在所述主輪本體上用切割的方式從所述出線端開始向所述入線端加工成型出若干環(huán)形的溝槽，若干環(huán)形的溝槽之中靠近所述出線端的環(huán)形的溝槽為第一溝槽，若干環(huán)形的溝槽之中靠近所述入線端的環(huán)形的溝槽為第二溝槽，所述第一溝槽為具有對稱型態(tài)的溝槽。 其中，所述切割的方式為機械切割加工。較佳地，該制作方法切割出的第一溝槽具有下述構(gòu)造所述具有對稱型態(tài)的第一溝槽為正V型溝槽，每個所述正V型的第一溝槽具有槽底面和相對的兩槽壁，所述第一溝槽的槽底面為平面狀和圓弧狀兩者之一，每個所述第一溝槽的相對的兩槽壁的夾角a為30°至75°，每個所述第一溝槽的溝深T為160um至300um，相鄰兩第一溝槽的間距W為0. 250mm 至 0. 370mm。一種線切割裝置，包括至少兩個相對設(shè)置的導(dǎo)輪，每個所述導(dǎo)輪皆具有相對的一個入線端和一個出線端，所述導(dǎo)輪上位于所述入線端和所述出線端之間的部位開設(shè)有若干平行的環(huán)形的溝槽，每個所述導(dǎo)輪上的若干環(huán)形的溝槽之中靠近所述出線端的環(huán)形的溝槽為第一溝槽，每個所述導(dǎo)輪上的若干環(huán)形的溝槽之中靠近所述入線端的環(huán)形的溝槽為第二溝槽，至少有一個導(dǎo)輪上的所述第一溝槽為具有對稱型態(tài)的溝槽，設(shè)有至少一根線材，所述線材沿所述環(huán)形的溝槽纏繞于兩個導(dǎo)輪之間形成若干條平行切線。還設(shè)有給導(dǎo)輪供應(yīng)切削液的切削液供應(yīng)模塊。較佳地，所述入線端設(shè)有入線標(biāo)記。較佳地，所述線切割裝置的導(dǎo)輪上，所述具有對稱型態(tài)的第一溝槽為正V型溝槽，每個所述正V型的第一溝槽具有槽底面和相對的兩槽壁，所述第一溝槽的槽底面為平面狀和圓弧狀兩者之一，每個所述第一溝槽的相對的兩槽壁的夾角a為30°至75°，每個所述第一溝槽的溝深T為160um至300um,相鄰兩第一溝槽的間距W為0. 250mm至0. 370mm。較佳地，所述線切割裝置的導(dǎo)輪上，所述具有對稱型態(tài)的第一溝槽為U型溝槽，每個所述U型的第一溝槽具有槽底面，所述第一溝槽的槽底面為平面狀和圓弧狀兩者之一。較佳地，所述線切割裝置的導(dǎo)輪上，所有環(huán)形的溝槽為等間距排布。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明提供了一種方法簡單、不增加開溝復(fù)雜度的主輪結(jié)構(gòu)的制作方法，主要是采用由出線端向入線端進行切割加工成型出若干環(huán)形的溝槽的方法，利用該方法所制作的主輪結(jié)構(gòu)，其靠近出線端的環(huán)形的溝槽具有對稱型態(tài)，可以是正V型或U型，可以有效補償在出線端的因線損而形成小線徑的線材，進而提高晶圓切片的良率，并延長主輪結(jié)構(gòu)的使用壽命，進而達到節(jié)省成本的目的，本發(fā)明所提供的線切割裝置是具有本發(fā)明主輪結(jié)構(gòu)的線切割裝置，具有本發(fā)明主輪結(jié)構(gòu)所具有的優(yōu)點及功效。


圖I是傳統(tǒng)的主輪結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2是傳統(tǒng)的主輪結(jié)構(gòu)在入線端的溝槽(即圖I中A部的溝槽)的示意圖；圖3是傳統(tǒng)的主輪結(jié)構(gòu)在出線端的溝槽(即圖I中B部的溝槽)的示意圖；圖4是本發(fā)明的主輪結(jié)構(gòu)的示意圖；圖5是本發(fā)明的主輪結(jié)構(gòu)在入線端的溝槽(即圖4中C部的溝槽，也是本發(fā)明所述的第二溝槽)的示意圖；
圖6是本發(fā)明的主輪結(jié)構(gòu)在出線端的溝槽(即圖4中D部的溝槽，也是本發(fā)明所述的第一溝槽)的示意圖；圖7是本發(fā)明的線切割裝置的示意圖；圖8是本發(fā)明在入線端的溝槽(即第二溝槽)與線材、漿料的示意圖；圖9是本發(fā)明在出線端的溝槽(即第一溝槽)與線材、漿料的示意圖；圖10是各種不同的較差的溝槽態(tài)樣的示意圖。
具體實施例方式實施例本發(fā)明提出一種線切割裝置的主輪結(jié)構(gòu)及其制作方法，本發(fā)明所提出的主輪結(jié)構(gòu)在出線端具有較佳的溝槽態(tài)樣，所述的較佳的溝槽可補償在切片過程中因線損所導(dǎo)致的切削線材線徑變小、切削液質(zhì)量降低的問題，使整體切片作業(yè)具有較高的切片良率。本發(fā)明所提出的線切割裝置的主輪結(jié)構(gòu)的制作方法包括以下步驟，請參考圖2至圖6 步驟一提供一主輪本體11，其具有相對的一個入線端111及一個出線端112。在本具體實施例中，主輪本體11由金屬軸心及披覆于該金屬軸心上的高分子層(圖未示)所組成，高分子層可以如聚氨脂塑料層。步驟二 利用一種切割方法在該主輪本體11上成型環(huán)形的溝槽12，該些溝槽12在鄰近出線端112具有對稱型態(tài)，是較佳的溝槽態(tài)樣，稱為第一溝槽12B，該些溝槽12在鄰近該入線端111具有不對稱型態(tài)，是較差的溝槽態(tài)樣，稱為第二溝槽12A，所述的第一溝槽12B實質(zhì)地為對稱溝槽型態(tài)，例如U形溝槽型態(tài)或正V形溝槽等等，其中U形溝槽型態(tài)的底面可以是平面狀(即類似于倒n形)或圓弧狀等等，而本實施例的正V形溝槽的底面是平面狀，但正V形溝槽的底面也可以是圓弧狀等等；換言之，主輪本體11上在鄰近出線端112處具有較佳的溝槽態(tài)樣。在本具體實施例中，是利用機械加工方法，如CNC加工，由該出線端112朝該入線端111進行切割、切削等加工，以在該主輪本體11的高分子層上成型環(huán)狀(或稱螺旋狀)的該些溝槽12，通過自出線端112往入線端111的方向進行切割，即可使出線端112處具有較佳的溝槽態(tài)樣。更具體地說，當(dāng)CNC加工開始時，由于加工用的切割刀具處于初始的狀態(tài)，故由出線端112處所開始的加工可制作出較佳的溝槽型態(tài)，即第一溝槽12B，而隨著加工的持續(xù)進行，切割刀具可能出現(xiàn)被磨耗、磨損的現(xiàn)象，使得后續(xù)所制作的溝槽出現(xiàn)較差的溝槽型態(tài)，即第二溝槽12A。值得說明的是，在本具體實施例中，第一溝槽12B是實質(zhì)地為正V形溝槽型態(tài)，換言之，本發(fā)明定義正V形的溝槽型態(tài)為較佳的溝槽，如圖6所示，正V形溝槽型態(tài)的夾角a介于約30至75度之間，相鄰溝槽的間距W約為0. 250mm至0. 370mm,而溝深T約為160um至 300um。另外，如圖5所示，在本實施例中，第二溝槽12A為一種偏心的V形溝槽，但不以此為限，例如圖10所示的具有毛邊、突起、不對稱等現(xiàn)象者均可被認(rèn)定為較差的溝槽型態(tài)，即第二溝槽12A，更廣義地說，在本發(fā)明中只要是非對稱的溝槽均可被認(rèn)定為較差的溝槽型態(tài)。據(jù)此，根據(jù)上述步驟之后，本發(fā)明即可制作出一種線切割裝置的主輪結(jié)構(gòu)，主輪結(jié)構(gòu)具有入線端111及出線端112，且主輪結(jié)構(gòu)上成型有環(huán)形的溝槽12 ;再者靠近入線端111及出線端112的溝槽12在型態(tài)上會出現(xiàn)差異，該差異是由前述的切割加工過程所導(dǎo)致的，更具體的說，溝槽12在鄰近該出線端112具有較佳的溝槽型態(tài)，為第一溝槽12B，而溝槽12在鄰近該入線端111具有較差的溝槽型態(tài)，為第二溝槽12A，所述的第一溝槽12B為一種較佳的溝槽態(tài)樣，例如一種正V形的溝槽型態(tài)。 本發(fā)明更提出一種線切割裝置，其主要由導(dǎo)輪(即前述的主輪結(jié)構(gòu))與線材21所構(gòu)成。請參考圖7、圖8和圖9 ;本具體實施例的線切割裝置，例如一芯片切割機，其包括兩導(dǎo)輪以及線材21，該兩導(dǎo)輪可安裝于一固定基座上且彼此相對設(shè)置，而線材21纏繞于兩導(dǎo)輪之間。如7圖所示，該兩導(dǎo)輪可為互相平行設(shè)置，而每一導(dǎo)輪上具有多個環(huán)形的溝槽12。較佳地，溝槽12可為等間距排列，而線材21沿著環(huán)形的溝槽12纏繞于兩導(dǎo)輪之間，以形成多條平行切割線。在本實施例中，線材21的數(shù)量可為一條，其沿著環(huán)形的溝槽12往返纏繞于兩導(dǎo)輪之間，以形成上述多條平行切割線；而在另一變化實施例中，所述的平行切割線也可由多條線材21所纏繞構(gòu)成。另外，本發(fā)明也不限定該兩導(dǎo)輪的結(jié)構(gòu)是否完全相同，例如該兩導(dǎo)輪之一可為本發(fā)明所提出的主輪結(jié)構(gòu)，而另一則為傳統(tǒng)的主輪；又或者該兩導(dǎo)輪均為本發(fā)明所提出的主輪結(jié)構(gòu)。值得說明的是，該兩導(dǎo)輪的入線端均有入線標(biāo)記(圖未示)，該入線標(biāo)記的目的在于使操作員在安裝該兩導(dǎo)輪時必須將入線端對應(yīng)地安裝于固定基座上的入線位置，換言之，該兩導(dǎo)輪的安裝方向是不可被任意更動的。再一方面，本發(fā)明的線切割裝置更進一步包括至少一切削液供應(yīng)模塊(圖未示)，其對應(yīng)于該兩導(dǎo)輪，以將混有磨粒的漿料(slurry)供給至待切割位置，并通過線材21進行切割作業(yè)，而在本具體實施例中，該衆(zhòng)料可由耐磨粒子，如碳化娃(SiC)顆粒等與溶劑如含有PG/DEG/PAG/PEG(丙二醇/ 二甘醇/聚醚/聚乙二醇)等等的乙二醇(glycol)所組成。當(dāng)本發(fā)明的線切割裝置開始進行切割作業(yè)時，例如將一硅晶碇切割為適當(dāng)厚度的硅晶圓，雖然鄰近該入線端111處的第二溝槽12A是為偏心、具有毛邊等略有瑕疵的較差型態(tài)溝槽12，但由于切割作業(yè)處于啟始狀態(tài)，線材21與漿料S (如圖8所示)均具有相當(dāng)良好的切割能力，例如線材21(未標(biāo)示于圖中)的直徑D仍未被大量磨耗而縮小(本具體實施例的直徑D可介于約IOOum至140um),衆(zhòng)料S中的碳化娃顆粒的濃度也相當(dāng)足夠進行切割作業(yè)；換言之，雖然在切割作業(yè)初期，主輪結(jié)構(gòu)上的溝槽12是屬于較差型態(tài)的第二溝槽12A，但搭配狀況較佳的線材21與漿料S仍可順利地進行晶圓切割。而隨著切割作業(yè)的進行，當(dāng)線材21已被長時間使用，造成直徑D'被大量磨耗而縮小(如圖8和9所示，其中直徑D小于直徑D)，且漿料S'中的碳化硅顆粒濃度也被大量消耗而造成切削能力下降，然而，本發(fā)明的出線端112的具有較佳型態(tài)的第一溝槽12B即可用于補償前述線材21與漿料S'的消耗問題，例如具有較佳溝槽型態(tài)的第一溝槽12B可將線材21穩(wěn)定地固定于溝槽12，即可避免線材跳溝的問題，另外，也可以解決因溝槽深度不同所造成的細線化而導(dǎo)致的芯片線痕、不均及碎邊等不良切割問題。請參考下表一，其顯示本發(fā)明的線切割裝置與傳統(tǒng)的線切割裝置進行晶圓切片時的良率比較。其中，本發(fā)明的線切割裝置可有效降低總良率、總破片、不均、線痕、碎邊等缺陷發(fā)生的比例，進而將切片總良率提升約I. 18%，也可降低切削作業(yè)的線材搭線、斷線的情況。表一
權(quán)利要求
1.一種線切割裝置的主輪結(jié)構(gòu)，所述主輪具有主輪本體，所述主輪本體具有相對的一個入線端和一個出線端,所述主輪本體上位于所述入線端和所述出線端之間的部位開設(shè)有若干平行的環(huán)形的溝槽，其特征在于若干環(huán)形的溝槽之中靠近所述出線端的環(huán)形的溝槽為第一溝槽，若干環(huán)形的溝槽之中靠近所述入線端的環(huán)形的溝槽為第二溝槽，所述第一溝槽為具有對稱型態(tài)的溝槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的線切割裝置的主輪結(jié)構(gòu)，其特征在于所述具有對稱型態(tài)的第一溝槽為正V型溝槽，每個所述正V型的第一溝槽具有槽底面和相對的兩槽壁，所述第一溝槽的槽底面為平面狀和圓弧狀兩者之一，每個所述第一溝槽的相對的兩槽壁的夾角為30°至75°，每個所述第一溝槽的溝深為160um至300um，相鄰兩第一溝槽的間距為O.250mm 至 O. 370mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的線切割裝置的主輪結(jié)構(gòu)，其特征在于所述具有對稱型態(tài)的第一溝槽為U型溝槽，每個所述U型的第一溝槽具有槽底面，所述第一溝槽的槽底面為平面狀和圓弧狀兩者之一。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3之一所述的線切割裝置的主輪結(jié)構(gòu)，其特征在于所有環(huán)形的溝槽為等間距排布。
5.一種線切割裝置的主輪結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于所述主輪具有主輪本體，所述主輪本體具有相對的一個入線端和一個出線端，在所述主輪本體上用切割的方式從所述出線端開始向所述入線端加工成型出若干環(huán)形的溝槽，若干環(huán)形的溝槽之中靠近所述出線端的環(huán)形的溝槽為第一溝槽，若干環(huán)形的溝槽之中靠近所述入線端的環(huán)形的溝槽為第二溝槽，所述第一溝槽為具有對稱型態(tài)的溝槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的線切割裝置的主輪結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于所述切割的方式為機械切割加工。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的線切割裝置的主輪結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于所述具有對稱型態(tài)的第一溝槽為正V型溝槽，每個所述正V型的第一溝槽具有槽底面和相對的兩槽壁，所述第一溝槽的槽底面為平面狀和圓弧狀兩者之一，每個所述第一溝槽的相對的兩槽壁的夾角為30°至75°，每個所述第一溝槽的溝深為160um至300um，相鄰兩第一溝槽的間距為O. 250mm至O. 370mm。
8.一種線切割裝置，包括至少兩個相對設(shè)置的導(dǎo)輪，每個所述導(dǎo)輪皆具有相對的一個入線端和一個出線端，所述導(dǎo)輪上位于所述入線端和所述出線端之間的部位開設(shè)有若干平行的環(huán)形的溝槽，其特征在于每個所述導(dǎo)輪上的若干環(huán)形的溝槽之中靠近所述出線端的環(huán)形的溝槽為第一溝槽，每個所述導(dǎo)輪上的若干環(huán)形的溝槽之中靠近所述入線端的環(huán)形的溝槽為第二溝槽，至少有一個導(dǎo)輪上的所述第一溝槽為具有對稱型態(tài)的溝槽，設(shè)有至少一根線材，所述線材沿所述環(huán)形的溝槽纏繞于兩個導(dǎo)輪之間形成若干條平行切線。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的線切割裝置，其特征在于設(shè)有給導(dǎo)輪供應(yīng)切削液的切削液供應(yīng)模塊。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的線切割裝置，其特征在于所述入線端設(shè)有入線標(biāo)記。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的線切割裝置，其特征在于所述具有對稱型態(tài)的第一溝槽為正V型溝槽，每個所述正V型的第一溝槽具有槽底面和相對的兩槽壁，所述第一溝槽的槽底面為平面狀和圓弧狀兩者之一，每個所述第一溝槽的相對的兩槽壁的夾角為30°至·75° ,每個所述第一溝槽的溝深為160um至300um,相鄰兩第一溝槽的間距為0. 250mm至·0. 370mm。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的線切割裝置的主輪結(jié)構(gòu)，其特征在于所述具有對稱型態(tài)的第一溝槽為U型溝槽，每個所述U型的第一溝槽具有槽底面，所述第一溝槽的槽底面為平面狀和圓弧狀兩者之一。
13.根據(jù)權(quán)利要求8至12之一所述的線切割裝置的主輪結(jié)構(gòu)，其特征在于所有環(huán)形的溝槽為等間距排布。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種線切割裝置的主輪結(jié)構(gòu)、其制作方法及線切割裝置，主要是采用由出線端向入線端進行切割加工成型出若干環(huán)形的溝槽的方法，利用該方法所制作的主輪結(jié)構(gòu)，其靠近出線端的環(huán)形的溝槽具有對稱型態(tài)，可以是正V型或U型，可以有效補償在出線端的因線損而形成小線徑的線材，進而提高晶圓切片的良率，并延長主輪結(jié)構(gòu)的使用壽命，進而達到節(jié)省成本的目的，本發(fā)明所提供的線切割裝置是具有本發(fā)明主輪結(jié)構(gòu)的線切割裝置，具有本發(fā)明主輪結(jié)構(gòu)所具有的優(yōu)點及功效。
文檔編號B28D7/00GK102950660SQ20111024820
公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月26日
發(fā)明者陳鈺麟, 劉建億 申請人:昆山中辰矽晶有限公司