絲鋸裝置制造方法
【專利摘要】描述一種絲鋸裝置。所述絲鋸裝置包括切割頭、至少四個(gè)軸承箱套筒和溫度控制防護(hù)罩布置，所述切割頭具有框架主體和至少四個(gè)開口，所述至少四個(gè)開口經(jīng)配置用于接收一組絲線導(dǎo)向器圓筒，所述溫度控制防護(hù)罩布置具有一個(gè)或多個(gè)溫度控制防護(hù)罩，其中框架主體由礦物鑄件制造且與所述至少四個(gè)軸承箱套筒和所述一個(gè)或多個(gè)溫度控制防護(hù)罩組合，其中所述至少四個(gè)軸承箱套筒中的每一個(gè)設(shè)置在所述至少四個(gè)開口中的各自一個(gè)中。本實(shí)用新型能夠使用較薄的絲線和使用較好的晶片總厚度變化以較高的生產(chǎn)率切割較薄的晶片。
【專利說明】絲鋸裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型的實(shí)施例大致涉及用于從鑄錠形成薄基板的設(shè)備。本實(shí)用新型也涉及絲鋸裝置和包括多個(gè)絲鋸裝置的系統(tǒng)。本實(shí)用新型尤其對(duì)從形成的晶態(tài)鑄錠制造薄結(jié)晶硅太陽能電池基板有用。

【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的絲鋸裝置一般包含多個(gè)絲線，所述多個(gè)絲線在單個(gè)方向中相對(duì)于待鋸切的鑄錠或鑄件移動(dòng)。絲鋸裝置一般用于電子工業(yè)中以鋸切鑄錠，所述鑄錠包括鐵氧體、石英和硅石，以獲得材料薄片，諸如多晶硅或單晶硅，或甚至新的材料，諸如GaAs、InP, GGG或石英、合成藍(lán)寶石、陶瓷材料。材料的高價(jià)使得絲線鋸切相比于諸如金剛石圓盤鋸切的其他技術(shù)更有吸引力。
[0003]絲鋸用于從一件硬質(zhì)材料(諸如硅)切割塊或磚、薄片，例如，半導(dǎo)體晶片。在這種裝置中，絲線從繞線管供給且由絲線導(dǎo)向器圓筒導(dǎo)向和拉緊。用于鋸切的絲線一般提供有研磨劑材料。作為一種選擇，研磨劑材料可提供為漿料。這種做法可在絲線接觸待切割材料之前不久進(jìn)行。由此，由用于切割材料的絲線將研磨劑運(yùn)送至切割位置。作為另一選擇，研磨劑可提供在具有涂層的絲線上，例如，正如金剛石絲線。舉例來說，金剛石顆?？商峁┰诰哂型繉拥慕饘俳z線上，其中金剛石顆粒嵌入絲線的涂層中。由此，研磨劑穩(wěn)固地連接絲線。針對(duì)位置在鋸切區(qū)域(在所述區(qū)域中切割鑄錠或鑄件)以外的絲線，絲線的更新以及絲線張力的控制發(fā)生在所謂的管理區(qū)域中。
[0004]絲線由絲線導(dǎo)向器導(dǎo)向和/或維持張力。這些絲線導(dǎo)向器一般覆蓋有一層合成樹脂且經(jīng)機(jī)械加工具有凹槽，所述凹槽具有非常精確的幾何形狀和尺寸。絲線在絲線導(dǎo)向器周圍纏繞且形成網(wǎng)或絲線網(wǎng)。在鋸切工藝期間，絲線以相當(dāng)大的速度移動(dòng)。通常，待鋸切的鑄件(例如，連接至支撐梁或支撐固持件的鑄錠)被推向網(wǎng)。鋸切期間，待鋸切的鑄件移動(dòng)穿過絲線網(wǎng)，其中這種移動(dòng)的速度決定切割速度和/或有效切割區(qū)，所述有效切割區(qū)可在給定時(shí)間量?jī)?nèi)被鋸切。
[0005]一般來說，存在使用較薄絲線的傾向，以減少片厚度，且由此減少浪費(fèi)的材料。還存在使用金剛石絲線的期望。這些較薄的絲線和金剛石絲線一般更容易被損壞并且在高應(yīng)變下絲線可能更容易斷裂。進(jìn)一步來說，存在增加切割速度用于改進(jìn)絲鋸產(chǎn)量的期望。移動(dòng)鑄件穿過網(wǎng)的最大速度以及給定時(shí)間量?jī)?nèi)最大有效切割區(qū)受到數(shù)個(gè)因素的限制，包括絲線速度、待鋸切材料的供給速度、待鋸切材料的硬度、干擾影響、期望的精確度等等。當(dāng)速度增加時(shí)，絲線上的應(yīng)變一般也增加。因此，上述絲線的避免損壞、過度磨損、故障或斷裂的問題在較高的鋸切速度下更為嚴(yán)重。
[0006]絕對(duì)重要的是，以一方式操作絲鋸以避免或減少改變鋸切質(zhì)量、改變鋸切寬度、絲線振蕩或甚至絲線斷裂。在最壞情況下，出現(xiàn)絲線的斷裂，這種斷裂可引起絲鋸損壞且在許多情況下引起切割物(也就是，當(dāng)前鋸切的鑄錠)的損失。然而，除了在操作期間的這種故障之外，機(jī)器的產(chǎn)量是擁有成本的關(guān)鍵。針對(duì)產(chǎn)量考慮的一個(gè)主要方面是切割中的質(zhì)量，尤其對(duì)于待切割的較薄絲線和較薄晶片的持續(xù)期望。對(duì)于許多應(yīng)用，晶片或片有著相對(duì)于鑄錠的橫截面或直徑極其小的厚度。對(duì)于某些應(yīng)用(諸如對(duì)于許多太陽能和半導(dǎo)體應(yīng)用)，不規(guī)貝IJ (甚至數(shù)個(gè)微米的不規(guī)則)足以使得所述片不能使用。
[0007]絲線鋸切技術(shù)在形成光電類型基板的工藝中是有利的。光電(PV)或太陽能電池是將日光轉(zhuǎn)換為直流(DC)電功率的裝置。典型的PV電池包括P型硅晶片、基板或片材，尤其小于大約0.185_厚，具有安置在P型基板頂端上的η型硅材料的薄層。一般來說，基于太陽能技術(shù)的硅基板遵循兩個(gè)主要的策略以減少利用PV太陽能電池的太陽能電力成本。一個(gè)方法是提高單個(gè)接合裝置(也就是，每單位面積的功率輸出)的轉(zhuǎn)換效率，而另一方法是降低與制造太陽能電池相關(guān)聯(lián)的成本。由轉(zhuǎn)換效率所帶來的有效成本減少受到基本熱動(dòng)力和物理極限的限制，因此可能的增益量取決于基本的技術(shù)進(jìn)步。制造可商業(yè)獲得的太陽能電池的另一個(gè)策略在于減少形成太陽能電池所需要的制造成本。
[0008]為了滿足這些挑戰(zhàn)，一般需要滿足以下太陽能電池處理要求:1)需要改進(jìn)用于基板制造設(shè)備的擁有成本(CoO)(例如，高系統(tǒng)產(chǎn)量、高機(jī)器正常運(yùn)行時(shí)間、便宜的機(jī)器、便宜的自耗成本)，2)需要增加每工藝周期處理的區(qū)域(例如，減少每Wp的處理)和3)形成的層和膜堆疊形成工藝的質(zhì)量需要得到好的控制且足夠產(chǎn)生高效的太陽能電池。因此，針對(duì)太陽能電池應(yīng)用，存在成本有效形成和制造薄的硅基板的需要。
[0009]鑒于上述內(nèi)容，期望能夠使用較薄的絲線和使用較好的晶片總厚度變化以較高的生產(chǎn)率切割較薄的晶片。本文描述的實(shí)施例的目的為提供這些期望中的至少一些或改進(jìn)一個(gè)或多個(gè)(如果改進(jìn)的絲鋸裝置沒有提供所有這些方面)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0010]鑒于以上內(nèi)容，提供一種絲鋸裝置。本實(shí)用新型進(jìn)一步的方面、優(yōu)點(diǎn)和特征從從屬權(quán)利要求、說明書和附圖顯而易見。
[0011]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，提供絲鋸裝置。所述絲鋸裝置包括切割頭、至少四個(gè)軸承箱套筒和溫度控制防護(hù)罩布置，所述切割頭具有框架主體和至少四個(gè)開口，所述至少四個(gè)開口經(jīng)配置用于接收一組絲線導(dǎo)向器圓筒，所述溫度控制防護(hù)罩布置具有一個(gè)或多個(gè)溫度控制防護(hù)罩，其中框架主體由礦物鑄件制造且與所述至少四個(gè)軸承箱套筒和所述一個(gè)或多個(gè)溫度控制防護(hù)罩組合，其中所述至少四個(gè)軸承箱套筒中的每一個(gè)設(shè)置在所述至少四個(gè)開口中的各自一個(gè)中。
[0012]根據(jù)本文描述的對(duì)理解實(shí)施例有用的示例，描述了制造絲鋸裝置的方法。所述制造絲鋸裝置的方法包括以下步驟:在模具中提供溫度控制防護(hù)罩布置；在所述模具中鑄造切割頭具有的框架主體和至少四個(gè)開口，其中鑄造材料由礦物填料和接合劑組成；以及在各自的四個(gè)開口中粘合和/或壓合至少四個(gè)軸承箱套筒。
[0013]實(shí)施例也針對(duì)用于執(zhí)行所公開方法的設(shè)備且包括用于執(zhí)行每一描述的方法步驟的設(shè)備零件。這些方法步驟可由硬件部件、適當(dāng)軟件程序化的計(jì)算機(jī)、以上二者的任何組合或以任何其他方式執(zhí)行。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]可參照實(shí)施例，以可詳細(xì)理解本實(shí)用新型上述特征的方式，對(duì)上文簡(jiǎn)要概述的本實(shí)用新型作更具體的描述。附圖涉及本實(shí)用新型的實(shí)施例且在以下描述:
[0015]圖1A示出根據(jù)本文描述的實(shí)施例的且在礦物鑄造框架主體中具有溫度控制防護(hù)罩和軸承箱套筒的絲鋸裝置的橫截面示意圖；
[0016]圖1B示出根據(jù)本文描述的實(shí)施例的絲鋸裝置的橫截面示意圖，其中示出了穿過包括網(wǎng)的區(qū)域的橫截面；
[0017]圖2A和圖2B示出根據(jù)本文描述的實(shí)施例的且在礦物鑄造框架主體中具有溫度控制防護(hù)罩和軸承箱套筒的另一絲鋸裝置的兩個(gè)透視圖；
[0018]圖3示出根據(jù)本文描述的實(shí)施例的且具有鑄錠供給系統(tǒng)的絲鋸裝置的橫截面示意圖；
[0019]圖4示出切割鑄錠(也就是，工件)的示意圖；
[0020]圖5示出根據(jù)本文描述的實(shí)施例的且在礦物鑄造框架主體中具有鑄錠供給系統(tǒng)、溫度控制防護(hù)罩和軸承箱套筒的又一絲鋸裝置的透視圖；
[0021]圖6A和圖6B示出根據(jù)本文描述的實(shí)施例的又一個(gè)絲鋸裝置的透視圖，所述絲鋸裝置圖示鑄錠供給系統(tǒng)；
[0022]圖7和圖8示出絲線導(dǎo)向器圓筒的不同布置的示意圖，所述絲線導(dǎo)向器圓筒的布置可在本文描述的實(shí)施例中實(shí)施；
[0023]圖9圖示根據(jù)本文描述的實(shí)施例的將鑄鐵框架主體和礦物鑄造框架主體的阻尼性質(zhì)進(jìn)行比較的圖表；
[0024]圖10示出根據(jù)本文描述的實(shí)施例的且在礦物鑄造框架主體中具有溫度控制防護(hù)罩和軸承箱套筒的又一個(gè)絲鋸裝置的透視圖；和
[0025]圖11示出流程圖，所述流程圖圖示制造絲鋸裝置的實(shí)施例。

【具體實(shí)施方式】
[0026]現(xiàn)在將詳細(xì)參閱本實(shí)用新型的各種實(shí)施例，各種實(shí)施例中的一個(gè)或多個(gè)示例圖示在圖中。在對(duì)附圖的以下描述中，相同標(biāo)號(hào)表不相同部件。一般來說，僅描述關(guān)于各個(gè)實(shí)施例的差異。以解釋本實(shí)用新型的方式提供每一示例，且每一示例不意味著對(duì)本實(shí)用新型的限制。進(jìn)一步來說，圖示或描述為一個(gè)實(shí)施例的部分的特征可用于其他實(shí)施例上或連同其他實(shí)施例一起使用以產(chǎn)生進(jìn)一步的實(shí)施例。預(yù)期說明書包括這種修改和變化。
[0027]如本文描述地，本文所理解的絲鋸裝置可為截?cái)嗥?、矩形波形成器或晶片切割絲鋸。然而，通常晶片切割絲鋸由于對(duì)以高產(chǎn)量獲得期望的產(chǎn)出率所需要的精確度而具有最多的挑戰(zhàn)。
[0028]在以下描述中，“鑄錠供給系統(tǒng)”或僅“鑄錠系統(tǒng)”可理解為控制待鋸切鑄件(例如，鑄錠)的位置的系統(tǒng)。具體來說，這可由鑄錠供給系統(tǒng)的控制器來完成。
[0029]一般來說，在本案中鋸切工藝對(duì)應(yīng)于切割工藝。因此，動(dòng)詞“鋸切”連同所有適當(dāng)?shù)恼Z法動(dòng)詞變化用作具有與動(dòng)詞“切割”連同所有適當(dāng)?shù)恼Z法動(dòng)詞變化相同的含義。
[0030]在本案中，術(shù)語“運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)”定義為至少兩個(gè)元件的布置，通常連接至少兩個(gè)主體，其中所述至少兩個(gè)元件彼此連接，使得所述至少兩個(gè)元件中的至少一個(gè)可相對(duì)于所述布置的至少兩個(gè)元件中的另一個(gè)元件或其他多個(gè)元件移動(dòng)，例如，以圍繞連接點(diǎn)旋轉(zhuǎn)和/或沿著軸平移的方式。
[0031]在本案中，術(shù)語“平行運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)”定義為“運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)”，其中通常至少兩個(gè)主體中的至少一個(gè)連接至兩個(gè)或更多個(gè)不同位置處的“平行運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)”。由此，平行運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的一個(gè)元件的移動(dòng)通常轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的至少一部分(例如，運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的另一元件)的移動(dòng)。
[0032]一般來說，但不限于本文描述的任何具體實(shí)施例，術(shù)語“切割平面”包括切割方向。通常，切割平面的定向在整個(gè)切割工藝中保持恒定。通常，切割平面的定向?qū)?yīng)于絲鋸的絲線的定向。在本案中，術(shù)語“切割方向”定義為在切割工藝期間切割前進(jìn)的方向。通常，切割方向?yàn)榇怪狈较?。由此，?dāng)提及“切割平面”或“切割方向”時(shí)，術(shù)語被簡(jiǎn)化，其含意等同于當(dāng)硬質(zhì)材料經(jīng)推動(dòng)穿過絲線或絲線網(wǎng)用于切割時(shí)絲線網(wǎng)中的絲線通常彎曲。然而，盡管有可能的簡(jiǎn)化，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知道這點(diǎn)且能夠清楚理解這類術(shù)語。
[0033]進(jìn)一步來說，在本案中，術(shù)語“工作區(qū)域”定義為絲鋸的絲線跨過的區(qū)域，通常絲線網(wǎng)也被稱為絲線層。通常，工作區(qū)域是在切割期間待鋸切的單個(gè)鑄件(通常為鑄錠)與絲鋸的絲線相互作用的區(qū)域。
[0034]如本文所使用地，術(shù)語“布置”視作一種設(shè)備，它具有具體的結(jié)構(gòu)技術(shù)特征。
[0035]根據(jù)本文描述的典型實(shí)施例，提供具有切割頭的絲鋸裝置。所述切割頭具有框架主體，也就是由礦物鑄件制造的結(jié)構(gòu)框架。軸承箱套筒和溫度控制防護(hù)罩(例如，溫度控制的熱防護(hù)罩)集成在礦物鑄件制造的框架主體中。
[0036]圖1A和圖1B示出兩個(gè)不同橫截面中的絲鋸裝置100的部分作為示意圖。提供絲鋸裝置的切割頭的框架主體110。圖1A的橫截面視圖為示出具有兩個(gè)開口 102的框架主體的一部分。為旋轉(zhuǎn)軸103設(shè)置的開口沿著軸103延伸地設(shè)置用于絲線導(dǎo)向器圓筒。在框架主體中再設(shè)置至少兩個(gè)開口(圖1A的橫截面中未示出)用于在絲線導(dǎo)向器圓筒的其他軸向位置處的支撐。因此，框架主體110具有至少四個(gè)開口，所述至少四個(gè)開口經(jīng)配置用于接收一組絲線導(dǎo)向器圓筒。圖1A中示出兩個(gè)軸承箱套筒130。對(duì)應(yīng)于所述開口，進(jìn)一步提供軸承箱套筒以對(duì)應(yīng)于絲線導(dǎo)向器圓筒的其他軸向位置。因此，根據(jù)本文描述的實(shí)施例可提供至少四個(gè)軸承箱套筒。根據(jù)一些實(shí)施例，所述至少四個(gè)軸承箱套筒可在至少四個(gè)開口中的各自一個(gè)中粘合和/或壓合。軸承箱套筒具有環(huán)狀形式且可被提供用于軸承箱的高精確度安裝。與礦物鑄造框架主體一起，可提供軸承箱套筒以關(guān)于絲線導(dǎo)向器圓筒的同心度、平行度和/或垂直度獲得高精確度。
[0037]圖1B示出與圖1A相比的不同軸向位置處的相對(duì)應(yīng)的橫截面且示出兩個(gè)絲線導(dǎo)向器圓筒321、322。如圖1A所示的框架主體使用虛線在圖1B中示出，僅用于說明框架主體在圖1B的橫截面中可具有不同形狀。絲線從絲線導(dǎo)向器圓筒321、322上的第一繞線管9纏繞至第二繞線管9。由此，形成絲線網(wǎng)319。絲線網(wǎng)通常包括實(shí)質(zhì)上彼此平行設(shè)置的多個(gè)絲線，其中絲線在絲線導(dǎo)向器圓筒321、322的凹槽中被引導(dǎo)。繞線管9和絲線網(wǎng)之間，通常是繞線管和切割頭之間，通常設(shè)置絲線管理單元。鑄錠或另一工件317，例如，硅鑄錠，經(jīng)推動(dòng)穿過絲線網(wǎng)，如箭頭11所指示的，從而切割工件，例如，切割成薄晶片。
[0038]如圖1A所示并根據(jù)本文描述的實(shí)施例，設(shè)置具有一個(gè)或多個(gè)溫度控制防護(hù)罩120的溫度控制防護(hù)罩布置。所述溫度控制防護(hù)罩可覆蓋框架主體的內(nèi)部部分或可鑄造進(jìn)框架主體中。如圖1A中的虛線125所指示的，根據(jù)一些可與本文描述的其他實(shí)施例組合的實(shí)施例，溫度控制防護(hù)罩布置可包括一個(gè)或多個(gè)控制防護(hù)罩120、分段溫度控制防護(hù)罩或超過一個(gè)的分段溫度控制防護(hù)罩。虛線125所指示的分段(例如)以一方式提供，在所述方式中軸103中的一個(gè)的上方的部分或軸103中的一個(gè)的下方的部分可獨(dú)立地和/或與其他部分不同地加熱或冷卻。因此，可補(bǔ)償或減少潛在發(fā)生的溫度非均勻性。取決于典型的非均勻性，所述典型的非均勻性可取決于切割頭的具體設(shè)計(jì)和/或應(yīng)用進(jìn)行考慮，可提供不同形狀和數(shù)量的溫度控制防護(hù)罩和/或不同形狀的溫度控制防護(hù)罩的分段。
[0039]根據(jù)本文描述的實(shí)施例，框架主體由礦物鑄件制造。進(jìn)一步來說,礦物鑄造框架主體與至少四個(gè)軸承箱套筒和一個(gè)或多個(gè)溫度控制防護(hù)罩組合。因此，可提供至少礦物鑄造框架主體、一個(gè)或多個(gè)溫度控制防護(hù)罩和軸承箱套筒的混合結(jié)構(gòu)作為切割頭。由此，例如，所述至少四個(gè)軸承箱套筒由從鋼、鑄鐵、陶瓷和碳纖維增強(qiáng)塑料組成的群組中選擇的材料制造。
[0040]根據(jù)可與本文描述的其他實(shí)施例組合的進(jìn)一步的實(shí)施例，所述一個(gè)或多個(gè)溫度控制防護(hù)罩可為一個(gè)或多個(gè)熱防護(hù)罩，特別地為一個(gè)或多個(gè)板，所述一個(gè)或多個(gè)板可經(jīng)冷卻和加熱。舉例來說，所述一個(gè)或多個(gè)板可為流體冷卻的，具體為水冷卻的。根據(jù)一些實(shí)施方式，所述一個(gè)或多個(gè)溫度控制防護(hù)罩可由從鋼、不銹鋼、銅、銅合金、鋁、鋁合金、塑料和陶瓷組成的群組中選擇的材料制造。
[0041]如上所述，軸承箱孔可由鋼或本文描述的其他材料制造且可粘合至礦物鑄件中。對(duì)于礦物鑄造框架主體，也就是，其中形成混合結(jié)構(gòu)，這可以關(guān)于同心度、平行度和/或垂直度有高精確度地進(jìn)行。根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施方式，一個(gè)或多個(gè)熱防護(hù)罩可由水冷卻的/加熱的板(例如，不銹鋼板)制造，所述板覆蓋處理腔室(切割頭)的內(nèi)部或可鑄造進(jìn)框架主體中。根據(jù)一些附加的或替代的修改，至少導(dǎo)管可鑄造在框架主體中。
[0042]為切割頭的框架主體提供礦物鑄件允許增強(qiáng)的鑄造柔性(例如，更復(fù)雜的形狀、內(nèi)部管道和管路)?？梢詫?shí)現(xiàn)冷卻結(jié)構(gòu)/裝置，可設(shè)置所述冷卻結(jié)構(gòu)/裝置接近于熱產(chǎn)生部件，其中(例如)可穩(wěn)定機(jī)器結(jié)構(gòu)中的溫度。相比于規(guī)則(金屬)鑄造材料，根據(jù)本文描述的示例性實(shí)施例的礦物鑄造生產(chǎn)及所得到的絲鋸裝置還允許更高的精確度和更嚴(yán)格的容差。舉例來說，可實(shí)現(xiàn)軸承箱孔同心度的更高的定位精確度。然而進(jìn)一步來說，作為礦物鑄件的良好阻尼性質(zhì)的附加或替代的益處，可減少絲線網(wǎng)引發(fā)的高頻振動(dòng)。舉例來說，這可幾乎消除接近于機(jī)器的噪聲水平。
[0043]圖2A和圖2B為具有框架主體110的切割頭的透視圖。由此，圖2A被示出沒有絲線導(dǎo)向器圓筒321、322和一些相對(duì)應(yīng)的部件，而圖2B被示出具有絲線導(dǎo)向器圓筒321、322和一些相對(duì)應(yīng)的部件。進(jìn)一步來說，示出不同視角從而更容易解釋本文描述的一些實(shí)施例的細(xì)節(jié)和特征?？蚣苤黧w110可具有前部分112和后部分111。開口 102設(shè)置在前部分和后部分中。軸承箱套筒130設(shè)置在開口 102中，通常以粘合和/或壓合方式。后部分111和前部分112 (例如)連接至底座部分113且由連接部分114連接。前部分、后部分、底座部分和連接部分由礦物鑄件鑄造，也就是，整體地形成。連接部分114例如，在頂部留下開口，從而朝向切割頭內(nèi)部設(shè)置的處理區(qū)域供給鑄錠。
[0044]根據(jù)可與本文描述的其他實(shí)施例組合的不同的實(shí)施例，框架主體可具有多個(gè)開口291和切口 292?？稍O(shè)置所述切口用于更容易地進(jìn)入處理區(qū)域，或類似于連接部分114之間的頂部處的開口用于插入絲鋸裝置的其他部件?？稍O(shè)置開口 291用于將切割頭連接至絲鋸裝置的其他部件，例如，以螺釘、螺桿或其他方式，且可用于將各種部件連接至切割頭。舉例來說，可連接如以下更詳細(xì)描述的傳感器，可連接漿料傳送系統(tǒng)的部件(如果沒有在鑄造中集成)和/或可連接鑄錠供給系統(tǒng)，同樣如以下更詳細(xì)描述地。
[0045]根據(jù)可與本文描述的其他實(shí)施例組合的一些實(shí)施例，切割頭或框架主體110可配備有溫度傳感器。溫度傳感器可(例如)分別設(shè)置在切割頭或框架主體110的各個(gè)位置處。溫度傳感器可測(cè)量各個(gè)位置處的溫度且可經(jīng)由控制器連接至溫度控制防護(hù)罩。在圖2A中，示出溫度控制防護(hù)罩120和220-1。在圖2B中，也就是，以不同視角，示出了溫度控制防護(hù)罩220-1和220-2。因此，一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器可適配地控制并穩(wěn)定框架主體的溫度。結(jié)構(gòu)框架的總體溫度變化可得到補(bǔ)償或被減少。舉例來說，通過改變往返于溫度控制防護(hù)罩(例如，熱防護(hù)罩)的水的流動(dòng)和溫度進(jìn)行溫度控制和穩(wěn)定。
[0046]根據(jù)可與本文描述的其他實(shí)施例組合的進(jìn)一步的實(shí)施例，進(jìn)一步提供的傳感器可為振動(dòng)傳感器。即使礦物鑄件的阻尼性質(zhì)為一些實(shí)施例的一個(gè)示例性益處，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)振動(dòng)仍可有利地用于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)情況并(例如)控制絲鋸裝置的操作。
[0047]圖2B示出切割頭中設(shè)置的絲線導(dǎo)向器圓筒321和322。在軸承箱套筒130內(nèi)部，設(shè)置軸承箱230，所述軸承箱230支撐絲線導(dǎo)向器圓筒，使得絲線導(dǎo)向器圓筒可圍繞所述絲線導(dǎo)向器圓筒的軸旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動(dòng)裝置221和222旋轉(zhuǎn)絲線導(dǎo)向器圓筒。
[0048]根據(jù)可與本文描述的其他實(shí)施例組合的不同實(shí)施例，溫度控制防護(hù)罩120、220_1和220-2可設(shè)置在框架主體110內(nèi)部或可鑄造進(jìn)框架主體110中。
[0049]根據(jù)本文描述的可與本文描述的其他實(shí)施例組合的實(shí)施例，至少一個(gè)溫度傳感器用于測(cè)量框架主體的溫度，其中所述至少一個(gè)溫度傳感器連接至控制器，其中所述控制器控制一個(gè)或多個(gè)溫度控制防護(hù)罩，從而特別地與所述至少一個(gè)溫度傳感器一起提供封閉回路控制。在圖2A中示出溫度傳感器250。通常，這些傳感器可鑄造進(jìn)框架主體中，如虛線所指示地。可替代地，一個(gè)或多個(gè)傳感器可設(shè)置在框架主體的表面處。
[0050]在圖2A中，示例性地，一個(gè)傳感器250連接至控制器252。將理解，所有的溫度傳感器可連接至控制器，其中一些或所有傳感器也可連接至共用控制器，例如，為了更容易使數(shù)個(gè)溫度傳感器的溫度測(cè)量結(jié)果相關(guān)。
[0051]作為封閉回路控制的一個(gè)示例，控制器252控制圖2A中的閥253，使得控制冷卻流體流至溫度控制防護(hù)罩220-1。因此，溫度傳感器250、控制器252、閥253和至少一個(gè)溫度控制防護(hù)罩形成封閉回路。根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施例，控制器可控制一個(gè)或多個(gè)閥。根據(jù)一些可與本文描述的其他實(shí)施例組合的實(shí)施例，控制器可經(jīng)配置以改變流體的流動(dòng)和/或溫度。
[0052]鑒于上述內(nèi)容，作為對(duì)理解本文描述的實(shí)施例有用的示例進(jìn)行描述的操作絲鋸裝置的方法可包括以下步驟:測(cè)量礦物鑄造框架主體的區(qū)域的溫度，尤其是根據(jù)本文描述的實(shí)施例的絲鋸裝置的礦物鑄造框架主體的區(qū)域的溫度；以及根據(jù)測(cè)量的溫度改變?cè)O(shè)置在切割頭的框架主體中或切割頭的框架主體處的溫度控制防護(hù)罩中溫度控制流體的流動(dòng)和/或溫度。進(jìn)一步可能的是，根據(jù)一個(gè)可選的修改，測(cè)量振動(dòng)且根據(jù)測(cè)量的振動(dòng)改變至少一個(gè)操作條件。
[0053]在圖3中示出包括鑄錠供給系統(tǒng)300的絲鋸裝置100的實(shí)施例的示意性側(cè)視圖，所述鑄錠供給系統(tǒng)300包括直線運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)。通常，絲鋸裝置包括具有絲線導(dǎo)向器圓筒321、322的絲線導(dǎo)向器，所述絲線導(dǎo)向器圓筒321、322用于在絲線移動(dòng)方向上運(yùn)輸和引導(dǎo)絲線324、325。絲線323可在絲線導(dǎo)向器上纏繞，所述絲線導(dǎo)向器在本文中也被稱為導(dǎo)向器圓筒。正常情況下，導(dǎo)向器圓筒以等螺距形成凹槽，從而形成平行絲線的水平網(wǎng)絡(luò)或絲線網(wǎng)，本文中也被稱為絲線層319。驅(qū)動(dòng)裝置旋轉(zhuǎn)絲線導(dǎo)向器，所述驅(qū)動(dòng)裝置引起整個(gè)絲線網(wǎng)以(例如)5m/s或更高的(例如，10至30m/s)相對(duì)高速度移動(dòng)。
[0054]如果有需要，數(shù)個(gè)噴嘴(例如，高流動(dòng)速率噴嘴)可供給移動(dòng)的絲線漿料。如本文所理解的漿料是指通常具有懸浮磨損顆粒(例如，碳化硅顆粒)的液體載體。如所提及地，在切割動(dòng)作期間，可推擠或推動(dòng)鑄錠穿過絲線網(wǎng)?？商娲?，在絲線網(wǎng)經(jīng)推動(dòng)穿過鑄錠的同時(shí)，鑄錠可為固定的。絲線供給繞線管通常提供所需要的新絲線且絲線卷帶繞線管通常儲(chǔ)存使用的絲線。
[0055]一般來說，如本文描述的絲鋸裝置的實(shí)施例包括鑄錠供給系統(tǒng)的框架305，所述框架可連接至(例如)圖1A至圖2B的框架主體110，在所述框架主體110上安裝旋轉(zhuǎn)軸彼此平行安置的絲線導(dǎo)向器圓筒321、322。進(jìn)一步來說，通常致動(dòng)器組件315、352用于推動(dòng)鑄錠317抵靠絲線323的層319。
[0056]如圖3所示地，從供應(yīng)繞線管326接收絲線323并隨后繞著絲線導(dǎo)向器(例如，絲線導(dǎo)向器圓筒321、322)纏繞以在鋸切區(qū)域中形成平行絲線的至少一個(gè)層319，也就是，絲線網(wǎng)。絲線323隨后返回到適當(dāng)?shù)慕邮昭b置，諸如卷帶繞線管327。通常，至少一個(gè)導(dǎo)向器圓筒耦合至驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，所述驅(qū)動(dòng)馬達(dá)適配于在單個(gè)方向上或特別地在往復(fù)運(yùn)動(dòng)中移動(dòng)安置在鋸切區(qū)域318中的一個(gè)或多個(gè)絲線323。可由一個(gè)或多個(gè)軸承支撐絲線導(dǎo)向器。絲線可耦合至絲線張緊系統(tǒng)(未圖示)，所述絲線張緊系統(tǒng)適配于通過相對(duì)于一個(gè)導(dǎo)向器圓筒移動(dòng)另一個(gè)導(dǎo)向器圓筒來向一個(gè)或多個(gè)絲線323提供期望的張力。通常，絲鋸控制系統(tǒng)可提供對(duì)絲線張力的控制。
[0057]在圖3所示的實(shí)施例中，絲鋸裝置100內(nèi)每次僅定位并鋸切單個(gè)鑄錠317。然而，本文描述的單個(gè)絲鋸裝置的實(shí)施例可形成絲鋸系統(tǒng)的部分，所述絲鋸系統(tǒng)包括多個(gè)絲鋸裝置。通常，在一個(gè)或多個(gè)工作區(qū)域中同時(shí)切割一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)或四個(gè)鑄錠。
[0058]絲線路徑一圈圈地在工作區(qū)域?qū)σ粋€(gè)或多個(gè)鑄錠進(jìn)行切片并由導(dǎo)向器圓筒運(yùn)輸至進(jìn)一步的工作區(qū)域或運(yùn)輸至相同工作區(qū)域。通常，絲線網(wǎng)在上部工作區(qū)域?qū)σ粋€(gè)或多個(gè)鑄錠進(jìn)行切片，隨后運(yùn)輸至下部工作區(qū)域并在下部工作區(qū)域?qū)σ粋€(gè)或多個(gè)鑄錠進(jìn)行切片。圖8中示出具有兩個(gè)工作區(qū)域的典型實(shí)施例。此后，絲線被正常地運(yùn)輸回上部工作區(qū)域。在鋸切期間改變移動(dòng)方向的情況下，并非被運(yùn)輸至下一個(gè)工作區(qū)域，絲線可能被運(yùn)輸回絲線到達(dá)的工作區(qū)域。
[0059]應(yīng)理解，絲線網(wǎng)可包含超過一個(gè)的工作區(qū)域，所述工作區(qū)域被定義為其中執(zhí)行鋸切工藝的區(qū)域。因此，根據(jù)本文描述的典型實(shí)施例，絲線網(wǎng)可具有多個(gè)工作區(qū)域，所述多個(gè)工作區(qū)域由一個(gè)或數(shù)個(gè)絲線形成。舉例來說，根據(jù)本文描述的典型實(shí)施例，絲鋸可包括兩個(gè)水平定向的絲線網(wǎng)，例如，包括兩個(gè)或四個(gè)水平定向的工作區(qū)域。在此情況下，通過在通常垂直的方向上推動(dòng)鑄錠穿過界定工作區(qū)域的絲線網(wǎng)來執(zhí)行鋸切(參見圖4)。
[0060]圖4示出鑄錠317的透視圖，所述鑄錠317由于供給系統(tǒng)300的移動(dòng)而部分地被鋸切，所述供給系統(tǒng)300的移動(dòng)推動(dòng)鑄錠317抵靠安置于絲鋸裝置100的鋸切區(qū)域中的一個(gè)或多個(gè)絲線323的層319。通常，絲線323的層319的鄰近絲線之間的節(jié)距由絲線導(dǎo)向器圓筒的周圍上雕刻的凹槽界定，所述節(jié)距決定鋸切片331的厚度。后者彼此由狹槽或鋸切縫隙332分離。通常，絲線323可包括具有0.08到0.2mm之間直徑的彈簧鋼絲以便將硬質(zhì)材料或更具體來說諸如硅、陶瓷、第II1-V和I1-VI族元素的化合物、釓鎵石榴石(GGG)、藍(lán)寶石等成分的鑄錠鋸切成期望地大約300 μ m或更小的片，或通常針對(duì)下一代基板為180 μ m或更小厚度。通常，使用研磨劑，所述研磨劑一般為產(chǎn)品，諸如金剛石、碳化硅、礬土或用于改進(jìn)鑄錠鋸切工藝的其他有用的材料。研磨劑可固定至絲線323或處于自由形式，所述自由形式為在諸如漿料的液體(例如，PEG)中懸浮，所述液體充當(dāng)用于所述研磨顆粒的運(yùn)輸機(jī)。
[0061]可以在上部工作區(qū)域和下部工作區(qū)域同時(shí)進(jìn)行鋸切。絲鋸可進(jìn)一步包括兩個(gè)垂直布置的網(wǎng)(未圖示)。根據(jù)一些實(shí)施例，垂直布置的網(wǎng)用于在水平定向的工作區(qū)域之間運(yùn)輸絲線。在工作區(qū)域之間進(jìn)行運(yùn)輸期間，絲線可冷卻。根據(jù)其他實(shí)施例，垂直地定向工作區(qū)域。
[0062]根據(jù)本文描述的實(shí)施例，絲鋸用于以高速度切割硬質(zhì)材料，諸如半導(dǎo)體材料，例如，硅、石英等等。絲線速度，也就是，絲線移動(dòng)穿過絲鋸的速度，可為(例如)10m/s或甚至更高。通常，絲線速度可在10至15m/s范圍內(nèi)。然而,更高的絲線速度,諸如20m/s、25m/s或30m/s也可為期望的。根據(jù)一些實(shí)施例，絲線的移動(dòng)僅為單向的，也就是，總在向前方向中。根據(jù)其他實(shí)施例，移動(dòng)可包括向后方向中的移動(dòng)，具體來說，移動(dòng)可為絲線的往返移動(dòng)，在所述往返移動(dòng)中絲線的移動(dòng)方向重復(fù)更改。
[0063]為了以所期望的絲線速度展開絲線，具有未使用的絲線的供給繞線管326以高達(dá)每分鐘數(shù)千個(gè)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。舉例來說，可提供1000至2500rpm用于展開絲線。
[0064]在可與本文描述的其他實(shí)施例組合的實(shí)施例中，絲線可具有不同直徑，具體取決于裝置類型。在關(guān)于矩形波形成器的實(shí)施例中，絲線直徑可從大約250 μ m至大約450 μ m,例如，300 μ m至350 μ m。在關(guān)于晶片切割絲鋸的實(shí)施例中，絲線直徑可從80 μ m至180 μ m,更典型地從100 μ m至140 μ m。
[0065]根據(jù)可與本文描述的其他實(shí)施例組合的又一個(gè)實(shí)施例，為切割所使用的絲線為金剛石絲線。通過使用金剛石絲線，相比于傳統(tǒng)的具有漿料作為研磨劑的鋼絲線，產(chǎn)量可增加2倍或甚至更大的倍數(shù)。待鋸切的材料相對(duì)于移動(dòng)的絲線所移動(dòng)的速度可稱為材料供給速率。本文描述的實(shí)施例中的材料供給速率可在2 μ m/s至20 μ m/s范圍中，通常對(duì)于晶片切割絲鋸大約為6 μ m/s至10 μ m/s,分別從10 μ m/s至50 μ m/s,通常對(duì)于關(guān)于矩形波形成器的實(shí)施例為28 μ m/s至36 μ m/s?？商娲?，本文描述的實(shí)施例中的材料供給速率對(duì)于晶片切割絲鋸可為20 μ m/s之上，對(duì)于關(guān)于矩形波形成器的實(shí)施例分別在50 μ m/s之上。
[0066]正常情況下，在穿過整個(gè)絲鋸之后，相比于鋸切工藝之前絲線的初始直徑，絲線在減少的直徑處離開絲鋸的操作區(qū)域。絲線中的磨損取決于工藝。具體來說，切割速率越高，產(chǎn)生的溫度越高，絲線磨損越高。此外，絲線在鑄錠內(nèi)部在鋸切期間發(fā)生磨損的位置(也就是，通常在晶片內(nèi)部)加熱。因此，在切割鑄錠的同時(shí)，絲線加熱。在鑄錠外部，絲線通過與絲線的圍繞物(諸如，漿料、空氣和導(dǎo)向器圓筒或進(jìn)一步的絲線導(dǎo)向器)交換熱來冷卻。因此，隨著切割絲線的直徑和由此切割絲線的機(jī)械性質(zhì)在切割工藝期間應(yīng)變于時(shí)間和溫度，絲線作用于鑄錠上的切割力和因此絲線的磨損性質(zhì)在切割工藝期間發(fā)生變化，這導(dǎo)致鑄錠不期望的非均勻切割表面。
[0067]圖5示出絲鋸裝置100的一部分的透視圖。提供框架結(jié)構(gòu)110并將鑄錠供給系統(tǒng)300安裝至框架結(jié)構(gòu)110。供給系統(tǒng)300可包括平行運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)，在三個(gè)臂343處具有第一端和第二端，以及兩個(gè)或更多個(gè)致動(dòng)器352。臂的第一端能可旋轉(zhuǎn)地連接至支撐臺(tái)312，例如，經(jīng)由鉸鏈接合，而臂的第二端可旋轉(zhuǎn)地連接至致動(dòng)器352，例如，經(jīng)由鉸鏈接合。根據(jù)未圖示的實(shí)施例，平行運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)可包括四個(gè)臂，其中兩個(gè)臂布置在支撐臺(tái)的左偵牝而另外兩個(gè)臂布置在支撐臺(tái)的右側(cè)。
[0068]工件317經(jīng)由安裝板312安裝至支撐臺(tái)312。圖5示出的一個(gè)臂安裝在支撐臺(tái)的左側(cè)，且一個(gè)臂343 (例如，圖5中具有增加的寬度的臂)安裝在支撐臺(tái)的右側(cè)。還有一個(gè)臂343安裝在支撐臺(tái)312的上部或頂部。
[0069]通常，致動(dòng)器經(jīng)配置實(shí)現(xiàn)沿著平移軸(通常為垂直軸)移動(dòng)。典型地，致動(dòng)器經(jīng)由絲鋸的鑄錠供給系統(tǒng)300的框架305上設(shè)置的導(dǎo)軌361而被引導(dǎo)。導(dǎo)軌通常沿著切割方向的軸布置，具體在垂直方向上。進(jìn)一步來說，致動(dòng)器經(jīng)配置使得每一個(gè)可獨(dú)立移動(dòng)。因此，通過移動(dòng)致動(dòng)器352，可例如通過安裝板376移動(dòng)臂343、支撐臺(tái)312以及由此移動(dòng)連接至支撐臺(tái)的鑄錠317。鑄錠供給系統(tǒng)的移動(dòng)的進(jìn)一步細(xì)節(jié)將關(guān)于圖6A進(jìn)行描述。
[0070]在圖5中且根據(jù)可與本文描述的其他實(shí)施例組合的本文描述的一些實(shí)施例，鑄錠供給系統(tǒng)的框架305安裝至切割頭的框架主體110?？商娲兀T錠供給系統(tǒng)的框架305和框架主體可整體地形成。
[0071]根據(jù)可與本文描述的其他實(shí)施例組合的一些實(shí)施例，鑄錠供給系統(tǒng)的框架305也可由礦物鑄件制造。由此，礦物鑄件關(guān)于精確度、阻尼性質(zhì)和/或柔性制造的益處也可提供給鑄錠供給系統(tǒng)。這與其中框架305和框架主體110整體地形成或安裝在一起的選擇無關(guān)。
[0072]因此，礦物鑄件可用于絲鋸的一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)部分。鑄錠供給系統(tǒng)(有時(shí)稱為上部切割頭)可附加地包括礦物鑄件制造的結(jié)構(gòu)框架305。然而，根據(jù)一些實(shí)施例，鑄錠供給系統(tǒng)框架305可由鑄鐵制造。尤其對(duì)于礦物鑄件制造的鑄錠供給系統(tǒng)框架，某種程度上也針對(duì)鑄鐵框架，鑄錠供給系統(tǒng)的框架可設(shè)置有集成的水冷卻/加熱電路用于溫度控制和穩(wěn)定?？蚣?05和/或電路和管道可與切割頭結(jié)構(gòu)框架耦合。
[0073]結(jié)構(gòu)部分的溫度控制和穩(wěn)定允許切割期間在具有或多或少的熱產(chǎn)生的各種工藝步驟避免熱膨脹。此外，溫度穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)在切割前不需要預(yù)熱時(shí)間。因此，絲鋸裝置的非生產(chǎn)時(shí)間可減小至最少。
[0074]根據(jù)各種實(shí)施例，鑄錠供給系統(tǒng)可包括具有或不具有搖動(dòng)臺(tái)的直線鑄錠供給(參見，例如，圖3)或具有平行運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)構(gòu)的供給系統(tǒng)(參見，例如，圖5和圖6)。
[0075]圖6A示出包括鑄錠供給系統(tǒng)300的進(jìn)一步實(shí)施例的絲鋸裝置100的透視圖。如圖6A示例性示出地，供給系統(tǒng)300包括平行運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)350，在三個(gè)臂343處具有第一端和第二端，以及兩個(gè)或更多個(gè)致動(dòng)器352。如圖6A所示出地，臂的第一端可旋轉(zhuǎn)地連接至支撐臺(tái)312，例如，經(jīng)由鉸鏈接合，而臂的第二端則可旋轉(zhuǎn)地連接至致動(dòng)器352，例如，經(jīng)由鉸鏈接合。根據(jù)未圖示的實(shí)施例，平行運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)可包括多達(dá)四個(gè)臂，其中兩個(gè)臂布置在支撐臺(tái)的左側(cè)，而另外兩個(gè)臂布置在支撐臺(tái)的右側(cè)。
[0076]通常，致動(dòng)器經(jīng)配置實(shí)現(xiàn)沿著平移軸(通常為垂直軸)移動(dòng)。典型地，致動(dòng)器經(jīng)由絲鋸鑄錠供給系統(tǒng)的框架305上設(shè)置的導(dǎo)軌(參見圖5中的361)被引導(dǎo)，其中導(dǎo)軌通常沿著切割方向的軸布置，具體在垂直方向上。致動(dòng)器也可布置在另一方向上，例如，垂直于供給方向。進(jìn)一步來說，致動(dòng)器經(jīng)配置使得每一個(gè)可獨(dú)立移動(dòng)。因此，通過移動(dòng)致動(dòng)器352，可例如通過安裝板376移動(dòng)臂343、支撐臺(tái)312以及由此移動(dòng)連接至支撐臺(tái)的鑄錠317。
[0077]舉例來說，當(dāng)所有三個(gè)致動(dòng)器在相同方向上以相同速度移動(dòng)時(shí)，在圖6A的表示中鑄錠被向下推動(dòng)，具體朝向絲鋸的絲線，通常沿著切割方向的軸。在至少一個(gè)致動(dòng)器相比于其他致動(dòng)器以不同速度和/或在不同方向上移動(dòng)的情況下，可實(shí)現(xiàn)鑄錠的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)。因此，致動(dòng)器彼此的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和致動(dòng)器與所述軌的相對(duì)運(yùn)動(dòng)可用于在切割平面中(例如，在圖6A的z-x平面中)移動(dòng)鑄錠317和/或也提供鑄錠317的傾斜，例如，具有相對(duì)于絲線323的層的角度。
[0078]此外，如圖6A所示地，支撐臺(tái)通常包括棱柱形部分，其中棱柱形部分的矩形表面形成底座部分，所述底座部分通常包括安裝板376和位置與底座部分相對(duì)的尖部。通常，三個(gè)臂343中的一個(gè)可旋轉(zhuǎn)地連接至棱柱形部分的尖部，其中其他兩個(gè)臂可旋轉(zhuǎn)地連接至棱柱形部分的底座部分，具體在底座部分的相對(duì)側(cè)上，如圖6A所圖示地。通常，可旋轉(zhuǎn)地連接至棱柱形部分的底座部分的兩個(gè)臂中的一個(gè)相比于另一個(gè)臂具有更大的寬度。由此，由可旋轉(zhuǎn)連接的旋轉(zhuǎn)軸的方向界定所述寬度。因此，可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的較高硬度。
[0079]進(jìn)一步來說，類似于本文描述的供給系統(tǒng)的其他實(shí)施例，如圖6A所圖示的供給系統(tǒng)的實(shí)施例包括傳感器401、402、403和404,用于測(cè)量切割晶片期間作用于運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)上的力。通常，傳感器(諸如圖6A中所描繪的傳感器401和402)的部分可設(shè)置在平行運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的每一個(gè)臂343上?？商娲兀瑐鞲衅?01、402、403和404經(jīng)配置和布置使得可測(cè)量傳送至臂343中的力，如F1、F2和F3示例性圖示地。在如圖6A所示的實(shí)施例中，其中可旋轉(zhuǎn)地連接至棱柱形部分的底座部分的兩個(gè)臂中的一個(gè)相比于另一個(gè)臂具有更大的寬度。由此，由可旋轉(zhuǎn)連接的旋轉(zhuǎn)軸的方向界定所述寬度。具有較大寬度的臂通常包括兩個(gè)或更多個(gè)傳感器。盡管未具體地在圖6A中示出，傳感器仍然可布置在運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的其他位置上，所述傳感器適合于測(cè)量晶片切割期間作用于運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)上的力的垂直和水平力分量。舉例來說，力傳感器可設(shè)置在支撐臺(tái)312和/或安裝板376和/或垂直滑板上。
[0080]圖6B示出包括鑄錠供給系統(tǒng)的絲鋸裝置的透視圖，所述鑄錠供給系統(tǒng)可在根據(jù)本文描述的實(shí)施例的絲鋸裝置中應(yīng)用。如圖6B示例性示出地，供給系統(tǒng)300包括直線運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)350、充當(dāng)致動(dòng)器用于經(jīng)由運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)350形成直線運(yùn)動(dòng)的馬達(dá)315和用于測(cè)量作用于運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)上的力的多個(gè)傳感器401、402、403、404和405。通常，作用于運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)上的力通過切割期間將作用于鑄錠317上的力傳輸至運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)中而產(chǎn)生。通過在支撐臺(tái)312上通過臨時(shí)支架(諸如，安裝板376)安裝鑄錠，將鑄錠耦合至運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)350。
[0081]如圖6B所示出地，直線運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)350基于螺旋原理。具體來說，馬達(dá)315經(jīng)布置使得可驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的螺旋軸。如圖6B所示例性示出地,螺旋軸嚙合相對(duì)應(yīng)的螺母，所述螺母連接至運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步元件，其中所述進(jìn)一步元件經(jīng)布置使得所述進(jìn)一步元件可在直線方向上移動(dòng)。通常，如圖6B所描繪地，所述進(jìn)一步元件配置為彎頭元件。彎頭元件連接至絲鋸的框架，使得可實(shí)現(xiàn)通常沿著切割方向的軸的平移移動(dòng)，典型地為垂直移動(dòng)。通常，彎頭元件和框架之間的連接通過使用滑動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。
[0082]一般來說，導(dǎo)軌可附著于絲鋸的框架305以及附著于運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步元件(例如，彎頭元件)的相對(duì)應(yīng)滑動(dòng)元件(未圖示)。根據(jù)本文描述的實(shí)施例的任一個(gè)，絲鋸和/或鑄錠供給系統(tǒng)的框架由礦物鑄件制造。導(dǎo)軌通常用于實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)沿著切割方向的軸的導(dǎo)向移動(dòng)。通常，使用至少兩個(gè)導(dǎo)軌和至少兩個(gè)滑動(dòng)元件，通常為四個(gè)滑動(dòng)元件。如圖6B所示例性地示出，通常導(dǎo)軌在切割方向上平行布置。典型地，螺旋軸和滑動(dòng)元件設(shè)置有傳感器401、402、403、404和405用于測(cè)量力，特別是作用于運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)上的力的力分量。通常，滑動(dòng)元件上設(shè)置的傳感器的部分經(jīng)布置和配置用于測(cè)量切割期間作用于運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)上的力的水平力分量，所述水平力分量示例性地由F1和F2圖示。相應(yīng)地，通常至少一個(gè)傳感器(諸如圖6B中圖示的傳感器405)經(jīng)布置和配置用于測(cè)量切割期間作用于運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)上的力的垂直力分量，所述垂直力分量示例性地由F3圖示。根據(jù)如圖6B所示的實(shí)施例，用于測(cè)量垂直力的傳感器設(shè)置在螺旋軸上。盡管未具體地在圖6B中示出，然而傳感器仍可布置在運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的其他位置上，所述傳感器適合于測(cè)量切割期間作用于運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)上的力的垂直和水平力分量。舉例來說，力傳感器可設(shè)置在支撐臺(tái)312和/或安裝板376和/或?qū)к壣稀?br> [0083]根據(jù)不同的替換例，切割頭可包括2個(gè)、3個(gè)或4個(gè)絲線導(dǎo)向器，從而適配于不同的鑄錠尺寸(直徑或正方形)。這點(diǎn)參考圖7和圖8可更容易地理解。圖7圖示具有三個(gè)絲線導(dǎo)向器圓筒321、322和821的實(shí)施例。絲線從繞線管9供給至繞線管9且由此產(chǎn)生絲線網(wǎng)319。鑒于絲線移動(dòng)方向可為從一個(gè)繞線管至另一個(gè)繞線管或甚至往返的這兩個(gè)方向中的任一個(gè)的事實(shí)，所述兩個(gè)繞線管未關(guān)于所述繞線管的性質(zhì)指示為具體的，所述性質(zhì)將絲線提供至絲線網(wǎng)(也就是，切割區(qū))或從絲線網(wǎng)接收絲線。如圖7中可見的，相比于僅由兩個(gè)絲線導(dǎo)向器圓筒321和322形成的絲線網(wǎng)，絲線網(wǎng)319下方設(shè)置的空間801被第三絲線導(dǎo)向器圓筒821擴(kuò)大了。因此，可鋸切較大的鑄錠尺寸。
[0084]圖8示出具有四個(gè)絲線導(dǎo)向器圓筒321、322、821和822的實(shí)施例。絲線從繞線管9供給至繞線管9且由此產(chǎn)生絲線網(wǎng)319。相比于僅由兩個(gè)絲線導(dǎo)向器圓筒321和322形成的絲線網(wǎng)，且通常也相比于由三個(gè)絲線導(dǎo)向器圓筒形成的絲線網(wǎng)，上部絲線網(wǎng)319下方設(shè)置的空間801B被第三和第四絲線導(dǎo)向器圓筒821和822擴(kuò)大了。因此，可鋸切較大的鑄錠尺寸。然而，進(jìn)一步來說，在絲線導(dǎo)向器圓筒821和絲線導(dǎo)向器圓筒822之間設(shè)置進(jìn)一步的絲線網(wǎng)819。由此，可提供進(jìn)一步的工作區(qū)域。因此，鑄錠或工件可在上部絲線網(wǎng)319和下部絲線網(wǎng)819處被鋸切。
[0085]如上所述，礦物鑄造框架主體提供絲鋸裝置的結(jié)構(gòu)部分(尤其是切割頭的框架主體)的一個(gè)積極效果為改進(jìn)鑄鐵的阻尼性質(zhì)。圖9示出用于鑄鐵的第一圖表901和用于礦物鑄件的第二圖表902，其中幾個(gè)微米的振動(dòng)振幅顯示為函數(shù)時(shí)間，以說明框架主體的阻尼。這兩個(gè)圖表都顯示相同振幅刻度和相同時(shí)間刻度。可見礦物鑄件曲線902的阻尼比鑄鐵曲線901的阻尼引起振動(dòng)振幅顯著更快的減少。減少的振動(dòng)水平帶來切割的更好精確度，且因此帶來絲鋸裝置的改進(jìn)的產(chǎn)出率，因?yàn)?例如)由于減少的振動(dòng)，被鋸切晶片的容差可更容易實(shí)現(xiàn)。
[0086]根據(jù)本文描述的實(shí)施例，使用礦物鑄造材料的一個(gè)或多個(gè)益處可提供如下:由于控制機(jī)器結(jié)構(gòu)和絲線網(wǎng)的振動(dòng)水平，可改進(jìn)切割工藝。這可以通過使用礦物鑄件的阻尼性質(zhì)以減少機(jī)器結(jié)構(gòu)部分(像框架主體和供給系統(tǒng)的框架)中的振動(dòng)水平和/或使用振動(dòng)監(jiān)測(cè)來實(shí)現(xiàn)。舉例來說，絲鋸裝置可包括機(jī)器框架中的振動(dòng)傳感器。圖10示出框架主體110，在框架主體110中示出振動(dòng)傳感器1050。這種傳感器可設(shè)置在框架主體110處或可鑄造進(jìn)框架主體110中。根據(jù)一些可與本文描述的其他實(shí)施例組合的實(shí)施例，可提供配置為監(jiān)測(cè)框架主體的振動(dòng)的一個(gè)或多個(gè)振動(dòng)傳感器。
[0087]圖10示出進(jìn)一步的元件，所述元件可包括在礦物鑄造框架主體中。根據(jù)各種實(shí)施例，可包括這些元件中的一個(gè)或多個(gè)，所述各種實(shí)施例可與本文描述的其他實(shí)施例組合。舉例來說，可設(shè)置各種空氣導(dǎo)管1002。附加或替代地，用于線束的管1006可設(shè)置在框架主體中。線束可用于將傳感器、閥(例如，用于漿料傳送系統(tǒng))或其他部件連接至控制器。然而，進(jìn)一步來說，附加或替代地可設(shè)置水管104用于將水提供至溫度控制防護(hù)罩。這些水管可具體將水引導(dǎo)至接近于軸承的區(qū)域，在所述區(qū)域可在絲鋸裝置操作期間產(chǎn)生進(jìn)入熱。根據(jù)一些可與本文描述的其他實(shí)施例組合的實(shí)施例，從板、流體管、電連接器、線束管、空氣導(dǎo)管和傳感器組成的群組中選擇的至少一個(gè)元件被鑄造進(jìn)框架主體內(nèi)。
[0088]因此，實(shí)施例可使用礦物鑄件的增強(qiáng)鑄造柔性(例如，更復(fù)雜的形狀和內(nèi)部管道和/或管路)。一些實(shí)施例接近于熱量產(chǎn)生部件(例如，軸承)實(shí)現(xiàn)冷卻結(jié)構(gòu)和/或冷卻裝置并穩(wěn)定機(jī)器結(jié)構(gòu)中的溫度。
[0089]然而，進(jìn)一步來說，一些實(shí)施例可使用相比于規(guī)則(金屬)鑄造材料具有更高精確度和更嚴(yán)格容差的礦物鑄造生產(chǎn)或通過所述礦物鑄造生產(chǎn)制造。舉例來說，可實(shí)現(xiàn)軸承箱孔同心度的更高的定位精確度。
[0090]然而，進(jìn)一步來說，一些實(shí)施例可使用礦物鑄件的良好阻尼性質(zhì)，其中可減少絲線網(wǎng)引發(fā)的高頻振動(dòng)。同樣地，接近于機(jī)器的噪聲水平可幾乎消除。
[0091]圖11示出圖示對(duì)理解本文描述的實(shí)施例有用的示例的流程圖，其中所述示例描述了制造絲鋸裝置的方法。在步驟501，在模具中設(shè)置溫度控制防護(hù)罩布置。在步驟502中鑄造模具中的切割頭具有的框架主體和至少四個(gè)開口，其中使用礦物填料和接合劑進(jìn)行鑄造。在步驟503中，在各自的四個(gè)開口中設(shè)置至少四個(gè)軸承箱套筒。根據(jù)不同的實(shí)施例，軸承箱套筒經(jīng)粘合、壓合或經(jīng)粘合和壓合。根據(jù)進(jìn)一步可選的實(shí)施方式，從板、流體管、電連接器和傳感器組成的群組中選擇的至少一個(gè)元件可在鑄造框架主體前布置在模具中。
[0092]本文描述的實(shí)施例涉及礦物鑄件制造的絲鋸裝置的結(jié)構(gòu)部分。具體來說，切割頭的框架主體、鑄錠供給系統(tǒng)的框架或切割頭和鑄錠供給系統(tǒng)(上部切割頭)的整體部件的框架主體可由礦物鑄件提供。通常，根據(jù)本文描述的實(shí)施例可由礦物鑄件提供一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)框架。由此，例如，混合結(jié)構(gòu)可與一個(gè)或多個(gè)溫度控制防護(hù)罩和軸承箱套筒組合設(shè)置。
[0093]根據(jù)本文描述的實(shí)施例，絲鋸裝置包括具有礦物鑄件制造的框架主體且具有軸承箱套筒的切割頭和溫度控制防護(hù)罩。根據(jù)不同實(shí)施方式，框架主體中可存在(例如)四個(gè)開口。由此，提供配置用于兩個(gè)絲線導(dǎo)向器圓筒的實(shí)施例?？商娲?，框架主體中可存在六個(gè)開口。由此，提供配置用于三個(gè)絲線導(dǎo)向器圓筒的實(shí)施例。然而，進(jìn)一步來說，框架主體中可存在八個(gè)開口。由此，提供配置用于四個(gè)絲線導(dǎo)向器圓筒的實(shí)施例。根據(jù)本文描述的實(shí)施例，這種框架主體可配備有具有框架的鑄錠供給系統(tǒng)。鑄錠供給系統(tǒng)的框架和切割頭的框架主體可為分離的,或所述框架和框架主體可為整體形成的。特別針對(duì)實(shí)施例,其中鑄錠供給系統(tǒng)的框架為分離的，切割頭實(shí)施方式的一個(gè)實(shí)施例可與如本文公開的鑄錠供給系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例組合。不同的鑄錠供給系統(tǒng)(例如)關(guān)于圖3、圖5、圖6A和圖6B作更詳細(xì)描述。由此，通過提供不同組合的選擇，可提供基于共用部件制造不同絲鋸裝置的模塊性。由此，除絲線導(dǎo)向器圓筒數(shù)量的改變之外或替代絲線導(dǎo)向器圓筒數(shù)量的改變，作為進(jìn)一步的實(shí)施方式，也可提供具有不同絲線導(dǎo)向器圓筒長(zhǎng)度的切割頭和/或鑄錠供給系統(tǒng)。
[0094]盡管上文針對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例，然而仍然可設(shè)計(jì)本實(shí)用新型的其他及進(jìn)一步實(shí)施例，而不脫離本實(shí)用新型的基本范圍，且本實(shí)用新型的范圍由隨附的權(quán)利要求書決定。
【權(quán)利要求】
1.一種絲鋸裝置，包含: 切割頭，所述切割頭具有框架主體和至少四個(gè)開口，所述至少四個(gè)開口經(jīng)配置用于接收一組絲線導(dǎo)向器圓筒， 至少四個(gè)軸承箱套筒，和 溫度控制防護(hù)罩布置，所述溫度控制防護(hù)罩布置具有一個(gè)或多個(gè)溫度控制防護(hù)罩， 其中，所述框架主體由礦物鑄件制造且與所述至少四個(gè)軸承箱套筒和所述一個(gè)或多個(gè)溫度控制防護(hù)罩組合， 其中，所述至少四個(gè)軸承箱套筒中的每一個(gè)設(shè)置在所述至少四個(gè)開口中的各自一個(gè)中。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述至少四個(gè)軸承箱套筒由從鋼、鑄鐵、陶瓷和碳纖維增強(qiáng)塑料組成的群組中選擇的材料制造。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述至少四個(gè)軸承箱套筒中的每一個(gè)被粘合和/或壓合在所述至少四個(gè)開口中的各自一個(gè)中。
4.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述至少四個(gè)軸承箱套筒中的每一個(gè)被粘合和/或壓合在所述至少四個(gè)開口中的各自一個(gè)中。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)溫度控制防護(hù)罩為一個(gè)或多個(gè)熱防護(hù)罩。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)溫度控制防護(hù)罩為一個(gè)或多個(gè)板，所述板被冷卻和/或加熱。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)板為流體冷卻的。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)溫度控制防護(hù)罩由從鋼、不銹鋼、銅、銅合金、鋁、鋁合金、塑料和陶瓷組成的群組中選擇的材料制造。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)溫度控制防護(hù)罩覆蓋所述框架主體的內(nèi)部部分或被鑄造進(jìn)所述框架主體中。
10.如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述裝置進(jìn)一步包含: 至少一個(gè)溫度傳感器，用于測(cè)量所述框架主體的溫度，其中所述至少一個(gè)溫度傳感器連接至控制器，其中所述控制器控制所述一個(gè)或多個(gè)溫度控制防護(hù)罩。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述控制器控制所述一個(gè)或多個(gè)溫度控制防護(hù)罩以與所述至少一個(gè)溫度傳感器一起提供封閉回路控制。
12.如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述裝置進(jìn)一步包含: 鑄錠供給系統(tǒng)，所述鑄錠供給系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)主體，其中所述鑄錠供給系統(tǒng)的所述結(jié)構(gòu)主體由礦物鑄件、鋼或鑄鐵制造。
13.如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述裝置進(jìn)一步包含: 一個(gè)或多個(gè)振動(dòng)傳感器，所述一個(gè)或多個(gè)振動(dòng)傳感器配置為監(jiān)測(cè)所述框架主體的振動(dòng)。
14.如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述裝置進(jìn)一步包含: 一個(gè)或多個(gè)振動(dòng)傳感器，所述一個(gè)或多個(gè)振動(dòng)傳感器配置為監(jiān)測(cè)所述軸承箱套筒區(qū)域中所述框架主體的振動(dòng)。
15.如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，從板、流體管、電連接器、線束管、空氣導(dǎo)管和傳感器組成的群組中選擇的至少一個(gè)元件被鑄造進(jìn)所述框架主體內(nèi)。
【文檔編號(hào)】B28D5/04GK204221987SQ201420152993
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月17日
【發(fā)明者】安德烈亞斯·施密特, 紀(jì)堯姆·麥卡, 亞歷山大·米塔茲 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料瑞士有限責(zé)任公司