本發(fā)明涉及一種多線切割機線網(wǎng)線弓在線監(jiān)測裝置及方法，用于實現(xiàn)多線切割過程中線網(wǎng)線弓的在線監(jiān)測，屬于半導(dǎo)體硬脆材料切片加工領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

晶體材料，例如包括但不限于單晶硅、多晶硅、藍寶石等是集成電路芯片、太陽能電池片及發(fā)光二極管等重要的襯底材料，其要加工成薄片，并保證很高的尺寸和形狀精度。因為晶體材料硬度高、脆性大的特點，切片加工難度大。目前，襯底片的切片加工大部分采用多線切割機進行加工。多線切割機是一種高效率高精度的新型切割設(shè)備，簡稱線鋸，通過金屬絲的高速往復(fù)運動，把混入磨料的砂漿帶入晶錠的加工區(qū)域進行研磨，晶錠固定在線切割機的工作臺上向下進給，逐步將晶錠同時切割為數(shù)百上千片的薄片。多線切割機以其生產(chǎn)效率高、精度高在晶體材料切片加工中得到了廣泛的應(yīng)用。

在多線切割加工過程中，因為其切割參數(shù)一旦設(shè)定，整個過程不可控，一旦出現(xiàn)參數(shù)設(shè)置不合理易導(dǎo)致斷線等異常造成整個晶錠的報廢。斷線發(fā)生的一個重要因素是線切割過程中，工作臺進給速度過大或者砂漿的切割能力低，導(dǎo)致線弓過大，線承受的張力大導(dǎo)致斷線故障。線弓角度大小也是影響切割力、砂漿切割能力的一個重要因素，直接影響到切片的質(zhì)量。但是，砂漿噴管噴出的砂漿在線網(wǎng)上形成平面然后被線帶入切割區(qū)進行切割的過程中，砂漿在切割室被濺起，整個切割區(qū)的環(huán)境是十分惡劣的。而要在這樣惡劣的環(huán)境中，傳感器往往因粘上砂漿而導(dǎo)致失效。游離的磨粒多線切割缺少有效的在線線弓監(jiān)測裝置及方法，使切割過程難以有效的控制，直接影響切片質(zhì)量甚至出現(xiàn)斷線造成重大損失。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對多線切割加工過程中因為切割區(qū)環(huán)境惡劣線弓難以實時監(jiān)測影響切片質(zhì)量甚至晶錠因斷線而報廢的問題，提供了一種多線切割機線網(wǎng)線弓在線監(jiān)測裝置及方法。

實現(xiàn)本發(fā)明的目的技術(shù)方案如下：一種多線切割機線網(wǎng)線弓在線監(jiān)測裝置，其結(jié)構(gòu)特點是，包括距離傳感器；所述距離傳感器通過鎖緊螺母固定在外殼內(nèi)部；所述外殼與保護氣進氣管相連；所述距離傳感器信號收發(fā)端的探測信號對應(yīng)著運動著線網(wǎng)上形成的平面狀砂漿；所述的砂漿由砂漿噴管噴出；所述距離傳感器一端用電線連接著線弓顯示模組。

所述外殼與固定環(huán)相連，所述固定環(huán)與水平支撐桿相連；所述水平支撐桿穿過連接塊上的孔；所述連接塊連接著豎直支撐桿；所述豎直支撐桿固定在磁性固定座上；所述磁性固定座用磁力吸在線切割機本體上。

所述保護氣進氣管與線切割機保護氣源連接，其氣壓為0.1-0.16兆帕斯卡。

所述外殼上端裝有橡膠墊；所述外殼末端有探測信號經(jīng)過的孔；所述保護氣進氣管進入的保護氣體從外殼中的孔中以一定速度流出，用于防止切割區(qū)濺起的砂漿進入外殼，粘結(jié)在距離傳感器的探頭上。

所述的電線從橡膠墊的中心孔穿出，達到防止漏氣及砂漿進入的作用。

所述線網(wǎng)在導(dǎo)輪的旋轉(zhuǎn)帶動下以8-30米/秒的速度運動；所述線網(wǎng)在切割晶錠的向下作用下偏離水平位置形成一定線弓；所述切割晶錠通過膠與晶托相連；所述晶托固定到線切割機的線切工作臺上；所述線切工作臺以0.1-1毫米/分鐘的速度向下進給。

所述距離傳感器與線網(wǎng)上的形成的平面狀砂漿距離為100-400毫米；所述距離傳感器探測到線網(wǎng)偏離水平位置的大小。

所述橡膠墊與外殼、電線之間采用緊密配合。

所述連接塊可繞豎直支撐桿轉(zhuǎn)動和上下移動，采用鎖緊螺釘從側(cè)面鎖緊；所述連接塊可調(diào)節(jié)水平支撐桿的伸出的距離，采用鎖緊螺釘側(cè)面鎖緊；通過所述的水平支撐桿、豎直支撐桿、連接塊可以調(diào)整距離傳感器在線網(wǎng)中的位置。

本發(fā)明一種多線切割機線網(wǎng)線弓在線監(jiān)測裝置在線線弓監(jiān)測方法，包括如下步驟：

1）安裝工件：切割晶錠用膠粘結(jié)到晶托上，整體安裝到到線切工作臺上；

2）安裝多線切割機線網(wǎng)線弓在線監(jiān)測裝置：保證外殼的中心垂直于線網(wǎng)，距離傳感器到線網(wǎng)的距離在傳感器許可范圍內(nèi)，保護氣進氣管連接切割的保護氣源，測量外殼中心到導(dǎo)輪中心線垂直距離L，并將L值輸入到線弓顯示模組中；

3）設(shè)定參考零點：設(shè)定未開始切割時，距離傳感器到水平線網(wǎng)上的水平狀砂漿的距離為參考零點；

4）探測偏移距離：開始切割，線網(wǎng)在切割晶錠作用下，形成一個角度，距離傳感器探測線網(wǎng)上砂漿層偏移平衡位置距離D；

5）根據(jù)三角函數(shù)關(guān)系，算出線弓角度：角度θ為

（1）；

6）實時顯示角度θ值：線弓顯示模組實時顯示角度值。

本發(fā)明提供的一種多線切割機線網(wǎng)線弓在線監(jiān)測裝置及方法。通過保護氣體的引入，使飛濺的砂漿在保護氣的作用下不會進入到裝置內(nèi)部，使傳感器能適應(yīng)切割過程中惡劣的環(huán)境，從而實現(xiàn)在線線弓的監(jiān)測。如果線弓角度過大，可以及時停機調(diào)整參數(shù)防止斷線的發(fā)生；可以對整個過程中線弓進行記錄后調(diào)整切割工藝，使線弓在一個小范圍內(nèi)波動以保證切割質(zhì)量，為切割參數(shù)的合理調(diào)整提供必要的數(shù)據(jù)支持。

附圖說明

圖1是本發(fā)明裝置剖視圖；

圖2是本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)圖；

圖3是本發(fā)明裝置原理圖。

在圖中：

1-導(dǎo)輪；2-砂漿；3-砂漿噴管；4-晶托；5-線切工作臺；6-切割晶錠；7-線網(wǎng)；8-固定環(huán)；9-外殼；10-電線；11-線弓顯示模組；12-線切割機本體；13-磁性固定座；14-豎直支撐桿；15-水平支撐桿；16-連接塊；17-鎖緊螺釘；18-橡膠墊；19-距離傳感器；20-鎖緊螺母；21-膠；22-保護氣進氣管；23-探測信號。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明做詳細的描述。特別指出的是，以下實施例僅用于說明本申請，但不對本申請的范圍進行限定。此實施例為本申請的部分實施例而非全部實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本申請保護的范圍。圖1為發(fā)明裝置剖視圖，圖2為發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)圖，圖3為發(fā)明裝置線弓監(jiān)測原理圖。

一種多線切割機線網(wǎng)線弓在線監(jiān)測裝置，包括距離傳感器19；所述距離傳感器19通過鎖緊螺母20固定在外殼9內(nèi)部；所述外殼9與保護氣進氣管22相連；所述距離傳感器19信號收發(fā)端的探測信號23對應(yīng)著運動著線網(wǎng)7上形成的平面狀砂漿2；所述距離傳感器19一端用電線10連接著線弓顯示模組11。

所述外殼9與固定環(huán)8相連，所述固定環(huán)8與水平支撐桿15相連；所述水平支撐桿15穿過連接塊16上的孔；所述連接塊16連接著豎直支撐桿14；所述豎直支撐桿14與磁性固定座13；所述磁性固定座13用磁力吸在線切割機本體12上。

所述保護氣進氣管22與線切割機保護氣源連接，其氣壓為0.1-0.16兆帕斯卡。

所述外殼9上端裝有橡膠墊18；所述外殼9末端有探測信號23經(jīng)過的孔；所述保護氣進氣管22進入的保護氣體從外殼9中的孔中以一定速度流出，流出的氣體阻止飛濺的砂漿進入外殼9內(nèi)部，防止粘結(jié)在距離傳感器19上，使傳感器不能發(fā)送和接收探測信號23。

所述的電線10從橡膠墊18的中心孔穿出；所述橡膠墊18與外殼9、電線10之間采用緊密配合，防止砂漿進入和保護氣體的漏出。

所述線網(wǎng)7在導(dǎo)輪1的旋轉(zhuǎn)帶動下以8-30米/秒的速度運動，運動的線網(wǎng)7使砂漿噴管3噴出的砂漿2形成覆蓋線網(wǎng)的平面狀；所述線網(wǎng)7在切割晶錠6的向下作用下偏離水平位置形成一定線弓；所述切割晶錠6通過膠21與晶托4相連；所述晶托固定到線切割機的線切工作臺5上；所述線切工作臺5以0.1-1毫米/分鐘的速度向下進給。

所述距離傳感器19與線網(wǎng)7上的形成的平面狀砂漿2距離為100-400毫米；所述距離傳感器19能探測到線網(wǎng)7偏離水平位置的值D。

所述連接塊16可繞豎直支撐桿14轉(zhuǎn)動和上下移動，采用鎖緊螺釘17從側(cè)面鎖緊；所述連接塊16可調(diào)節(jié)水平支撐桿15的伸出的距離，采用鎖緊螺釘17側(cè)面鎖緊；所述連接塊16上的孔與水平支撐桿15和豎直支撐桿14采用間隙配合，方便調(diào)整距離傳感器19在線網(wǎng)7中的相對位置。

下面以某型多線切割機為例，結(jié)合本發(fā)明裝置及方法，介紹具體的步驟：

1）安裝工件：切割晶錠6用膠21粘結(jié)到晶托4上，整體安裝到到線切工作臺5上；

2）安裝多線切割機線網(wǎng)線弓在線監(jiān)測裝置：保證外殼9的中心垂直于線網(wǎng)7，距離傳感器19到線網(wǎng)的距離在傳感器許可范圍內(nèi)，保護氣進氣管22連接線切割機的保護氣源，測量外殼9中心到導(dǎo)輪中心線垂直距離L，L為150毫米；如圖3所示，并將值輸入到線弓顯示模組11中初始值設(shè)定中；

3）設(shè)定參考零點：設(shè)定未開始切割時，距離傳感器19到水平線網(wǎng)7上平面狀砂漿2的距離為參考零點；

4）探測偏移距離：切割開始后，線網(wǎng)7在切割晶錠6作用下，形成一個角度，距離傳感器19探測線網(wǎng)7上砂漿2形成的平面偏移平衡位置距離D，D測量距離為5毫米；

5）如圖3所示，根據(jù)公式（1），算出線弓角度θ：線網(wǎng)7角度θ為

；

6）實時顯示角度θ值：線弓顯示模組11實時顯示角度值為1.91度。

本發(fā)明一種多線切割機線網(wǎng)線弓在線監(jiān)測裝置及方法中，所述距離傳感器19可以采用超聲波距離傳感器或者激光距離傳感器；超聲波距離傳感器可以選擇型號為S18UUA，激光距離傳感器可選擇型號為LKH157；所述實施例中，多線切割機為兩個導(dǎo)輪，本發(fā)明裝置和方法同樣適用三個或四個導(dǎo)輪的多線切割機的在線線弓監(jiān)測。

上面結(jié)合了附圖對本發(fā)明的實施方式進行了詳細說明，但本發(fā)明并不限于上述實施方式，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在了解上述方案的內(nèi)容后還可以不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出種種變化。