用于钢丝锯装置的安装板、 包括该安装板的钢丝锯装置以 及由该装置实施的钢丝锯过程 技术领域 本发明涉及用于钢丝锯装置的安装板。 本发明还涉及包括如此安装板的钢丝锯装 置， 该装置设计成锯开要被锯的至少一个物件， 该装置包括至少一层钢丝， 它们伸展在至少 两个钢丝导向柱之间， 所述钢丝层通过设置在钢丝导向柱表面上的槽固定就位， 所述钢丝 适于在抵靠在固定在至少一个支承台上的要被锯开的至少一个物件上时作往复运动或连 续运动， ， 而设置位移装置来实现要被锯开物件和所述钢丝层之间的向前的相对运动。 本发 明还涉及由如此钢丝锯装置实施的钢丝锯过程。
背景技术
钢丝锯装置和刚才列举的实施钢丝层中钢丝位移或要被锯开物件位移的这种类 型过程已经是众所周知的， 尤其是在铁素体、 石英和硅石的电子部件的业界内， 以及在光电 器件业界内， 用来获得诸如多晶硅或单晶硅的薄片材料， 或获得诸如 GaAs、 InP、 GGG 之类的 材料， 或还获得石英、 合成蓝宝石和陶瓷材料。在诸如半导体技术的工艺技术上， 所述薄片 被称为晶片。
在已知的装置中， 锯子部分包括一组至少两个平行放置的圆柱。这些圆柱被称为 钢丝导向件， 它们具有刻入到其表面内的多个槽， 多槽限定了钢丝层之间的间距， 因此限定 薄片的厚度。
要被锯开的物件称其为锭子。 锭子固定到支承台上， 该支承台垂直于钢丝层移动。 支承台移动速度定义了切割速度。 钢丝的更新及其张力控制都发生在一个被称之为钢丝管 理部分的局部内， 其位于适当的锯切部分之外。锯切借助于研磨剂来完成， 即， 固定在钢丝 上的研磨剂或呈浆料形式引入的自由研磨剂。钢丝仅起作运输的媒介。要被锯开的物件常 呈柱状的形状， 其有四边形、 准四边形或圆形的底部。
在如图 13 所示的已知钢丝锯装置中， 要被锯开的物件 110 以间接方式固定到支承 台 120 上。要被锯开的物件 110 粘结到一通常称为 “梁” 的临时板 112 上， 该临时板 112 又 粘结到一通常称为 “胶合板” 的组装板 114 上。该组装板 114 又用组装螺钉 116 固定到锭 子夹具上， 例如， 啮合在支承台 120 的导轨内的滑架 118， 并固定到该支承台 120。
临时板 112 是用后可丢弃的零件。它由玻璃或合成材料制成， 诸如热塑性材料或 热固性材料或复合材料， 在切割通过要被锯开的物件 110 之后， 锯切钢丝穿透到这些材料 内。
由玻璃制成的临时板提供了非常良好的稳定性， 并消除了所获得晶片发生翘曲的 风险。通常玻璃板以低成本制造。然而， 一旦玻璃板需要设有凹坑， 则它们就变成高成本的 产品， 这样的凹坑诸如孔和 / 或槽和 / 或通道， 因为如此的凹坑只能通过玻璃板的加工才能 获得， 这是昂贵的生产过程。
由合成材料制成的临时板具有这样的优点 ： 由于有多种制造选择， 所以可很容易 地获得板的各种设计， 但却可能有令获得的晶片发生翘曲变形的缺点。 还有， 诸如热塑性材料或热固性材料或复合材料之类由合成材料制成的板， 显示出比玻璃板高的单位价格。
组装板 114 由金属材料制成， 例如， 用钢或铝材。它被设计成可重复使用， 这样， 每 次锯切操作之后， 其表面必须加以清洁， 因为在前面的操作过程中临时板 112 已经被粘结 到表面上。
在通常的锯切过程中， 当锯切完成时， 从钢丝锯装置中取出要被锯开的物件。 它显 现为一组平行的薄片， 它们彼此分开为锯路或锯隙， 在其底部处这些薄片附连到一突耳， 突 耳是玻璃或合成材料制的临时板的部分， 钢丝层中的钢丝已经部分地穿过其中。
因为存在着诸如浆料那样的研磨剂， 所以薄片由于毛细管效应而趋于彼此粘住， 在切片过程还在进行时， 该效应就开始了， 但一旦切片过程完成时该现象尤为严重， 薄片仍 悬挂在突耳上。
然后， 从钢丝锯装置中取下全部的夹持套件， 该套件包括锭子夹具、 胶合板、 梁和 附连到突耳上锯切成薄片的块件。 这意味着， 将薄片提交给清洁操作， 该操作发生在钢丝锯 区域之外。 首先， 在作进一步清洗或冲洗之前， 将仍安装在夹持套件上的薄片浸没到一清洗 缸或冲洗缸内。清洗、 冲洗和分离该薄片的各种步骤发生在该锯切装置之外。 发明内容
本发明的目标是提供克服上述缺点的安装板、 钢丝锯装置以及钢丝锯过程。
根据第一方面， 本发明涉及用于钢丝锯装置的安装板， 其通过挤压陶瓷材料而获 得并在其一个表面上包括至少一个槽。
根据安装板的一特别的结构， 它包括至少一个延伸在两个相对侧之间的通道。
安装板其它的特征在附后的权利要求 2、 4 和 5 中限定。
根据第二方面， 本发明涉及钢丝锯装置， 其设计成锯切至少一个要被锯开的物件， 并包括伸展在至少两个钢丝导向柱之间的至少一个钢丝层， 所述钢丝层通过设置在钢丝导 向柱表面上的槽固定就位， 所述钢丝适于在抵靠在固定在至少一个支承台上的至少一个要 被锯开的物件上时作往复运动或连续运动， 设置位移装置来完成要被锯开的物件和所述钢 丝层之间的向前的相对运动， 该钢丝锯装置还包括用来将所述要被锯开的物件固定到滑架 上的固定装置， 所述滑架与所述支承台的导轨合作， 所述固定装置包括根据本发明第一方 面的安装板和锚固装置， 所述要被锯开的物件粘结到该安装板上， 而所述锚固装置用来将 所述安装板直接锚固在所述滑架上。
所述支承台是附连到钢丝锯装置的切割头内夹紧台的板。
如此装置有利地包括用于将要被锯开的物件固定到支承台上的单个安装板， 而不 是现有技术中的两个相邻板， 即， 组装板和临时板。该安装板不能反复使用， 因为锯切钢丝 通过要被锯开的物件之后， 锯切钢丝就切入到安装板内。通过使用仅一个安装板来代替原 先的两个板， 就去除了使临时板与组装板分离的操作， 这可节省时间和成本。
根据钢丝锯装置的一特殊结构， 安装板包括至少一个与用来供应流体的至少一个 装置连接的通道。
钢丝锯装置其它的特征可见附后的权利要求 7 至 11。
根据第三方面， 本发明涉及用钢丝锯切至少一个要被锯开的物件的过程， 其借助 于伸展在至少两个钢丝导向柱之间的至少一个钢丝层， 所述钢丝层通过设置在钢丝导向柱表面上的槽固定就位， 所述钢丝适于在抵靠在固定在至少一个支承台上的至少一个要被锯 开的物件上时作往复运动或连续运动， 锯切通过所述要被锯开的物件和所述钢丝层之间的 向前的相对运动来实现。 此外， 钢丝锯过程用根据本发明第二方面的钢丝锯装置来实现， 所 述钢丝锯装置具有设置有至少一个通道的安装板， 所述钢丝层中的钢丝通过要被锯开的物 件， 同时形成被锯槽分开的多个薄片。
安装板的通道可用于锯切过程的不同步骤中的不同目的。 可用来让清洗液体或冲 洗液体在安装板内循环。还可用来让冷却介质或加热介质在安装板内循环。 附图说明 阅读以下对安装板和钢丝锯装置特殊实施例的详细描述， 并参照附图， 将会更好 地理解本发明， 给出实施例仅是为了说明而决不是要加以限制， 附图中 ：
图 1 是根据本发明的钢丝锯装置的前视图 ；
图 2 示出锚固在滑架上的安装板的第一实施例， 其为通过一平行于钢丝锯而垂直 于钢丝层的平面剖切的剖视图 ；
图 3 类似于图 2， 显示安装板第二实施例的局部图 ；
图 4 类似于图 2， 显示安装板的第三实施例 ；
图 5 示出锯切操作之前的图 2 的安装板， 其为通过一平行于钢丝锯而垂直于钢丝 层的平面剖切的剖视图 ；
图 6 示出锯切操作之后的图 5 的安装板， 其为沿锯槽的横截面图 ；
图 7 示出安装板的第四实施例的第一实施方案， 其为通过图 5 平面 A-A 剖切的剖 视图 ；
图 8、 9、 10、 11 和 12 类似于图 7， 分别为安装板的第四实施例的第二、 第三、 第四、 第 五和第六实施方案 ；
图 13 已经描述过， 其示出要被锯开的物件如何通过现有技术的临时板和组装板 固定到支承台上。
具体实施方式
参照图 1， 钢丝锯装置 1 包括框架 2 和钢丝导向柱 3、 4， 这里是两个导向柱， 它们安 装在框架 2 上而使其轴线互相平行， 应该理解到， 本装置可具有两个以上的导向柱， 例如， 四个。
钢丝 6 从供应卷筒 ( 未示出 ) 取出， 然后卷绕在钢丝导向柱 3、 4 上以在锯切部分 内形成至少一个平行钢丝层 7。钢丝 6 然后回收在合适的装置 ( 未示出 ) 内， 例如接受卷筒 或回收容器。
一个或两个要被锯开的物件 10， 或者更多个物件， 诸如包括硬材料的锭子等安装 在切割头内的支承台 20 上。
由于柱 8 和电动机 9 的缘故， 支承台 20 可沿 Z 方向垂直地移位， 以使要被锯开的 物件 10 压靠在钢丝层 7 上。
钢丝导向柱 3、 4 的外围刻有多个槽， 它们限定钢丝层 7 的相邻钢丝之间的间距， 因 此， 限定锯开薄片的厚度。这些薄片通过锯槽彼此分开。在所示实施例中， 钢丝 6 被钢丝导向柱 3、 4 伸展开并还被导向和曳拉， 从而作连续 运动或往复运动。钢丝 6 较佳地由直径在 0.08 和 0.3mm 之间的弹簧钢构成， 特别是直径 在 0.1 和 0.2mm 之间， 以便锯开硬材料块或特别用于某些工业的更加特殊成分的材料块， 这 样的行业如半导体、 光电和太阳能装置、 或陶瓷的行业， 这些材料诸如硅、 陶瓷、 III-V 族和 II-VI 族元素的化合物、 GGG( 钆 - 镓石榴石 )、 蓝宝石等， 将它们锯成厚度至少约为 0.08 至 0.1mm 且至多为 8 至 15mm 的薄片， 例如， 10mm 或 12mm。研磨剂是市场产品， 可以是金刚石、 碳化硅、 氧化铝等， 它们固定在钢丝上或自由悬浮在用作为研磨颗粒运输媒介的液体中。
每个要被锯开的物件 10 借助于胶水或水泥或任何其它粘结剂， 粘结到安装在支 承台 20 上的安装板 15 的粘结面 152 上 ( 见图 2)。
现将参照图 2 描述安装板 15 如何安装到支承台 20 上。这是借助于锭子夹具来实 现的， 在所示实例中该夹具是滑架 18。为此， 滑架 18 包括侧向槽 22， 侧向槽能够与支承台 20 的滑动导轨 ( 未示出 ) 合作， 以使所述滑架 18 可安装在所述支承台 20 上。滑架 18 具 有至少两个通孔 24， 它们设计成接纳锚固螺钉 16， 如图 2 右手侧上所示。在一变体中， 螺钉 16 可具有安装在锚固槽 26 内的锥形头， 螺母可被旋入到通孔 24 中的所述螺钉上。有利地 是， 采用的滑架 18 可类似于图 13 中所示的现有技术的滑架 118。 在与粘结面 152 相对的表面 154 上， 安装板 15 具有彼此平行延伸的锚固槽 26， 当 安装板 15 借助于滑架 18 安装在支承台 20 上时， 所述延伸方向垂直于方向 Y 和 Z。这些锚 固槽 26 最好具有如图 2 左手侧上所示的梯形的剖面。或者， 锚固槽 26 具有如图 3 所示的 矩形剖面。
所述锚固槽 26 设计成与滑块 40 合作， 如图 2 右手侧上所示。滑块 40 较佳地具有 与锚固槽 26 的剖面形状互补的梯形剖面。当剖面是梯形时， 实现了一燕尾组件。滑块 40 可滑动地引入到所述锚固槽 26 内， 滑块 40 具有螺纹孔 42， 螺纹孔在其面向滑架 18 的一侧 上接纳锚固螺钉 16， 以便将滑架 18 和安装板 15 固定在一起。滑块 40 可重复使用。
锚固槽 26 在其制造过程中较佳地在安装板 15 内形成， 该制造包括挤压过程。为 此， 安装板 15 由可被挤压的材料构成。
根据本发明， 安装板 15 由诸如陶瓷材料那样硬而脆的材料制成。具体来说， 所述 陶瓷材料可以是硅酸盐陶瓷。更具体讲它可以是陶器。
这样的材料特别地有利。由该材料制造的安装板 15 实际上具有类似于现有技术 的临时板的稳定性的稳定特性， 这保证了要被锯开的物件在锯切之后所获得的薄片不翘 曲。
此外， 与玻璃相反， 该材料具有这样的优点 ： 可制造出具有诸如梯形剖面的复杂剖 面的锚固槽 26， 同时， 可用挤压工艺过程来制造安装板 15。
此外， 与用诸如热塑性材料、 热固性材料或复合材料之类的合成材料制成的现有 技术的临时板相比， 陶瓷材料制成的安装板 15 具有价格低廉的优点。而且， 陶瓷材料提供 远比所述合成材料好的稳定特性。 因此， 它呈现出能在成本有效的方式下进行制造， 更加经 济， 并因此对最终用户提供更佳的所有权成本的优点。
使用根据本发明的安装板 15， 易于将要被锯开的物件 10 固定到支承台 20， 并易于 再从支承台中取下。使用单个安装板 15 来代替现有技术中的临时板和组装板。可取消从 组装板上脱开临时板的操作以及清洗组装板的附连面的操作。
图 4 示出安装板 15 的第三实施例， 其与图 2 的第一实施例不同之处在于， 它包括 单个锚固槽 260， 该锚固槽大于图 2 的锚固槽 26， 以便覆盖基本上等同于所有这些槽所覆盖 的区域的一个区域。所述单个锚固槽 260 设计成与设置有接纳锚固螺钉 16 的螺纹孔 42 的 单个滑块 400 合作。在图 4 中， 锚固槽 260 和滑块 400 具有互补的梯形剖面， 以便实现一个 燕尾型组件。
安装板 15 的设计以这样的方式进行 ： 该板可因锚固槽 26 而显现多用途。滑块 40 可简单地适用于各种类型的滑架 18。滑块 40 容易地被引入安装板 15 的槽 26 内， 然后， 安 装板 15 通过锚固螺钉 16 固定到滑架 18。
现将参照图 5 和 6 来描述根据本发明的安装板 15 的另一实施例。根据该实施例， 安装板 15 设置有至少一个实现在安装板 15 块体内的通道 30。所述通道 30 最好在制造安 装板 15 时通过挤压工艺过程形成。
在图 5 所示的实例中， 安装板设置有六个具有圆形横截面的通道 30， 但它们也可 以不同数量存在， 并具有不同形状的横截面， 例如， 方形、 椭圆形等。通道 30 沿基本上平行 于安装板 15 的面 152、 154 的方向延伸并对齐， 这样， 当安装板 15 安装到钢丝锯装置 1 的支 承台 20 上时， 可垂直于钢丝层 7 的诸钢丝。较佳地， 通道 30 更靠近粘结面 152 而不是设计 成用于将安装板 15 锚固在滑架 18 上的表面 154， 所述粘结面 152 和所述通道 30 之间距离 用附图标记 32 表示。该距离 32 定义为粘结面 152 和最远离该粘结面 152 的通道 30 外围 之间的最短距离。较佳地， 所有通道 30 离所述粘结面距离相等。 通道 30 允许直接地清洗和 / 或冲洗薄片， 其作为钢丝锯过程的一个步骤。所述清 洗和 / 或冲洗步骤可以被后来的经典的清洗所补充， 它在钢丝锯装置之外完成。它们适于 允许清洗液体和 / 或冲洗液体循环， 这可以是从现有技术中知道的产品。冲洗液体可以简 单地是水。
根据用作为研磨剂的产品特性 ： 油、 乙二醇…， 可足以借助于冲洗液体来执行冲洗 薄片的单一操作， 或执行两种操作的顺序 ： 首先， 借助于清洗液体来清洗薄片， 其次， 借助于 冲洗液体来冲洗薄片。
图 6 示出在根据本发明的钢丝锯工艺过程中， 在实际锯切操作结束时的图 5 的安 装板 15。在通过要被锯开的物件 10 之后， 这形成了被锯槽分开的薄片， 钢丝层 7 的钢丝穿 透到安装板 15 内。支承台 20 和钢丝层 7 之间的相对运动可调整成使锯丝到达其中有清洗 或冲洗液体循环的通道 30， 并穿入到所述通道 30 内。锯丝在通道 30 内形成开口 35， 所述 开口 35 朝向新锯开的物件 10 定向。
图 6 示出安装板 15 沿锯槽的横截面， 揭示出安装板 15 已经被进入到通道 30 内的 间隙区域 33 的锯切钢丝切开。因此， 在通道 30 内循环的清洗或冲洗液体可通过开口 35 流 出而流入锯槽内。就在合适锯切操作结束时， 清洗或冲洗液体因此流出而流入从要被锯开 的物件 10 获得的诸薄片之间的间隙内， 此时所述薄片仍彼此平行地保持在突耳上。因此， 在研磨剂毛细管效应作用下， 由锯切过程获得的薄片没时间粘结在一起。
通道 30 还可在锯切过程的前阶段时使用， 以便让冷却流体在安装板 15 内循环。 一 旦钢丝层内的钢丝到达确定的锯切深度， 冷却流体就在通道 30 内循环， 对要被锯开的物件 的仍超越所述确定的锯切深度的部分提供冷却。冷却流体的循环增加了通过安装板 15 的 热通量， 因此， 降低安装板 15 和要被锯开的物件 10 之间的温度梯度。然后， 减小了要被锯
开的物件 10 内的热应力， 因此限制了所述要被锯开的物件 10 内的变形和缺陷风险。所述 确定的锯切深度取决于要被锯开的物件 10 的特性和 / 或用于锯切操作的研磨剂。在某些 情形中， 冷却剂的循环可在锯切操作开始时就开始。在其它某些情形中， 则可稍后才开始。
通道 30 还可用在锯切过程的其它阶段， 在清洗 / 冲洗仍悬挂在滑架 18 上的薄片 之后， 以便于薄片与安装板 15 的脱离。 加热流体诸如热液体、 热空气或气流， 可在安装板 15 的通道 30 内循环， 这可提高安装板 15 的温度， 具体来说， 提高安装板 15 和其上悬挂薄片的 突耳之间接口的温度。这又增加安装板 15 的粘结面 152 的温度， 有助于削弱粘结剂的粘结 效果。还有可使用酸代替加热流体， 以便削弱粘结剂的粘结效果。在晶片脱离操作过程中， 脱离开的薄片被收集在接纳容器 11 内 ( 见图 1)。
图 7、 8、 9、 10、 11 和 12 示出通过图 5 中平面 A-A 的安装板 15 的剖视图， 并示出所 述安装板 15 内四个通道 30 的结构的六个实施方式。
在图 7 中， 诸通道 30 平行， 在其端部之一处与垂直于端部延伸的集管 34 连通， 并 基本上在同一平面内。在图 8 中， 诸通道 30 平行， 在其端部的每个端部处与垂直于端部延 伸的集管 34 连通， 并基本上在同一平面内。每个集管 34 与供应导管 36 相连， 以供应所要 求的流体。
在图 9 中， 诸通道 30 平行并通向安装板 15 的一侧。在其端部之一处与供应所需 要流体的集管 38 连通。在图 10 中， 诸通道 30 平行并通向安装板 15 的相对两侧。在其端 部之每个端部处， 通道与供应所需要流体的集管 38 连通。每个集管 38 具有一个入口和四 个出口 39， 各通道 30 的各端通过这些出口 39 之一供应以要求的流体。
在图 11 中， 诸通道 30 平行。每个通道在其端部之一处与平行于它延伸的供应导 管 36 连通， 并基本上在同一平面内。在图 12 中， 诸通道 30 平行。每个通道在其端部之每 个处与平行于它延伸的供应导管 36 连通， 并基本上在同一平面内。
根据如本发明所述的实施例， 如果安装板 15 不设置有通道 30， 则安装板 15 具有 15mm 或不到 15mm 的厚度， 或如果安装板 15 设置有通道 30， 则安装板厚度为 18mm。在后一 情形中， 粘结面 152 和通道 30 之间的距离 32 较佳地小于 6mm。在各种变体中， 安装板 15 可 以厚些， 即为 20mm 或更大。
应该理解到， 本发明不局限于图中所示实施例和实施方式， 而涵盖了本技术领域 内技术人员能够实现的各种变体。
例如， 支承台 20 和钢丝层 7 之间的相对运动， 可通过移动钢丝层 7 和通过所有合 适的机械、 气动和液压装置， 同样很好地得以实现。
同样地， 代替采用一个支承台 20， 钢丝锯装置 1 可具有两个或更多个支承台， 每个 支承台固定预定数量的锭子夹具。
同样地， 安装板 15 可具有不同于图 7 至 12 中所示的通道 30 的网络， 可有不为四 个的多个通道 30， 但仍以所示方式定向。