一种多线切割机用切削液导流装置及多线切割机的制作方法

1.本实用新型涉及多线切割机技术领域，尤其是涉及一种多线切割机用切削液导流装置以及包含该导流装置的多线切割机。


背景技术：

2.多线切割是一种通过金属丝的高速往复运动，把磨料带入半导体加工区域进行研磨，将半导体等硬脆材料一次同时切割为数百片薄片的一种新型切割加工方法。目前，数控多线切割机因具有效率高，产能高，精度高等优点，已逐渐取代了传统的内圆切割，成为硅片切割加工的主要方式。
3.现有国内外多线切割机主要包括工作台夹持装置，安装在工作台夹持装置上用于固定晶棒的树脂板，两个对称布置在工作台夹持装置两侧的砂浆喷嘴组件，两个对称布置在工作台夹持装置两侧位于砂浆喷嘴组件下方的导轮，以及两个对称布置在工作台夹持装置两侧位于导轮下方的收放线轮，同侧的导轮和收放线轮之间布置有导向滑轮组，两个导轮上环绕有钢线，钢线的两端分别穿过导向滑轮组后缠绕在两个收放线轮上。切割时，通过钢线的高速往复运动，把砂浆磨料带入晶棒加工区域进行研磨，并将晶棒一次同时切割为数百片薄的晶片，即圆柱状的晶棒将随着切割深度的变化逐渐被分割开变为晶片状态。在切割晶棒过程中，高速运动的钢线会将大流量的砂浆带起，多余的砂浆会冲击晶片。在切割前期，由于切割深度小，剩余晶体面积较大，强度较大，砂浆的冲击力破坏性不强。但随着切割深度加大，晶棒大面积变为晶片(厚度为0.87mm)总体强度会减弱，砂浆的冲击力会迫使晶片震动，晶棒两端的晶片无任何保护，在震动较大的情况下会发生断裂的情况。
4.为了解决上述问题，于2020年5月19日公开的公开号为cn 210552236u的专利中公开了一种晶棒切割切削液导流工装，包括一体成型的平面导流板和弧形分流槽，安装在工作台夹持装置的两端，希望通过弧形分流槽将切割过程中多余的切削液导流出去，避免堆积在晶棒上对晶棒切片造成很大的冲击力，免裂片的发生。但在实际使用过程中，由于切割深度发生变化时砂浆的流向也会随之发生变化，而弧形分流槽的形状和尺寸是固定的，在此种情况下，大部分的砂浆无法被导流出去，仍然会对晶片造成冲击，裂片情况仍然存在。因此，急需一种能够更好的将多余的砂浆排出的多线切割机用切削液导流装置。


技术实现要素：

5.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型在于提出一种多线切割机用切削液导流装置，能够根据切割深度的变化调整接收砂浆的角度，以将多余的砂浆及时、更大程度的引流出去，减少对晶片的冲击，减少裂片的出现。
6.本实用新型还提出一种具有上述切削液导流装置的多线切割机。
7.根据本实用新型实施例的多线切割机用切削液导流装置，安装在多线切割机中工作台夹持装置两端，包括：导流板组件，所述导流板组件包括固定部和活动部，所述固定部用于与工作台夹持装置连接，所述活动部形成有用于收集多余切削液的v型引流槽，所述活
动部可绕所述固定部转动，所述引流槽角度可变；防水层，所述防水层安装在所述导流板组件的上方；传动机构，所述传动机构安装在所述固定部的底部，用于带动所述活动部动作，以改变所述引流槽的位置和角度；位置传感器，所述位置传感器用于检测多线切割机中钢线的位置；控制器，所述控制器与所述位置传感器、所述传动机构连接，所述控制器用于根据所述位置传感器的检测值控制所述传动机构工作。
8.根据本实用新型多线切割机用切削液导流装置，位置传感器可实时检测到多线切割机中钢线的所处位置，并将所检测的位置信息传送给控制器，控制器将其与预设值进行比较后，向传动机构发送信号，控制传送机构工作，从而带动活动部形成的引流槽向靠近或远离晶棒的方向移动，从而实现根据切割深度的变化调整接收砂浆的角度，以将多余的砂浆及时、更大程度的引流出去，减少对晶片的冲击，减少裂片的出现。
9.在本实用新型的一些实施例中，所述导流板组件包括依次布置的第一导流板、第二导流板和第三导流板，所述第一导流板为所述固定部，所述第二导流板和第三导流板为所述活动部，所述第二导流板的两端分别与所述第一导流板、所述第三导流板铰接；所述第一导流板水平安装在工作台夹持装置上；所述第二导流板与所述第三导流板围成的空间形成所述引流槽。
10.在本实用新型的一些实施例中，所述传动机构包括：第一电动伸缩杆，所述第一电动伸缩杆布置在所述第一导流板与所述第二导流板之间，所述第一电动伸缩杆的一端与所述第一导流板的下表面铰接，所述第一电动伸缩杆的另一端与所述第二导流板的下表面靠近所述第一导流板的一侧铰接；第二电动伸缩杆，所述第二电动伸缩杆布置在所述第二导流板与所述第三导流板之间，所述第二电动伸缩杆的一端与所述第二导流板的下表面远离所述第一导流板的一侧铰接，所述第二电动伸缩杆的另一端与所述第二导流板的上表面伸至所述第二导流板底部的位置铰接；所述第一电动伸缩杆、所述第二电动伸缩杆与所述控制器连接。
11.在本实用新型的一些实施例中，所述传动机构包括两个对称布置在所述第一导流板底部的传动组件和驱动传动组件工作的动力机构，所述传动组件包括：安装座，所述安装座安装在所述第一导流板上；直连杆，所述直连杆靠近所述安装座的端部与所述安装座铰接；第一导向杆，所述第一导向杆靠近所述安装座的端部与所述安装座铰接，所述第一导向杆远离所述安装座的端部设有主动齿轮；第二导向杆，所述第二导向杆的一端设有与所述主动齿轮相啮合的从动齿轮；曲型连杆，所述曲型连杆的一端与所述直连杆远离所述安装座的端部铰接，所述曲型连杆的中部与所述主动齿轮铰接，所述曲型连杆的另一端与所述从动齿轮铰接；所述第二导流板安装在两个所述第一导向杆上；所述第三导流板安装在两个所述第二导向杆上；所述动力机构与所述第一导向杆连接，以带动所述第一导向杆绕所述第一导向杆与所述安装座之间的铰接点转动。
12.在本实用新型的一些实施例中，所述动力机构包括：伺服电机，所述伺服电机为双向伺服电机，安装在所述第一导流板的底部；主动伞齿轮，所述主动伞齿轮安装在所述伺服电机的输出端；驱动轴，所述驱动轴的两端分别与两个所述第一导向杆连接；从动伞齿轮，所述从动伞齿轮安装在所述驱动轴上，并与所述主动伞齿轮相啮合。
13.在本实用新型的一些实施例中，所述第三导流板为弧形板。
14.在本实用新型的一些实施例中，还包括流量传感器，所述流量传感器安装在所述
导流板组件靠近晶棒的端部，用于检测切削液的流量；所述流量传感器与控制器连接。
15.根据本实用新型实施例的多线切割机，包括：切片装置，所述切片装置上设置有用于夹持晶棒的工作台夹持装置；导流装置，所述导流装置有两个，对称安装在工作台夹持装置的两侧，所述导流装置为上述多线切割机用切削液导流装置。
16.根据本实用新型实施例的多线切割机，通过设置上述切削液导流装置，可根据切割深度的变化调整接收砂浆的角度，以将多余的砂浆及时、更大程度的引流出去，减少对晶片的冲击，减少裂片的出现；有利于整个切割过程的顺利进行，提高了切割效率和切割的安全性。
17.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
18.图1是根据本实用新型一个实施例的多线切割机的示意图；
19.图2是根据本实用新型一个实施例的多线切割机用切削液导流装置的示意图；
20.图3是根据本实用新型另一个实施例的多线切割机用切削液导流装置的示意图；
21.图4是图3中去掉防水层等部件后的立体图；
22.图5是图4中采用一种动力机构去掉第一导流板后的示意图；
23.图6是图4中采用另一种动力机构去掉第一导流板后的示意图；
24.图7是根据本实用新型动力机构的结构示意图；
25.图8是本实用新型切片过程示意图。
26.附图标记：
27.多线切割机1000；
28.切削液导流装置100；
29.导流板组件10；第一导流板11；第二导流板12；第三导流板13；引流槽14；
30.防水层20；
31.传动机构30；第一电动伸缩杆31；第二电动伸缩杆32；传动组件33；安装座331；直连杆332；第一导向杆333；第二导向杆334；从动齿轮335；曲型连杆336；主动齿轮337；第一安装块338；第二安装块339；动力机构34；伺服电机341；主动伞齿轮342；驱动轴 343；从动伞齿轮344；
32.流量传感器40；
33.工作台夹持装置200；
34.树脂板300；
35.晶棒400；
36.钢线500。
具体实施方式
37.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型
的限制。
38.下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。
39.下面参考图1-图8描述根据本实用新型实施例的多线切割机用切削液导流装置100 及多线切割机1000。例如，多线切割机1000适于对圆柱形的晶棒400进行切片，参照图1 所示，多线切割机1000还包括下述的工作台夹持装置200、用于安装晶棒400的树脂板300 和用于对晶棒400进行切割的钢线500，通过对钢线500的控制，实现对晶棒400的切割。
40.参照图2至图7所示，根据本实用新型实施例的用于多线切割机的切削液导流装置100，可以包括：导流板组件10，防水层20，传动机构30，位置传感器，控制器(图中未画出)。
41.参照图2和图4所示，导流板组件10包括固定部和活动部，固定部用于与工作台夹持装置200连接，活动部形成有用于收集多余切削液的v型引流槽14，活动部可绕固定部转动，引流槽14角度可变；其中的切削液，主要指钢线500切割过程中砂浆喷嘴组件喷出的砂浆，下同；防水层20安装在整个导流板组件10的上方，以防止其上方收集的切削液漏至导流板组件10，使得收集的切削液仅从晶棒400两端的位置流出(即整个导流板组件10 的长度大于晶棒的长度，以保证引流槽14的两端伸至晶棒两端的外部)，减少切削液对切割后晶片的冲击，防水层20可采用厚度符合要求(保证防水层随导流板组件转动过程中不会破裂即可)的塑料膜，考虑到切削液中可能会对防水层产生摩擦，防水层20上还可设有耐磨层，其具体材质不做要求；传动机构30安装在导流板组件10的底部，用于带动导流板组件10动作，以改变引流槽14的位置和角度；位置传感器可安装在导流板组件10上，用于检测多线切割机中钢线500的位置，当然，位置传感器也可安装在工作台夹持装置200 上，只要其能够实现对钢线500切割位置的检测即可；控制器与位置传感器、传动机构30 连接，控制器用于根据位置传感器的检测值控制传动机构30工作。
42.根据本实用新型多线切割机用切削液导流装置，位置传感器可实时检测到多线切割机 1000中钢线500的所处位置，并将所检测的位置信息传送给控制器，控制器将其与预设值进行比较后，向传动机构30发送信号，控制传送机构30工作，从而带动活动部形成的引流槽14向靠近或远离晶棒400的方向移动，以实现对随高速运动的钢线带起多余切削液进行收集，进而减少多余切削液对晶片的冲击。
43.具体的，考虑到切割前期，切割深度小，剩余晶体面积较大，切削液冲击力的破坏性不强，故在切割前期不对切削液进行收集和引流，待切割至晶棒400中间位置以后，再进行多余切削液的收集。而从晶棒400中间位置往后继续切割的过程中，根据切削液飞溅的方向，越往末端(晶棒400与树脂板300的粘接处)越需要导流板组件10向靠近晶棒400 的方向移动，以收集更多的切削液，更好的将多余的切削液引流出去。因此，以钢线500 切割至晶棒400中间位置时位置传感器检测的值为预设值，位置传感器实时检测钢线500 的位置，并将其传送给控制器，控制器将其与预测值进行实时比较，若检测值逐渐缩小并达到预设值，则向传动机构30发送信号，控制活动部向靠近晶棒400的方向移动，以使引流槽14可更大程
度的将多余的切削液引流出去。待切割至最末端时，传动机构30停止工作，导流板组件10形成的引流槽14也停止进行角度或位置的调整。待钢线500完成切割后再向下移动的过程中，控制器可向传动机构30发送逆向转动信号，以使导流板组件10 回至初始状态。其中，导流板组件10的初始位置可根据实际需要进行安装或调整。最终，通过各个部件间的配合，能够根据切割深度的变化调整接收砂浆的角度，以将多余的砂浆及时、更大程度的收集、引流出去，减少对晶片的冲击，减少裂片的出现。
44.在本实用新型的一些实施例中，参照图2和图3所示，导流板组件10包括依次布置的第一导流板11、第二导流板12和第三导流板13，第一导流板11为固定部，所述第二导流板12和第三导流板13为活动部，第二导流板12的两端分别与第一导流板11、第三导流板13铰接；第一导流板11水平布置，安装在工作台夹持装置200上；第二导流板12与第三导流板13围成的空间形成引流槽14，传动机构30可带动第二导流板12和第三导流板 13动作，实现第二导流板12和第三导流板13位置、倾斜角度的调整，以实现引流槽14 角度和位置的调整。
45.在本实用新型的一些实施例中，参照图2所示，传动机构30可包括：第一电动伸缩杆 31和第二电动伸缩杆32，第一电动伸缩杆31布置在第一导流板11与第二导流板12之间，第一电动伸缩杆31的一端与第一导流板11的下表面铰接，第一电动伸缩杆31的另一端与第二导流板12的下表面靠近第一导流板11的一侧铰接；第二电动伸缩杆32布置在第二导流板12与第三导流板13之间，第二电动伸缩杆32的一端与第二导流板12的下表面远离第一导流板11的一侧铰接，第二电动伸缩杆32的另一端与第二导流板12的上表面伸至第二导流板12底部的位置铰接；第一电动伸缩杆31、第二电动伸缩杆32与控制器连接。控制器结合位置传感器检测到的位置信息，向第一电动伸缩杆31、第二电动伸缩杆32发送动作信号。例如，当检测位置信息显示钢线500从底部切割并达到晶棒400的中间位置时，控制器向第一电动伸缩杆31、第二电动伸缩杆32分别发送伸出、缩回的信号，控制第一电动伸缩杆31伸出，以使第二导向杆12绕第一导向杆11和第二导向杆12的铰接点向靠近晶棒400的方向(增大第二导向杆与第一导向杆之间的夹角)转动；同时，控制第二电动伸缩杆32缩回，以使第三导向杆13绕第三导向杆13和第二导向杆12的铰接点向靠近晶棒400的方向(增大第三导向杆与第二导向杆之间的夹角)转动；从而使得第二导向杆 12和第三导向杆13形成的引流槽14向靠近晶棒400的方向移动，更利于对多余切削液的收集，能更大程度的将多余的切削液引流出去。
46.在本实用新型的一些实施例中，参照图3至图7所示，传动机构30可包括两个对称布置在第一导流板11底部的传动组件33和驱动传动组件33工作的动力机构34，传动组件 33可包括：安装座331、直连杆332、第一导向杆333、第二导向杆334以及曲型连杆336。例如，安装座331安装在第一导流板11上；直连杆332靠近安装座331的端部与安装座 331铰接；第一导向杆333靠近安装座331的端部与安装座331铰接，第一导向杆333远离安装座331的端部设有主动齿轮337；第二导向杆334的一端设有与主动齿轮337相啮合的从动齿轮335；曲型连杆336的一端与直连杆332远离安装座331的端部铰接，曲型连杆336的中部与主动齿轮337铰接，曲型连杆336的另一端与从动齿轮335铰接；第二导流板12安装在两个第一导向杆333上；第三导流板13安装在两个第二导向杆334上；动力机构34与第一导向杆333连接，以带动第一导向杆333绕第一导向杆333与安装座 331之间的铰接点转动。
47.可以理解的是，在动力机构34的带动下，第一导向杆333将绕第一导向杆333与安
装座331的铰接点转动，主动齿轮337将随之转动；而从动齿轮335与主动齿轮337啮合，故从动齿轮335、第二导向杆334将与主动齿轮337一起转动，以实现对第一导向杆333 上第二导流板12、第二导向杆334上第三导流板13位置的调整。与此同时，直连杆332 及曲型连杆336的设置可对第一导向杆331和第二导向杆334之间位置的进行限定，以保证第一导向杆331和第二导向杆334之间连接的稳定性。
48.有鉴于此，当位置传感器检测到钢线500从底部切割并切至晶棒400的中间位置时，控制器向动力机构34发送信号，控制第一导向杆333向上转动，在主动齿轮337和从动齿轮335的作用下，将带动第二导向杆334向下转动，从而实现对第二导流板12和第三导流板位置和角度的调整，以使引流槽14更靠近晶棒，更利于去多余切削液的收集和引流。反之，当切割至末端结束后，控制器可再向动力机构34发送信号，控制第一导向杆333向下转动，带动第二导向杆334向上转动，实现复位。
49.在本实用新型的一些实施例中，参照图6和图7所示，动力机构34可包括：伺服电机341、主动伞齿轮342、驱动轴343和从动伞齿轮344。例如，伺服电机341为双向伺服电机，安装在第一导流板331的底部；主动伞齿轮342安装在伺服电机341的输出端；驱动轴343的两端分别与两个第一导向杆331连接；从动伞齿轮344安装在驱动轴343上，并与主动伞齿轮344相啮合。
50.可以理解的是，当伺服电机341转动时，主动伞齿轮342将随之一起转动，而安装在驱动轴343上的从动伞齿轮344与主动伞齿轮342相啮合，故从动伞齿轮344及驱动轴343 将同主动伞齿轮342一同转动，从而将带动驱动轴343两端连接的第一导向杆331同步转动，进而将带动安装在两个第一导向杆331之间的第二导流板12转动，实现对其位置和角度的调整；同时，在直连杆332、曲型连杆336的作用下，第二导向杆334也将随第一导向杆331同步转动，进而带动安装在两个第二导向杆334之间的第三导流板13转动，实现对第三导流板13位置和角度的调整；进一步的，实现了对由第二导流板12、第三导流板 13之间形成引流槽14位置和角度的调整，以使其满足切割深度发生变化时，可自行调整以满足切削液飞溅角度，更好的实现对切削液的收集，更大程度的将多余的切削液引流出去，减少其对晶片的冲击，减少破片的发生。
51.在本实用新型的一些实施例中，第三导流板13为弧形板。相较于直板，弧形板能够容纳更多的切削液，可减少因切削液过多溢出的情况，提高引流效果。
52.在本实用新型的一些实施例中，还包括流量传感器40，流量传感器40安装在导流板组件10靠近晶棒400的端部，用于检测切削液的流量；流量传感器40与控制器连接。流量传感器40的设置，可实现对切削液流量的检测，并将检测值传送给控制器。流量传感器 40与位置传感器相配合，有利于实现对不同切割深度时能收集切削液最远端处流量的检测，方便后续对转动速度、各个导流板位置的调整，以使能达到更好的状态。如对于由第一电动伸缩杆31和第二电动伸缩杆32组成的传动机构30，可根据具体的监测，调整控制器向第一电动伸缩杆31、第二电动伸缩杆32发送不同的信号，如仅向第二电动伸缩杆32发送动作信号，此时第一电动伸缩杆31不动，故第二导流板12的位置和角度不变，当第二电动伸缩杆32缩回时，第三导流板13向下转动，可接收更多的切削液。当然，也可仅向第一电动伸缩杆31发送信号，其原理类似，在此不做赘述。
53.参照图1和图8所示，根据本实用新型实施例的多线切割机1000，包括：钢线500，钢
线500上设置有用于夹持晶棒的工作台夹持装置200；导流装置，导流装置有两个，对称安装在工作台夹持装置200的两侧，导流装置为上述多线切割机用切削液导流装置100。
54.可以理解的是，在切割晶棒过程中，切削液导流装置100可根据钢线500的位置进行调整，即可根据切割深度的变化调整接收砂浆的角度，以将多余的砂浆及时、更大程度的收集、引流出去，减少对晶片的冲击，减少裂片的出现；保证整个切割过程顺利进行，避免发生晶片断裂的情况，提高了切割效率和切割的安全性。
55.根据本实用新型实施例的多线切割机1000的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
56.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
57.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
58.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
59.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
60.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
61.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。