[发明专利]带有可移除保护涂层的固定磨料锯线

说明书

技术领域

本发明涉及一种在锯割硬脆材料期间使用的固定磨料锯线。

背景技术

当前，锯割例如硅、石英、砷化镓、碳化硅、蓝宝石、磁材料或切割长度小于一至两米的任何其它昂贵材料的硬脆材料的主要技术是借助于多环单锯线。在这种锯中，通过圆形、细、高张力钢线，将包括悬浮在载体液体（通常是聚乙二醇）的磨料微粒（主要是碳化硅）的悬浮液被拖入工件的切口中。由带有凹槽的绞盘引导金属线形成彼此平行的环，因而形成金属线网。由在金属线和工件之间滚动的磨料微粒的滚压-嵌入作用来切割工件。由于在使用期间浆液成分的改变，该过程是棘手的，由于金属线和磨料都逐渐磨损并且被持续补充，其是昂贵的，由于浆液被绞盘溅到四周而显得脏乱，并且由于使用的浆液（其中在其中具有工件材料碎片和钢砂）和金属线必须以受控的方式丢弃，其具有高环境成本。

因而，该产业一直寻求方法以免除浆液制备、浆液控制和丢弃。所建议的一种方法是免除使用磨料微粒的载体液体，而将磨料微粒直接固定在金属线上。那么，仅还需要冷却液以冷却工件，并且将可能聚集在金属线上的碎屑洗净。这导致：

更好的锯割作用，因为传递了磨料微粒的整个冲量以切割工件（不再有微粒的滚动），

更纯净的副产品，因为冷却液主要包含工件碎屑，以及

更好地使用消费品，因为更好地使用磨料，而金属线的磨损少得多（由于磨料相对于金属线固定）。

这种类型的金属线称为“固定磨料锯线”。磨料微粒牢固地连接至载体金属线。通常，使用精细的金刚石微粒（通常10至50μm尺寸）作为磨料微粒。这种金属线维持其切割作用更长时间，因为金属线未被磨料磨损-磨料固定在金属线上-与松散的磨料锯割处理相反，其中金属线也磨损，正如正锯割的工件。

锯线锯割固有地导致（有时珍贵）工件材料的损失。因而，还需要持续努力以保持“锯痕损耗”（损失为锯割碎屑的工件材料量）尽可能低。当前使用的固定磨料锯线最小的外接外径（即，围绕磨料微粒的虚拟圆的最小直径）范围在用于切料和锭成形的310μm至用于切片的145μm之间。

而且，在锯线锯割中，锯线必须拉紧。随着将锯线推压工件，将纵向施加的张力转换成在切割平面内的横向力。该横向力-结合锯线的纵向移动-使得锯线切割工件。因而，在锯割期间，锯线呈弓形。张力越大，弓越小，切割越快。在实践中，张力在切片网中约为25牛顿，但是在切料和锭成形的情况下更大（>70N）。

在自由磨料切割具有几何形状续期的工件时-诸如太阳能电池晶片-可以单向地驱动锯线，即在切割期间，锯线始终在同一方向上移动。作为选择地，为了更多要求镜片参数用途-诸如用于半导体工业-可以双向地驱动该过程。在该情况下，在向前方向上从线轴在向前长度FL上拉动新锯线，随后锯割方向在向后长度BL上反向。FL大于BL。“双向锯割”有时也称为“后-前锯割”、“往复锯割”或“朝圣模式锯割”。目前，在朝圣模式中仅适用固定磨料锯线，其中向后长度BL略小于向前长度FL。因而，多次使用同一锯线长度，即具有高使用率。

该前后锯割具有一些特别问题。在向后方向期间，将锯割使用的可能受金属屑（即来自工件的碎屑）弄脏的锯线绕回在干净的锯线上距离BL。在该绕回期间，张力处于切割头部张力，即25N或者更大，而通常在生产锯线期间，线轴的缠绕力仅为2至5牛顿。这可能导致诸如将已使用的锯线“切割”进入新的锯线捆中的问题，在将已使用的锯线端部从新锯线中抽离时引起锯线的断裂。由于锯线涂覆有磨料，一些磨料微粒可以作为锯线的横向切割工具，并且在受张力和使用的相关力的情况下切割或损坏锯线。

锯线的高使用率暗示着每个周期中仅将非常少的锯线带入网中，并且在进入网中之前将其缠绕回至新锯线上多次。例如，在新长度（FL-BL）的锯线完全进入网中之前-并且不再返回放线线轴，其已经在放线线轴上再缠绕了BL/(FL-BL)次。根据所使用的朝圣模式，这易于总计达到在放线线轴上缠绕超过100、甚至200次。应当注意到，出于本发明的目的，从上消耗锯线的线轴将称为“放线线轴”（即使其暂时作为缠绕锯线、即缠绕锯线的线轴），而接收已使用的锯线的线轴称为“收线线轴”（虽然其间歇地用作为递送锯线的线轴）。