[发明专利]采用横向超声振动辅助切割单晶硅的装置及其使用方法

说明书

本发明提出一种采用横向超声振动辅助切割单晶硅的装置及其使用方法，包括机床本体和横向超声振动单元；机床本体包括金刚石线锯单元，金刚石线锯单元包括锯丝；横向超声振动单元包括超声波发生装置、换能器、变幅杆、超声导轮、辅助导轮支架、辅助导轮和试验支架；换能器与变幅杆相连接；超声导轮安装在变幅杆的一端，并且超声导轮与锯丝相接触；变幅杆另一端与超声波发生装置连接；变幅杆与辅助导轮支架均设于试验支架上；并且变幅杆与辅助导轮支架相对设置；辅助导轮设于辅助导轮支架上，并且辅助导轮与锯丝相接触，起到辅助支撑的作用，提出一种将金刚石线锯与超声振动辅助加工相结合的采用横向超声振动辅助切割单晶硅的装置及其使用方法。

技术领域

本发明涉及单晶硅材料的切割领域，尤其涉及一种采用横向超声振动辅助切割单晶硅的装置及其使用方法。

背景技术

单晶硅材料作为最常用的半导体材料，在电子工业，航空航天等行业得到广泛应用。单晶硅属于硬脆材料；加工过程中，锯切是第一道工序，锯切表面质量的好坏直接关系到后期研磨及抛光的工作量。工业上对单晶硅等硬脆材料切割多使用线锯切割，线锯按磨料形式可分为游离磨料线锯和固结磨料线锯。金刚石线锯属于固结磨料线锯的一种，利用电镀工艺或者树脂结合的方法，将金刚石磨粒固定在金属丝上，相比于游离磨料线锯有走丝速度快、锯丝使用寿命较长、无需后期磨浆处理等优点。2000年后，出现了引入了超声振动的金刚石线锯切割工艺(按超声振动方向分为：横向超声振动和纵向超声振动)。

由于这项技术出现时间短，其中有的技术机理还不是非常明了，有必要进行相关试验研究，改善加工工艺，对于这项新技术的应用和发展有着重要的意义，同时如何将超声振动辅助加工与传统金刚石线锯切割工艺结合也是一个问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种将金刚石线锯与超声振动辅助加工相结合的采用横向超声振动辅助切割单晶硅的装置及其使用方法。

为达到上述目的，本发明提出一种采用横向超声振动辅助切割单晶硅的装置，包括机床本体和横向超声振动单元；

所述机床本体包括金刚石线锯单元，所述金刚石线锯单元包括锯丝；所述横向超声振动单元包括超声波发生装置、换能器、变幅杆、超声导轮、辅助导轮支架、辅助导轮和试验支架；所述换能器与超声波发生装置连接；所述换能器另一端与所述变幅杆相连接；所述超声导轮安装在所述变幅杆的一端，并且所述超声导轮与所述锯丝相接触；所述变幅杆与所述辅助导轮支架均设于所述试验支架上；并且所述变幅杆与所述辅助导轮支架相对设置；所述辅助导轮设于所述辅助导轮支架上，并且辅助导轮与锯丝相接触，起到辅助支撑的作用。

优选的，所述机床本体还包括机床基座、锯丝进给单元和工件回转单元；

所述锯丝进给单元设于所述机床基座上；所述金刚石线锯单元设于所述锯丝进给单元上；所述工件回转单元和所述测试单元均与所述机床基座相连接。

优选的，所述金刚石线锯单元包括第一张紧轮、第二张紧轮、第一导向轮、第二导向轮、卷丝装置和所述锯丝；所述第一张紧轮和第二张紧轮均安装在锯丝进给单元上，通过调节所述第一张紧轮与所述第二张紧轮在所述锯丝进给单元上的位置，从而调节所述第一张紧轮与所述第二张紧轮之间的间距来调节所述锯丝张紧，所述第一导向轮和所述第二导向轮安装在所述锯丝进给单元上，从而改变锯丝方向，起到导向的作用，所述卷丝装置安装在所述锯丝进给单元上，以实现卷丝，布丝的功能；所述锯丝依次绕过所述卷丝装置、第一张紧轮、第一导向轮、第二导向轮、第二张紧轮回到所述卷丝装置。

优选的，所述工件回转单元包括回转工作台以及单晶硅棒；所述单晶硅棒通过粘接蜡粘在所述回转工作台上，所述回转工作台安装在与所述机床基座相连的轴座上，通过电机带动所述回转工作台旋转实现单晶硅棒的自转，实现旋转点切割的切割方式。

优选的，所述测试单元包括锯切力测试单元和振动测试单元，所述锯切力测试单元和振动测试单元均设于所述机床基座上。