从至少两个基本相同的块形成多个薄片的设备及方法技术

一种用于从至少两个类似的块形成多个薄片的设备，该设备包括用于供给线丝的供线卷轴（１），上对（３ａ、３ｂ）和下对（３ｃ、３ｄ）平行间隔开的滚轮导向器和收线卷轴（４）；来自供线卷轴的线丝绕着沿滚轮导向器连续的凹槽穿过，从邻近供线卷轴至靠近收线卷轴，以形成沿滚轮导向器长度的四边连续的线丝网。线丝沿滚轮导向器间隔开，在线丝在预定点通过滚轮导向器之后，线丝围绕至少两个滑轮（５ａ、５ｂ）转移，以使线丝从所述网移去，并经由后续滚轮导向器在某一点上把线丝重新引入所述网，该某一点横向地偏离线丝离开该网的点，从而在线丝网中存在将所述网分为两个独立部分的间隙，并且在该间隙上不会出现切割作用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于砂线切割(abrasive wire sawing)的设备，以及一种砂线切割的方法。
技术介绍
多刃砂线切割技术已在商业上使用多年。当需要从昂贵且易碎的半导体或电光材料的棒材或块材切薄板或薄片时，使用该工艺。在标准工艺中，直径为150至180微米的高强度钢丝，从可包括200公里或更多钢丝的供线卷轴扯出，并在收线卷轴收线之前，在张紧状态下绕一系列马达驱动的四个钢丝导向滚轮，该高强度钢丝可涂有一层较软的材料如铜，也可以没有该涂层。各钢丝导向滚轮的表面具有一系列密集的、机加工其上的“V”形凹槽，该“V”形凹槽节距等于钢丝的直径加上所需薄片的厚度。轮的长度使得钢丝可绕它们穿过4至500次形成四边平织机或钢丝网，其中钢丝以高达每秒10米的速度绕滚轮穿过。该网可充满细碎磨料粉的悬浮液或浆体，该磨料粉如润滑和冷却介质(如石蜡油或聚乙二醇)中的粒径10微米金刚砂粉末。要切成薄片的材料以棒材的形式被粘在或固定在安装板上，并且然后被压向上下水平网并缓慢地穿过上下水平网，其中快速运动的钢丝与磨料粉浆体一起切割出穿过该材料的一系列规则的狭缝以制造出具有精确厚度和良好表面光洁度的薄片或薄板。美国专利5564409和5616065中示出了用于实施这种工艺的线锯设备的两个实例。在现有的工业设备中，所述网以一个单一连续排列的钢丝的形式存在，并且网的宽度大于将要切成薄片的材料的长度。当用于制造薄片或薄板的整个材料具有均匀且令人满意的质量时，这种设备是适当并且节省成本的。但是，情况并不总是这样的，并且在某些情形下重要的是，不宜于制造商业上的令人满意的薄片的材料(由于其化学、物理或电子性质的缺陷)的任何区域不会被锯，因为那样会将高达50％的、原本为后续的回收保留的材料转化成不可回收的锯屑。这种情形的一个实例发生在用于光伏产业的多晶硅片的加工中。在该工艺中，金属硅在坩埚内熔化并缓慢地冷却以形成晶块。然后将该晶块锯成一系列具有相同的正方形横截面的高块(tall block)，该高块随后在多刃砂线锯中被切成薄片。由于可通过铸造方法制造的硅块的高度受到技术上的限制，因此工业实践中将两个或更多的块首尾相连地固定在安装板上作为单个棒材，用来填充锯上的最大网宽。虽然这样看起来最大地利用了机器能力，但发现这样具有较大的缺点。商业上用于制造硅锭的铸造工艺导致在块的底部和顶部的几厘米内形成质量不能令人满意的材料。目前这些材料使用金刚石面的圆形的或带状的锯去掉，然后通过把这些块粘在玻璃或陶器安装板上，使它们相邻的末端稍微间隔开或有时相互粘在一起，以便于切割成薄片。这种布置意味着，所述网不仅从被切割的材料的两端延伸出来，而且覆盖所述块彼此平接或粘在一起的中间部分。不可避免的是，在这些位置的一根或多根钢丝将切割具有较高的破裂可能性的不完整的薄片或薄片。在实际的线切割过程中破碎的薄片可对整个锯切收率产生深刻的影响。破碎的薄片不仅可引起狭缝的阻塞和钢丝的断裂，而且薄片碎片也可被携带到钢丝滚轮导向器的表面，在那里它们引起精密凹槽的损坏并导致不规则的薄片厚度。用于光伏产业的高产率锯切系统中，平行排列成两行的块在同一网的表面同时切割，破碎的薄片碎片可被输送到下游的块从而引起灾难性的钢丝断裂。本专利技术涉及所述工艺的一种创新改进，其中通过向所述钢丝织机引入可调整的倾斜的滑轮组，将单个网分成两个或更多网。
技术实现思路
本专利技术提出，在所述网的中心引入两个或更多开槽滑轮，使得线丝从四个从动线丝滚轮导向器中一个出来时就被选中并绕过接下来的两个后续的滚轮，以在相对其移去位置具有某一位移的位置重新引入第四滚轮的凹槽。实际上，这样形成了由具有预设宽度的两个或更多的连续部分构成的网。凹槽滑轮可调整线位移和角位移以保证精确且无应力的网分割。本专利技术提供一种用于从至少两个类似的块形成多个薄片的设备，所述设备包括用于供给线丝的供线卷轴；在它们的表面上具有多个周向凹槽的平行间隔开的上对滚轮导向器；在它们的表面上具有多个类似的周向凹槽的平行间隔开的下对滚轮导向器，与上对滚轮导向器间隔开，该下对滚轮导向器处于与所述上对滚轮导向器的轴线限定的平面大致平行且间隔开的平面；以及收线卷轴；所述布置是这样的，来自供线卷轴的线丝可以绕着沿滚轮导向器的连续凹槽穿过，从邻近供线卷轴至邻近收线卷轴，这样形成沿滚轮导向器长度的四边连续的线丝网，有驱动线丝快速地从供线卷轴向收线卷轴运动的装置，以及移动这些块，沿大致垂直于滚轮导向器轴线的方向穿过成对的滚轮导向器之间的线丝网的装置，使得所述块在运动的线丝的作用下被切割成薄片，其中，所述滚轮导向器的布置是这样，使得在沿所述滚轮导向器的部分路径上，在预定点通过滚轮导向器之后，所述线丝转移围绕至少两个滑轮，以便把所述线丝从所述网移去，并在横向地偏离线丝离开该网的所述点的一点处，把所述线丝重新引入所述网，因而，在该线丝网中存在将所述网分为两个独立部分的间隙，并且在该间隙中不会出现切割作用。优选地，线丝从滚轮导向器移去的预定点沿滚轮导向器纵向方向可变。更优选地，具有一种设备，用来在线丝重新加入所述网之前调整线丝的横向移动距离。更优选地，把线丝从网中移去的所述至少两个滑轮中至少一个为空转轮。更优选地，将线丝从网移去的滑轮位于沿滚轮长度的中间位置。更优选地，网的各分离部分的宽度小于将要锯切的块，从而在完成锯切时，在各块至少一端留有未切割的支座。所述线可以是高强度钢，或者是高强度长链有机聚合物。在前一种情况下，有利地将浆体应用于块。本专利技术包括一种用于从至少两个类似的块形成多个薄片的方法，该方法包括以下步骤使线丝围绕两对滚轮导向器，该两对滚轮导向器在其表面上具有多个周向凹槽，并设置形成上下切割平面；驱动所述线丝围绕沿所述滚轮导向器长度的四边连续的线丝网运动；沿大致垂直于所述滚轮导向器轴线的方向，移动所述块通过所述线丝网；包括的另外步骤在所述线丝在预定点通过一个滚轮导向器之后，使线丝转移围绕至少两个滑轮，以使所述线丝从所述网移去，并在横向地偏离线丝离开该网的所述点的一点处，经由后续滚轮导向器把所述线丝重新引入所述网，因此，在该线丝网中存在将所述网分为两个独立部分的间隙，并且在该间隙中不会出现切割作用。附图说明现在将结合附图以例证的方式对现有技术的例子和本专利技术的具体实施例进行说明，其中图1示出在多晶硅片的加工过程中的三个阶段；附图2、3和4分别为现有技术设备的示意性正视图、平面图以及正交视图；和附图5、6和7分别为根据本专利技术的设备的示意性正视图、平面图以及正交视图。具体实施例方式图1中大致示出了半导体材料薄片的生产。硅锭(如图1a所示)在坩锅中铸造出，并且使它缓慢冷却，以确保适当的晶形。晶块由金刚石锯锯成一系列具有相同横截面的高块(如图1b所示)。然后由多刃线锯把这些块锯成薄片(如图1c所示)。获得的薄片可用来生产用于光伏产业的太阳能电池。图2、3和4中示出了现有技术的线锯的实例。马达驱动的四个有槽滚轮导向器设置成两对，其中一对在另一对的上面。两对垂直地间隔开。用于切断的线丝以非常小的倾斜度连续地缠绕在所述滚轮导向器周围，以形成具有上下切割平面的网。四个硅块(四个如图1b所示的块)设置成在上切割平面被切割，另外四个块设置成在下切割平面被切割。这种布置具有若干缺点。为了减轻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从至少两个类似的块形成多个薄片的设备，所述设备包括用于供给线丝的供线卷轴，在它们的表面上具有多个周向凹槽的平行间隔开的上对滚轮导向器，在它们的表面上具有类似的多个周向凹槽，并与该上对滚轮导向器间隔开，处于与所述上对滚轮导向器的轴限定出的平面基本平行且间隔开的平面中的平行间隔开的下对滚轮导向器，以及收线卷轴；所述装置是这样的以致于来自于所述供线卷轴的线丝可以绕着沿所述滚轮导向器的连续凹槽穿过，并从邻近所述供线卷轴至邻近所述收线卷轴，从而形成了沿所述滚轮导向器的长度的四边连续的线丝网，用来驱动所述线丝快速地从所述供线卷轴向所述收线卷轴运动的装置，以及用来移动所述块，沿大致垂直于该滚轮导向器轴线的方向穿过所述成对滚轮导向器之间的所述线丝网的装置，使得所述块在运动的线丝的作用下被切割成薄片，其中所述线丝沿所述滚轮导向器隔开，所述线丝在预定点穿过滚轮导向器之后，围绕至少两个滑轮转移，以把所述线丝从所述网移去，并经由后续滚轮导向器在某一点上重新把该线丝引入该网，该某一点横向地偏离该线丝离开该网的点，从而在该线丝网中存在将所述网分为两个独立部分的间隙，并且在该间隙上不会出现切割作用。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫安斯沃思呼金，
申请(专利权)人：REC斯坎沃佛股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NO[挪威]