CN111844490B 多工位开方设备及其切割方法 （天通日进精密技术有限公司）

U,2017.04.05A,2018.12.21U,2020.06.19U,2015.09.09本申请公开了一种多工位开方设备及其切所述硅棒承载台具有转动机构；以及线切割装括多个切割轮以及绕于所述多个切割轮形成有一条切割线段或相互平行的两条切割线段的切面积的同时降低了硅棒开方的整体成本和风险2至少两个硅棒承载台，用于承载立式置放的单晶硅棒，线切割装置，设置在所述至少两个硅棒承载台的上方，用于在所述换槽筒沿轴向移动时在所述第一导轨或第二导轨内滑移带动所述换槽筒旋转，以迫使所述切割轮上的切割线由所述第一线槽切同时对所述多个硅棒承载台所承载的多个单晶硅棒沿其长度方向进行第一方向侧面的切割装置对所述单晶硅棒的第一方向侧面切割时的切割线与对所述单晶硅棒的第二方向侧转动驱动单元，其动力输出轴与所述转动轴相轴接，用于驱动所述3锁定控制件，用于在活动承托件抵靠于单晶硅棒的底部时将述边皮以脱离所述已切割晶硅棒以及将所述边皮转运至边可伸缩的夹持件，设于所述罩体内部；所述可伸缩的夹持件与可伸缩的夹持件，所述可伸缩的夹持件与所述弧形板之间形成硅棒承载台数量对应的至少两个切割轮组，每一个切割轮组包括一对切割轮或两对切割驱动线切割装置下降，由所述线切割装置中的一条切割线段或两条述至少两个硅棒承载台所承载的单晶硅棒沿其长度方向进行第一方向侧面的切驱动线切割装置上升，利用转动机构驱动硅棒承载台以使所述单晶硅棒转换待切割4驱动所述线切割装置下降，由所述一条切割线段或两条切割线段硅棒承载台所承载的单晶硅棒沿其长度方向进行第二方向侧面的切割。5这种硅片从提拉或浇铸的硅锭后通过多线锯切割条切割线段或两条切割线段同时对所述多个硅棒承载台所承载的多个单晶硅棒沿其长度述单晶硅棒的第一方向侧面切割时的切割线与对所述单晶硅棒的第二方向侧面切割时的6所述硅棒工作台上的硅棒承载台在装卸区和切割区之[0014]在本申请第一方面的某些实施方式中，所述多工位开方设备还包括边皮卸料装所述已开方单晶硅棒以及将所述边皮转运至边过渡轮的线槽与切割轮组中的切割轮的线槽在7[0023]在本申请第一方面的某些实施方式中，所述多工位开方设备还包括硅棒压紧装一条切割线段或两条切割线段同时对所述至少两个硅棒承载台所承载的单晶硅棒沿其长割线段同时对所述至少两个硅棒承载台所承载的单晶硅棒沿其长度方向进行第二方向侧[0030]图3显示为本申请多工位开方设备在一实施例中工作台转换机构为转动机构的示[0031]图4a显示为本申请多工位开方设备在一实施例中工作台转换机构为平移机构的[0032]图4b显示为本申请多工位开方设备在一实施例中工作台转换机构为平移机构的[0035]图7显示为本申请多工位开方设备在一实施例中的硅棒装卸装置的第一夹具的剖[0037]图9显示为本申请多工位开方设备在一实施例中的线切割装置中各切割轮组具有[0038]图10显示为本申请多工位开方设备在一实施例中的线切割装置中各切割轮组具8[0040]图12显示为本申请多工位开方设备在一实施例中的线切割装置中各切割轮组具[0041]图13显示为本申请多工位开方设备在一实施例中的自动换槽机构设置于线切割[0042]图14显示为本申请多工位开方设备在一实施例中的自动换槽机构的剖面结构示[0044]图16a至图16d显示为本申请多工位开方设备的自动换槽机构的运动过程结构示[0045]图17显示为本申请多工位开方设备在一实施例中的具有硅棒压紧装置的结构示[0049]图21显示为本申请多工位开方设备在一实施例中的边皮夹持机构的外部结构示及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，并且本申请的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求书所限定。这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非征的关系。9图1a和图1b，图1a显示为采用井字型切割方式切割后呈类长方体的待切割硅棒截面示意在现有的硅棒开方设备中，大多都是采用井字型切割方式将硅棒开方为呈类长方体(包括磨面而损耗的材料大大减小且对已经开方打磨作业的硅棒进行切片后得到的硅片表面积开方硅棒的横截面面积的同时降低硅棒开方的整体成[0059]本申请公开了一种多工位开方设备，用于对截面为圆形的单晶硅棒(本申请中也线段同时对所述多个硅棒承载台所承载的多个单晶硅棒沿其长度方向进行第一方向侧面割装置对所述单晶硅棒的第一方向侧面切割时的切割线与对所述单晶硅棒的第二方向侧切割面。在一示例性实施例中，所述转动机构210设置为位于硅棒承载台21底部的旋转转即，硅棒承载台21底部的旋转转盘受控后可作伸缩动作以带动硅棒承载台21作升降运动，载台21的承托面(该承托面为硅棒承载台的上表面用于承托待切割硅棒)上固定有缓冲垫，使得待切割硅棒被置放时缓冲垫位于硅棒承载台21述硅棒工作台22上设有工作台转换机构220，用于驱动所述硅棒工作台21作转换运动以令的两侧所对应的区域，所述切割区为在多工位开方设备上进行待切割硅棒切割作业的区台转换机构220设置为转动机构的实施例中是在多工位开方设备的一侧进行装卸料，在实际作业中，要将硅棒在切割区和装卸区进行转换，首先转动驱动单元(例如常见的驱动电用于驱动所述硅棒工作台22沿着所述平移导轨2201移动(呈如图4a和图4b中的箭头方向)位于切割区的硅棒承载台21承载的硅棒被切割同时位于一侧的装卸区的硅棒承载台21已如图4a中箭头方向)前进使得位于切割区的硅棒承载台21承载已切割的硅棒平移到另一侧台22沿着滑轨后退(呈如图4b中箭头方向)使得在另一侧已装载待切割硅棒的硅棒承载台硅棒工作台由切割区转移至装卸区的已切割硅棒转移至置物区以对已切割硅棒进行卸载。述置物区为邻设于多工位开方设备且用于放置或存储待切割硅棒和已切割硅棒的区[0074]请参阅图5至图7，图5显示为本申请多工位开方设备在一实施例中的硅棒装卸装第二夹具，所述换向载具230用于作换向运动，所述第一夹具和第二夹具配置于换向载具置物区和装卸区转换以转运夹持住已切割的硅[0075]所述换向载具230设置于底部安装结构上且可相对底部安装结构作换向运动。在造可例如为驱动转动轴转动的角度可根据置物区与装卸区之间的位置关系或者换向载具中，针对第一夹具区及第二夹具区或者上下料工位及作业工位的设置关系并非须如此苛合适范围内的任一位置，只要第一夹具区与第二夹具区之间确保不会产生不必要干扰的切割硅棒的中心就可位于第一夹持件232的夹[0078]为使得第一夹持件232中的至少两个第一夹臂2321能顺畅且稳固地夹持住不同尺第一夹臂2321(第一开合齿轮2322与第一夹臂2321可通过转轴连接)作下放动作以由松开的第一开合齿轮2322作内旋动作，第一开合齿轮2322在内旋过程中带动第一夹臂2321(第一开合齿轮2322与第一夹臂2321可通过转轴连接)作上扬动作以由夹合状态转入松开状在待切割硅棒的长度差异性对第一夹具中的第一夹持件232是否能对应夹持到待切割硅棒[0081]为减少甚至是免除上述第一夹持件232可能会无法夹持到待切割硅棒的风险，第的若干个第一夹持件232参与夹持，而位于上方的且高于待切割硅棒的那些个第一夹持件一夹具安装件231起到引导活动设置的第一夹持件232的导向作用，一种可实现的方式中，第一夹具安装件231可采用导向柱结构，第一夹臂安装座2320则采用套接于导向柱结构的向驱动机构。利用第一导向驱动机构可驱动活动式设计的第一夹持件232沿着第一夹具安前一种可选实施例，在本可选实施例中，既然第一夹具中的两个第一夹持件232均为活动构还是在两个第一夹持件232上均设置第[0086]现以在两个第一夹持件232中上方的第一夹持件232设置了第一导向驱动机构为机2326驱动第一导向丝杠2325逆向旋转，则带动上方的第一夹持件232沿着第一夹具安装而对不同规格长度的待切割硅棒101进行有效不仅可调整两个第一夹持件232之间的夹持间距来对不同规格长度的待切割硅棒101进行232通过第一导向驱动机构沿着第一夹具安装件231上下移动而调整了与下方第一夹持件住的待切割硅棒101向上运动利用的是上方的第一夹持件232与待切割硅棒101之间的摩擦力作用，第一夹持件232向上运动则利用的是待切割硅棒101与下方的第一夹持件232之间导向驱动机构的驱动下沿着第一夹具安装件231上下移动而调整与上方第一夹持件232之间的夹持间距，以及由下方的第一夹持件232在第一导向驱动机构的驱动下带动待切割硅棒101和上方的第一夹持件232一起沿着第一夹具安装件231上下移动等方式。再例如两个第一夹持件232均设置了第一导向驱动机构，则第一导向驱动机构的设置方式和驱动工作[0089]在针对活动式设置的第一夹持件232沿着第一夹具安装件231上下移动以适配于不同规格长度的待切割硅棒进行夹持的情形中，除了第一夹持件232采用活动式的结构设后续沿着第一夹具安装件231向上移动或向下移动以及移[0091]请参阅图3，如图所示，所述线切割装置设置在所述至少两个硅棒承载台21的上[0092]在一实施例中，所述切割机架24包括相对而设的两个支撑柱240和跨设于两个支个支撑柱的相对两侧设置有升降导轨242，所述安装架241上设置有匹配于所述升降导轨述升降导轨242上升和下降以进行待切割硅棒的述多个切割轮组251以一直线分布的方式设置于安装架[0097]请参阅图9，显示为本申请多工位开方设备在一实施例中的线切割装置中各切割和第四切割轮组251d，第一切割轮组251a和第二切割轮组251b之间设有第一过渡轮252a，而后绕经第一过渡轮252a对切割线进行导向后接着顺次缠绕第二切割轮组251b的一对切割轮，在第二切割轮组251b的一对切割轮上形成第二条切割线段L20，再绕经第二过渡轮的一对切割轮上形成第三条切割线段L30，最后绕经第三过渡轮252c对切割线进行导向后顺次缠绕第四切割轮组251d的一对切割轮上形成第四条切割线段L40后出线。在这种情形硅棒承载台21的转动机构210对硅棒承载台21进行旋转(每次旋转90度)以调节待切割硅棒棒进行四次单个轴切面时的切割线的交点位于待切割的过渡轮的线槽与切割轮的线槽位于同一平面内以使得多个切割轮组中位于同一侧的两示为本申请多工位开方设备在一实施例中的线切割装置中各切割轮组具有两对切割轮情有导向轮组253对切割线进行换向以将切割线从安装架241一侧的切割轮导向安装架241另一侧上的切割轮上。采用切割线从安装架的一侧起绕，切割线顺次缠绕于第一切割轮组第四切割轮组251d的一对切割轮251d′上导向安装架241另一侧上的第四切割轮组251d中L11和第八条切割线段L12为第一切割轮组的两条切割线段，第二条切割线段L21和第七条切割线段L22为第二切割轮组的两条切割线段，第三条切割线段L31和第六条切割线段L32两个平行轴切面的切割后通过硅棒承载台的转动机构对硅棒承载台进行旋转(旋转90度)收线筒255和放线筒254，所述收线筒255和放线筒254在开方作业中用于对切割线进行收为本申请多工位开方设备在一实施例中的自动换槽机构设置于线切割装置上的结构示意图；图14显示为本申请多工位开方设备在一实施例中的自动换槽机构的剖面结构示意图，述切割轮包括用于绕设切割线的第一线槽及第二线槽，所述换槽筒与所述切割轮290相联动，用于带动所述切割轮290沿其轴向移动以将所述切割线由所述一个线槽移至相邻的另及第二导轨294，所述第一导轨293与第二导轨294之间的落差对应于所述第一线槽及第二用于在所述换槽筒292沿轴向移动时在所述第一导轨293或第二导轨294内滑移带动所述换[0104]所述切割轮290包括用于绕设切割线的第一线槽和第二线槽(未给予图示)。在一[0105]所述换槽筒292与所述切割轮290相联动，用于带动所述切割轮290沿其轴向移动以将所述切割线由所述一个线槽移至相邻的另一个线槽内，所述换槽筒292包括筒本体和开设于所述筒本体上相互连通的第一导轨293和第二导轨294，所述第一导轨293与第二导轨294之间的落差对应于所述第一线槽及第二线槽之间[0106]所述定位件291可相对滑动地设置在所述第一导轨293或第二导轨294内，用于在所述换槽筒292沿轴向移动时在所述第一导轨293或第二导轨294内滑移带动所述换槽筒端通过一轴承设置于所述伸缩杆上，使得所述换槽筒292可被气缸组件推动沿其轴向移动丝杆组件伸展或回缩使得换槽筒292沿其轴向移动且同[0109]为了能够实现自动换槽，每次调整切割轮290的移动距离为第一线槽与第二线槽第二导轨294之间的落差H等于第一线槽与第二线槽之间[0110]为了便于引导定位件291由第一导轨293的第一落位端2930相对滑动至第二导轨[0111]为了进一步地方便定位件291快速的由第一落位端2930滑移至过渡端296并由过渡端296滑移至第二落位端2940，所述第一落位端2930与所述过渡端296之间具有上行段连通所述上行段297的第一通道2960，所述过渡端296具有连通所述下行段297的第二通道[0113]为了避免定位件291在过渡端296出现回滑，即定位件291不能顺利的沿着过渡端与切割轮290之间的水平距离大于第二通道2961与切割轮290之间的水平距离以使得所述定位件291由第一通道2960滑移至第二通道2961的运行状态为带有坡度的上行，使得所述所述切割轮290的顶点的投影位于上行段2[0114]所述定位件291固定连接于一固定座299上，所述固定座299连接于所述多工位切割设备的线切割装置的安装架241上，用于将定位件291设置于所述第一导轨293或第二导述换槽筒292被驱动沿其轴向移动时，所述定位件291在第一导轨293或第二导轨294内滑得所述定位件291由第一落位2930进入所述上行段297上行至所述过渡端的第一通道2960(如图16c中箭头方向)以使得所述定位件291由过渡端的第二通道2961进入下行段298下滑导轨连通于上述第二导轨且与第二导轨之间的落差对应于上述第二线槽及所述第三线槽[0119]为了便于引导定位件由上述第二导轨的第二落位端相对滑动至第三导轨的第三所述下行段由该过渡端方向至第三落位端方向道滑向过渡端的第二通道进入下行段，而由过渡端的第一通道进入上行段回到第二落位与切割轮之间的水平距离以使得所述定位件由第一通道滑移至第二通道的运行状态为带通道的同时带动所述换槽筒发生旋转以实现定位件由第二导轨至第三导轨的切换。同样，轨242相配合的滑块262，所述压紧支架260通过其滑块262与所述升降导轨242的配合可升设置于压紧支架260上并可随压紧支架260升降以释放或压紧位于切割区硅棒承载台21上一致，压紧单元261跟随压紧支架260下降并不能保证每个压紧单元261都紧压在其对应的包括气缸2611和与气缸相连的伸缩件2612，所述压块2610设置在伸缩件2612的底部(即伸缩件2612朝向位于切割区的硅棒承载台21的表面上)，所述气缸2611驱动伸缩件2612带着压块2610作升降运动以释放或压紧位于切割区硅棒承载台21上的待切割[0126]鉴于硅棒承载台21具有转动机构210，可带动位于其上的待切割硅棒进行旋转以[0127]为了更好的保护待切割硅棒，可在所述压块2610和待切割硅棒之间设置缓冲垫(未予以图示)，该缓冲垫固定于所述压块2610的压紧面(该压紧面即为所述压块的下表中，所述硅棒压紧装置26依靠自身重力搭附于用于安装线切割单元的安装架241上沿着升导轨242下降，所述硅棒压紧装置26搭附着所述安装架241也沿着所述升降导轨242下降至位于切割区的硅棒承载台21承载的待切割硅棒的顶部，其压紧单元261中的驱动结构驱动压块2610压紧所对应的待切割硅棒，而安装架241将继续被第一驱动机构驱动带着线切割单元25下降进行待切割硅棒的切割作业。为了防止硅棒压紧装置26跟随安装架241继续下降而损坏待切割硅棒，在所述硅棒压紧装置26的压紧支架260上设置有导轨锁紧单元263，所述导轨锁紧单元263用于将所述硅棒压紧装置26定位于升降导轨242上预定位置，例如，预定位置为硅棒压紧装置26中的压紧单元261位于其所对应的待切割硅棒上方0～5cm，但2610被驱动下降时能够压紧于其对应的待切割硅中的气动导轨锁紧装置包括与升降导轨242相配合的锁紧夹块以及驱动锁紧夹块动作的气压紧装置26定位于预定位置，所述硅棒压紧装置26中的压紧单元261压紧其相应的待切割割硅棒的切割作业之后，所述安装架241被第一驱动机构驱动带动线切割单元25上升至硅以使得硅棒压紧装置26继续搭附于安装架241[0130]在另一种实施方式中，所述硅棒压紧装置26架设于所述升降导轨242上并被第二驱动机构驱动沿着所述升降导轨242作升降运动，所述第二驱动机构设置为气缸组件或藉续驱动安装架241载着线切割单元25下降以完成待切割硅棒的切割，完成待切割硅棒的切结构中与硅棒接触的承载面的尺寸要大于待切割硅棒经开方切割后形成的已开方硅棒的接触的承载面的尺寸要略小于待切割硅棒经开方切割后形成的已开方硅棒的截面。这样，线切割单元中的切割线段无阻碍地对位于切割区的硅棒承载台所承载的待切割硅棒进行行开方切割后所形成的边皮。底座270设置为与硅棒承载台21的侧面相适配的平面板结构，但并不以此为限，所述底座270也可设为曲面板结构或其他异型结构，所述顶托部271设置为位于所述底座270两侧的述动力产生结构包括设于所述活动底座处的两个支脚以及分别套设于两个支脚的两个弹所述锁定控制件用于在活动承托件抵靠于待切割硅棒的底部时将活动承托件控制在锁定杆在受到待切割硅棒的压制后克服所述弹簧的弹力而向下运动直至于待切割硅棒完全置切割装置对硅棒转换装置中对应于切割区的硅棒承载台所承载的待切割硅棒进行开方切顶端凸出于所述已切割硅棒。所述边皮提升机构280包括设于所述安装架241上的顶升件正向转动带动所述顶升件2800作收缩运动及驱动所述丝杠逆向转动带动所述顶升件2800单元25被驱动随着安装架241下降以使得线切割单元25中各个切割线段所形成的切割线对安装架241带动线切割单元25和边皮提升机构280继续上升至待切割硅棒上方以备执行下可包括抵靠板和吸附元件。所述抵靠板可例如为与所述边皮的弧形表面相适配的弧形板，伸缩部件可例如为带有伸缩杆的气缸或是带有丝杠的伺服电机，以带有伸缩杆的气缸为板靠近所述边皮并在所述抵靠板与所述边皮接触后由所述吸附元件吸附住所述边皮。后应于每个切割轮组的两对切割轮的上方各设有一个边皮提升机构以将切割作业中形成的持住所述边皮的顶端并拉升所述边皮以脱离所述已开方硅棒以及将所述边皮转运至边皮[0146]在一实施例中，在所述切割机架24的相对而设的两个支撑柱240的顶端跨设有一[0147]在一实施例中，所述边皮夹持机构284可设置为与位于切割区的硅棒承载台一一夹持机构284共用一个提供至少一个方向移动的移动机所述至少一个方向移动的移动机构283为X向移动机构，所述X向移动机构包括X向导轨机构284分别位于安装座2833的左右两侧，所述X向驱动源2832可例如为X向伸缩气缸组件或X向电机。为了使得边皮夹持机构284能够平稳的在X向移动，本实施例中采用双导轨设2832驱动X向滑块2831上的安装座2833载着其上的两个边皮夹持机构284沿着X向导轨2830例如所述升降驱动结构还可为藉由电机驱动的丝杆组件，所述丝杆组件与夹持组件相连，利用电机驱动丝杆组件升降以带动夹持组件[0152]如图22所示，所述夹持件为由一气缸2845控制的活动压块2844，所述活动压块中心点下降或提升，从而使得翻转臂2846的第二连接部以支撑座2849为中心点提升或下活塞杆2848回缩从而提拉翻转臂2846的第一连接部以支撑座2849为中心点上升，翻转臂2846的第二连接部则以支撑座2849为中心点下降而带动活动压块2844靠近所述罩体2842(如图22中的箭头方向)，减小了活动压块2844与罩体2842之间的夹持空间2843以夹紧边次单轴面切割，形成一个边皮，利用一个夹持件将该边皮夹持住并再通过升降驱动结构2841和X向移动机构将所述边皮予以转送出去，再调整待切割硅棒的切割面(例如旋转90再通过升降驱动结构2841和X向移动机构将所述边皮予以转送出去，执行第三次和第四次轮组251包括两对切割轮，利用所述两对切割轮对待切割硅棒进行切割作业需要执行两次住并通过升降驱动结构2841和X向移动机构将所述两个边皮予以转送出去，再调整待切割利用两个夹持件将对应位置上形成的两个边皮夹持住并通过升降驱动结构2841和X向移动于多工位开方设备的多工位切割方法包括以下步骤：将单晶硅棒立式置放于硅棒承载台承载的单晶硅棒沿其长度方向进行第二方向侧面的切[0160]以下针对应用于前述的多工位开方设备在实施例中，进行切割作业过程进行说物区的工位上，所述第一夹具则是通过驱动换向载具转动来调棒的竖立放置状态下的高的单晶硅棒脱离于置物区的工位，实现脱离的方式可采取如下的任一种或者它们对安装基础向下移动以降落单晶硅棒。其中所述硅棒装卸装置请参阅针对图5至图7的说述至少两个硅棒承载台所承载的单晶硅棒沿其长度方向进行第一方向侧面的切构驱动切割机架中的安装架载着线切割单元沿着升降导轨下降的同时所述硅棒压紧装置割线段对其对应的已压紧的单晶硅棒沿单晶硅棒长度方向进行第一方