[发明专利]线切割系统

说明书

相关申请

本申请根据35USC 119(e)要求于2008年7月11日提交的美国临时申请号61/079,928的权益，该申请通过引用全文结合在此。

发明背景

对于从硬脆晶体和陶瓷的块料或锭料上切割出高质量的超薄晶片的需求持续地挑战着切削机器和磨料制造商们。这些晶片传统上是使用松散金刚石磨料进行环形(圆形)锯切或多线切割(MWS)。

常规的从晶体块料上切割薄晶片的方法具有一些缺点。通过环形锯切(也称为“ID锯切”)，晶片从工件上单独地切下。尽管ID切割晶片的质量较好，但是这种一次一片的切割方法带来了较长的机器加工时间和较低的生产率。此外，能够用ID锯切来处理的工件的尺寸是有限制的。

由于这些原因和其他的原因，在电子工业中生产这些晶片时使用更多的方法是具有磨料浆料的裸线MWS。尽管MWS的切割宽度能够低至140-200微米，但是这种方法也提出了挑战。例如，松散的磨料很快会变钝并且减慢材料移除的速率，所以必须在整个加工期间小心地处理磨料浆料，以确保颗粒的锋利度和浓度一致性。使松散的磨料浆料均匀地进入较长或较深的切缝(超过400mm或16in.)中提出额外的问题。并且因为浆料经常被当作垃圾来处理，所以处置或回收增加了总的制造成本。最后，这种方法总体上实现了较慢的材料移除速率，尤其是在硬质材料的切割过程中，在该过程中松散的磨料易于磨损在硬质工件前部的相对较软的钢线。

正在越来越多地使用在单线或多线机器设置中的固着的磨料线切技术来生产晶片。虽然涂覆磨料的线材提供了超过传统方法的许多优点，但是对于切割安排和操作还是存在一种需要，这些切割安排和操作能够发挥固着磨料线技术优势的以便改进切削的质量并提供更宽范围的切削几何形状。此外对于切割机器或其部件同样继续存在一种需求，它们能够提供增大的多样性、降低的断线概率、改进的工件处理能力、增大的速度、增大的过程控制、等等。

发明概述

在许多实施方案中，本发明涉及采用了线切的切割操作。在优选实现方式中，使用固着磨料(例如，金刚石)线进行这些切割操作。在此说明的特征和技术可以被单独使用或以任何组合来使用。在本发明的某些实施方案中，作为举例，这些特征和/或技术中的一个或多个被结合在一种线切割系统或机器中。至少某些在此说明的特征和技术也可以与一种线切割系统或机器的多个实现方式之外的设备结合使用。

本发明的几个方面涉及低挠度及低扭曲应力的绕线以及线操纵。在一个实施方案中，用于固着磨料线切割操作的一个线操纵组件包括一个或多个线卷轴、线导向器以及线张紧器，其中由所述线卷轴、线导向器以及线张紧器所限定的一条走线路径是实质上平面的。在另一个实施方案中，用于固着磨料线切割操作的一个线操纵组件包括一个或多个接触元件，这些接触元件中的至少一个具有大于100毫米(mm)的线接触直径。在另一个实施方案中，一个固着磨料的线切割系统包括一个实质上平面的走线路径。在又一个实施方案中，一个固着磨料的线切割系统包括一个大直径的走线路径。

本发明的其他方面涉及多种双鼓式安排，例如单层双鼓式绕线和其他双鼓式安排。在一个实施方案中，一个固着磨料线系统包括一个单层的双鼓式绕线组件，该绕线组件具有一个第一辊以及一个第二辊。这些辊被操作性地彼此连接，其中这些辊之一连接到一台电动机上。在另一个实施方案中，一个固着线磨料系统包括一个双鼓式组件，该组件用于控制在两个鼓上的线间距。该组件具有一个第一辊以及一个第二辊，这些辊被操作性地彼此连接；该第一辊与第二辊中的至少一个被连接到一台电动机上。另一个实施方案包括一个鼓式绕线安排，其中一个双鼓系统中的每一个鼓都连接到一台伺服电动机上。在又一个实施方案中，一种用于在一个固着磨料的线切割操作中把线提供给一个切削区域的方法包括在两个鼓之间来回移动该固着磨料线，其中间距是在两个鼓中进行控制的。在另一个实施方案中，一种用于在固着磨料的线切割操作中把线提供给一个切削区域的方法包括转动一个第一辊，其中该第一辊被操作性地连接到一个第二辊上，以便在所述辊上绕线。