[实用新型]具有锯丝的卷轴

说明书

技术领域

本实用新型涉及具有锯丝的卷轴。这样的卷轴用于切割或锯割硬且脆的材料，诸如硅、石英、砷化镓、碳化硅和类似类型的材料。

背景技术

丝锯是用于切割诸如太阳能电池工业和半导体工业中所使用的硅晶片等的硬且脆的材料的机器。在丝锯中，长的(典型地超过200km，不过700km是更常见的)单个锯丝被给送到在丝锯机的给送侧的丝网内。丝网由被以螺旋的方式引导在带槽的绞盘上的一系列的环(典型地在100个与1200个环之间)形成。绞盘使整个的丝以往复运动的方式移动(例如，用于半导体晶片)或在一个方向上(例如，用于切割太阳能电池晶片)移动。

在丝网上倾倒将磨料颗粒保持在粘性载体中的磨料浆液。通常使用碳化硅或金刚石作为磨料颗粒而使用聚乙二醇(PEG)或油作为载体。工件(例如硅锭)被沉入丝网内。磨料颗粒由锯丝牵引并将工件的离开切割的材料磨蚀掉作为削屑。锯丝在该过程中也被磨蚀并因此在该给送侧需要新的锯丝的连续补给，而用过的锯丝被收集在锯机的收丝卷轴处。

为了正确的理解：丝锯是用来锯割的机器，锯丝是在这样的机器上使用的用于锯割的丝。“锯割丝”与“锯丝”相同。锯丝是优选非常细的钢丝。的确，锯丝越细，被磨蚀掉的材料越少，并且可以从同一块材料中提取更多的晶片。然而，因为丝必须能够承受锯割期间的一定工作力(典型地25N)用于维持丝绷紧并且能够在磨料上施加向下的压力，所以钢丝直径的下限受到丝的拉伸强度的限制。传统的锯丝是基本上直的并且具有平滑表面。

近年来引入了结构化锯丝。在该申请的上下文内，“结构化锯丝”是具有弯折的钢丝，在弯折之间具有直节段。即，丝的曲率将在直节段处的非常低的值与在弯折自身处的较高值之间变化。钢丝的表面是平滑的并且丝的横截面是圆的。本申请的含义上的结构化锯割丝的典型示例被描述在完全基于WO 99/28547 A1的WO 2006/067062中。两个公开都描述了设置有卷曲的钢丝，各卷曲具有节距长度和幅度，卷曲被布置在至少两个不同的平面中。

结构化锯割丝的使用造成较快的锯割、较少的能量消耗、每个晶片切割需要的较少的丝和较少的浆液使用。这大大归功于结构化造成磨料在弯折处更好的输送的事实。此外，结构化提供了在切割中的开口空间，导致更好的削屑排空。还有，非常精细的使用的磨料颗粒(碎屑)在它们通过丝的开口结构时不会阻碍锯割。见“结构化丝：从单丝实验到多晶硅晶片大规模生产”，太阳能材料&太阳能电池131(2014)58-63。

如WO 2012/069314 A1中已经公开的那样，上面的WO 99/28547 A1丝具有锯割期间一个卷曲方向可能开始胜过其他卷曲方向的缺点。这归因于如下事实—当沿着结构化锯割丝的纵向轴线观察时—丝没有圆形对称性：在矩形内形成利萨如曲线(lissajous)型的轨迹。结果是丝将找到优先方向，造成了增加的晶片的总厚度变化(TTV)、增加的深度和增加的锯痕数量。

虽然WO2012/069314 A1中建议的解决方案提供一种具有螺旋形状的结构化锯割丝，包括之间具有弯折的节段，并且其中在节段与工件之间形成间隙，已证明磨料可以被保持在该间隙中以工作，但是就生产这样的丝的效率而言存在着障碍。

本发明人因此寻求其他解决方案来克服该问题并提出了将在下文中公开的解决方案。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供具有如下锯丝的卷轴：使得锯丝更好地执行晶片锯割并获得更好的锯割的晶片特性。本实用新型的进一步的目的是提供具有将在锯割过程中给予优异的可加工性的锯丝的卷轴。

根据本实用新型的第一方面提供了一种具有锯丝的卷轴，即，本实用新型是关于与丝结合的卷轴。出于稍后将阐明的原因，不可能在一件短(例如，小于1米)的结构化锯丝上确定本实用新型的存在。

锯丝被卷绕在卷轴的芯上。卷轴将大体具有凸缘，但这不是明确的要求。

锯丝具有跟随锯丝的大体形状的纵向轴线。当被卷绕在卷轴的芯上时轴线可以显示出与直线的一些偏离。纵向轴线跟随锯丝的中心处的这种宽圆。还有当从卷轴上切割短的丝试样时，丝可以显示出有些长范围的曲率。在任何情况中，等于或大于芯直径的一半的任何曲率半径都不会妨碍识别锯丝的纵向轴线。