專(zhuān)利名稱(chēng)：超聲波線(xiàn)切割方法及專(zhuān)用設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于固體材料線(xiàn)切割及多線(xiàn)切割的方法及實(shí)施該方法的專(zhuān)用設(shè)備。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的專(zhuān)用于固體材料、例如但不限于包括硅、氧化鋁等硬脆晶體材料的線(xiàn)切割及多線(xiàn)切割的方法，通常包括步驟:使用單根或多根切割線(xiàn)通過(guò)布線(xiàn)系統(tǒng)排列成包含有至少I(mǎi)條切割線(xiàn)的切割線(xiàn)或切割線(xiàn)網(wǎng)，使切割線(xiàn)做切割運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，使待切割固體材料與切割線(xiàn)或切割側(cè)切割線(xiàn)網(wǎng)接觸，通過(guò)切割線(xiàn)本身的切割作用，或由切割線(xiàn)攜帶的切割或研磨砂漿的切割作用，實(shí)現(xiàn)待切割固體材料的切割，包括晶體錠的剖方，或切片，等等。其中，切割線(xiàn)的切割運(yùn)動(dòng)包括例如單向運(yùn)動(dòng)、雙向往復(fù)運(yùn)動(dòng)、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、振動(dòng)及其復(fù)合運(yùn)動(dòng)等等。使用現(xiàn)有的線(xiàn)切割方法切割硬脆材料時(shí)，通常切割效率較低、切割精度不高，成本高，并且切割終了時(shí)被切割材料易產(chǎn)生出線(xiàn)邊緣崩邊等損傷。為此，中國(guó)專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)ZL03133682.5介紹了采用超聲波振動(dòng)裝置的超聲波線(xiàn)切割鋸，利用超聲能量輔助金剛石線(xiàn)鋸切割，實(shí)現(xiàn)了高效率、高精度、低成本的線(xiàn)鋸方法。但是，這種線(xiàn)鋸需要把超聲波變幅桿與金剛石線(xiàn)的一端固定連接，只能適用于往復(fù)走線(xiàn)的短線(xiàn)鋸切割，無(wú)法用于單向走線(xiàn)切割，也無(wú)法實(shí)現(xiàn)連續(xù)切割。中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)CN201010565214公開(kāi)了一種超聲鋸切機(jī)床，其設(shè)置有與超聲波發(fā)生裝置的變幅桿連接的振動(dòng)頭，使振動(dòng)頭與金剛石切割線(xiàn)保持壓力接觸實(shí)現(xiàn)金剛石切割線(xiàn)的超聲振動(dòng)。這種機(jī)床雖然實(shí)現(xiàn)了金剛石線(xiàn)鋸的連續(xù)切割，但是，由于振動(dòng)頭與高速運(yùn)動(dòng)的金剛石切割線(xiàn)接觸會(huì)被切割，不僅快速切割消耗振動(dòng)頭，也使金剛石線(xiàn)發(fā)生無(wú)效切割磨損，降低了線(xiàn)鋸的有效利用率，并且，由于硬性接觸中難以實(shí)現(xiàn)超聲波在多根切割線(xiàn)上的同步傳遞，只能用于單線(xiàn)切割，不能用于多線(xiàn)切割。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷和不足，本發(fā)明的目的是提供新型線(xiàn)切割方法，以更為有效、經(jīng)濟(jì)的方式，實(shí)現(xiàn)超聲波線(xiàn)切割方法；本發(fā)明的再一個(gè)目的是，提供實(shí)施該新型超聲波線(xiàn)切割方法的專(zhuān)用線(xiàn)切割設(shè)備，從而為該方法的工業(yè)化提供裝備基礎(chǔ)。為此，本發(fā)明提供了一種固體材料的線(xiàn)切割方法，包括步驟:
(1)設(shè)置包含有切割側(cè)的至少一根切割線(xiàn)或切割線(xiàn)網(wǎng):
(2)提供與至少部分切割側(cè)切割線(xiàn)接觸的液體，并在其中浸入超聲波發(fā)生裝置的超聲發(fā)射表面；
(3)使切割線(xiàn)切割待切割固體材料，并啟動(dòng)超聲波發(fā)生裝置；
其中，所述的切割側(cè)是指切割線(xiàn)或切割線(xiàn)網(wǎng)的參與切割的一側(cè)，在該側(cè)的部分位置，通常是中部，待切割固體材料與切割線(xiàn)接觸，通過(guò)切割線(xiàn)往復(fù)或單向直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)待切割材料的切割；其中，所述的液體為任意液體，但優(yōu)選有利于切割的液體，如參與切割的磨削液、懸浮砂漿、冷卻液、切屑分散液；其中，所述的液體可以是置于容液裝置例如容器或容液槽內(nèi)的液體或流動(dòng)的液體，也可以是懸空的、持續(xù)流動(dòng)、且基本上不斷流的液體流，使切割線(xiàn)或切割線(xiàn)網(wǎng)的一部分接觸或浸入所述的液體或液體流中，其中，所述的接觸包含液體的浸沒(méi)；其中，所述的超聲波發(fā)生裝置的超聲發(fā)射表面，可以是超生換能器的超聲發(fā)射表面，也可以是超聲變幅桿的超聲發(fā)射表面，或者是超聲振子的超聲發(fā)射表面，或者是超聲振板的超聲發(fā)射表面，或者是超聲聚焦透鏡的超聲發(fā)射表面。本發(fā)明中，所述的超聲波發(fā)生裝置的超聲發(fā)射表面發(fā)射的超聲波，可以通過(guò)所述的液體傳遞到同樣接觸或浸沒(méi)在所述的液體中的部分切割側(cè)切割線(xiàn)，使切割中的切割線(xiàn)發(fā)生超聲振動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)切割線(xiàn)的超聲波切割。根據(jù)本發(fā)明的方法，優(yōu)選設(shè)置所述的與液體接觸的切割線(xiàn)或切割線(xiàn)網(wǎng)部分與所述的超聲發(fā)射表面盡可能靠近，并優(yōu)選所述的超聲發(fā)射表面正對(duì)所述的切割線(xiàn)或切割線(xiàn)網(wǎng)與液體接觸的部分，這樣有利于獲得高的超聲傳遞效率。根據(jù)本發(fā)明的方法，所述的超聲發(fā)射表面在所述的液體中可以選擇任意的朝向，但優(yōu)選與切割方向一致的朝向或與切割方向相反的朝向，以獲得其所發(fā)射的縱波超聲波的振動(dòng)方向與切割方向一致的效果，提高超聲切割的效率和質(zhì)量。根據(jù)本發(fā)明的方法，所述的切割線(xiàn)的切割方向可以是從待切割物體下方向上方切害I]、也可以是從待切割物體上方向下方切割，或者從待切割物體的左側(cè)向右側(cè)切割、或者從待切割物體的右側(cè)向左側(cè)切割；其中，對(duì)于固結(jié)磨料切割線(xiàn)的情況，優(yōu)選從待切割物體的左側(cè)向右側(cè)切割、或者從待切割物體的右側(cè)向左側(cè)切割。
超聲發(fā)射表面在所述的液體中可以選擇任意的朝向，但優(yōu)選與切割方向一致的朝向或與切割方向相反的朝向，以獲得其所發(fā)射的縱波超聲波的振動(dòng)方向與切割方向一致的效果，提高超聲切割的效率和質(zhì)量。 根據(jù)本發(fā)明的方法，所述的傳遞到切割線(xiàn)的超聲波振動(dòng)方向，可以是任意方向，例如與切割方向呈任意非零值夾角的方向，但優(yōu)選與切割方向一致的振動(dòng)方向，即與切割方向呈零值夾角的方向；并最好避免與切割線(xiàn)的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)方向一致的方向。根據(jù)本發(fā)明的方法，所述的切割線(xiàn)，可以是金屬切割線(xiàn)例如鋼線(xiàn)或鍍膜、涂膜鋼線(xiàn)、鋼絞線(xiàn)，或者非金屬切割線(xiàn)例如棉線(xiàn)、尼龍線(xiàn)、碳纖維線(xiàn)、碳纖維多絞線(xiàn)，或者固結(jié)磨料切割線(xiàn)，例如金剛石磨料涂覆線(xiàn)、或者立方氮化硼磨料涂覆線(xiàn)、或者碳化硼磨料涂覆線(xiàn)，以及其他任意的適宜切割的切割線(xiàn)。其中，所述的磨料涂覆線(xiàn)，是指在基線(xiàn)表面采用電鍍、粘結(jié)、熱壓等方式涂覆、埋植、固定一些起磨削作用的磨料顆粒，例如金剛石、立方氮化硼、碳化硼磨料等超硬磨料顆粒。所述的切割線(xiàn)網(wǎng)是指由單根或多根切割線(xiàn)組成的線(xiàn)網(wǎng)。根據(jù)本發(fā)明的方法，所述的浸入了超聲發(fā)射表面和接觸部分切割側(cè)切割線(xiàn)的液體，可以是任意種類(lèi)的液體，例如水、油、醇類(lèi)、混合液體、溶液，或者含固體顆粒的混合液體，優(yōu)選高密度液體，優(yōu)選較高溫度的液體，優(yōu)選具有高濃度溶質(zhì)的溶液，并且在例如金剛石線(xiàn)切割等磨料涂覆線(xiàn)切割時(shí)，優(yōu)選作為線(xiàn)切割所用的切割液的切割冷卻液，和在例如懸浮砂漿線(xiàn)切割時(shí)，優(yōu)選作為線(xiàn)切割所用的切割液的懸浮砂漿。根據(jù)本發(fā)明的方法，所述的液體和所述的超聲發(fā)射表面可以設(shè)置在所述的切割線(xiàn)切入待切割物體的一側(cè)，與切割線(xiàn)接觸和接近，也可以設(shè)置在所述的切割線(xiàn)切出待切割物體的一側(cè)，與切割線(xiàn)接觸和接近；但優(yōu)選在切割線(xiàn)切入待切割物體的一側(cè)和切出待切割物體的一側(cè)各設(shè)置一個(gè)或一組所述的液體和所述的超聲發(fā)射表面，并且優(yōu)選設(shè)置在兩側(cè)對(duì)稱(chēng)的位置，和優(yōu)選兩側(cè)的超聲波設(shè)置成同頻、同功率、同相位或同步，和優(yōu)選所述的超聲發(fā)射表面接近切割線(xiàn)的同時(shí)遠(yuǎn)離待切割物體以避免傳遞到待切割物體和切割前沿處的切割線(xiàn)的超聲波同步。根據(jù)本發(fā)明的方法，所述的超聲波優(yōu)選半波長(zhǎng)或四分之一波長(zhǎng)的整數(shù)倍為所述的切割側(cè)切割線(xiàn)或切割線(xiàn)網(wǎng)的懸空長(zhǎng)度，或切割線(xiàn)在切入側(cè)或切出側(cè)的長(zhǎng)度。根據(jù)本發(fā)明的方法，所述的超聲波發(fā)生裝置及其設(shè)置，可以選擇使其在切割線(xiàn)上形成任意振幅的超聲波，但優(yōu)選使切割線(xiàn)形成振幅為0.1 200微米的超聲波，并進(jìn)一步優(yōu)選形成振幅為I 20微米的超聲波。較小的超聲波振幅可以提高超聲波線(xiàn)切割的精度，獲得更加光滑的切割表面，并更適合硬脆材料的切割；較大的超聲波振幅可以提高超聲波線(xiàn)切割的能力，更適合低精度要求下的快速切割。根據(jù)本發(fā)明的方法，所述的超聲波發(fā)生裝置及其設(shè)置，可以選擇使其在切割線(xiàn)上形成任意頻率的超聲波，但優(yōu)選使切割線(xiàn)形成頻率10 IOOOkHz的超聲振動(dòng)，并進(jìn)一步優(yōu)選形成頻率20 IOOkHz的超聲振動(dòng)，較高的頻率可以獲得較好的切割效率，但超聲能量傳遞衰減增加。本發(fā)明還提供了實(shí)施本發(fā)明所述的超聲波線(xiàn)切割方法的專(zhuān)用設(shè)備，其至少包含有切割線(xiàn)或切割線(xiàn)網(wǎng)的裝載及切割線(xiàn)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、使待切割固體材料保持在切割線(xiàn)附近的待切割固體材料的裝載系統(tǒng)，以及使切割線(xiàn)和待切割固體材料進(jìn)行相向移動(dòng)的移動(dòng)系統(tǒng)，還包含有超聲波發(fā)生裝置及其超聲發(fā)射表面，以及提供接觸或浸沒(méi)超聲發(fā)射表面和至少部分切割側(cè)切割線(xiàn)的液體的提供裝置，包括例如容液裝置或液體噴流裝置，其在工作時(shí)可提供液體同時(shí)接觸或浸沒(méi)所述的超聲發(fā)射表面和至少部分切割側(cè)切割線(xiàn)。本發(fā)明的方法，利用了具有良好超聲傳遞效果的液體，作為超聲傳遞媒質(zhì)，將超聲波振子或波源發(fā)生的超聲波傳遞到切割線(xiàn)上，避免了現(xiàn)有技術(shù)中采用固體的直接硬性接觸的超聲波傳遞方法導(dǎo)致的無(wú)效切割和切割線(xiàn)無(wú)效磨損，方便、低成本地實(shí)現(xiàn)了超聲波線(xiàn)切害I]，具有適用范圍廣，成本低，效率高的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明提供的實(shí)施本發(fā)明所述的超聲線(xiàn)切割方法的專(zhuān)用設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，特別適宜在現(xiàn)有任意的線(xiàn)切割設(shè)備上直接改造來(lái)獲得，為本發(fā)明的超聲波線(xiàn)切割方法的迅速工業(yè)化提供了良好范例。


附圖僅為示意圖，并不意味著具體的尺寸大小及其實(shí)際比例。
圖1為本發(fā)明的應(yīng)用于硅片鋼線(xiàn)切割的超聲多線(xiàn)切割方法示意圖，圖中箭頭左側(cè)示意切割開(kāi)始前，箭頭右側(cè)示意切割過(guò)程中。
圖2為實(shí)施本發(fā)明的超聲多線(xiàn)切割方法的用于硅片切割的一種專(zhuān)用設(shè)備示意圖。
圖3為本發(fā)明的應(yīng)用于硅片鋼線(xiàn)超聲波線(xiàn)切割的再一種線(xiàn)切割方法示意圖。
圖4為實(shí)施本發(fā)明的超聲波多線(xiàn)切割方法的用于硅片切割的再一種專(zhuān)用設(shè)備示意圖。
圖5為實(shí)施本發(fā)明的超聲波多線(xiàn)切割方法的用于硅片切割的又一種專(zhuān)用設(shè)備示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合具體實(shí)施方式
進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
本發(fā)明的超聲波線(xiàn)切割方法的一種實(shí)施方式，包括步驟: (1)設(shè)置包含有至少一個(gè)切割側(cè)的切割線(xiàn)或切割線(xiàn)網(wǎng)，將待切割物體置于切割側(cè)切割線(xiàn)或切割線(xiàn)網(wǎng)上方，并在切割側(cè)切割線(xiàn)或切割線(xiàn)網(wǎng)下方設(shè)置包含有底壁和側(cè)壁的可容納切割液的容液槽，在容液槽中設(shè)置至少一個(gè)包含有超聲發(fā)射表面的超聲波發(fā)生裝置，其中，容液槽的大小和深度優(yōu)選足以容納所述的待切割固體材料或其待切割部分的尺寸；
(2)任選將切割液噴淋在切割側(cè)切割線(xiàn)或切割線(xiàn)網(wǎng)上，其中優(yōu)選將切割液噴淋在切割側(cè)切割線(xiàn)的緊鄰待切割物體的位置；使切割線(xiàn)做切割運(yùn)動(dòng)，使待切割物體與切割側(cè)切割線(xiàn)作相向運(yùn)動(dòng)，使待切割物體從上方向下接觸和壓迫切割側(cè)切割線(xiàn)，使切割側(cè)切割線(xiàn)的一段形成向下的傾角的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)待切割固體材料的切割；同時(shí)，使切割液容納并保持在所述的位于切割側(cè)切割線(xiàn)下方的容液槽內(nèi)，使所述的切割側(cè)切割線(xiàn)或切割線(xiàn)網(wǎng)的至少部分和所述的超聲波發(fā)生裝置的超聲發(fā)射表面保持浸入在容液槽內(nèi)的切割液中；
(3)啟動(dòng)超聲波發(fā)生裝置，使超聲波通過(guò)切割液傳遞到浸沒(méi)在切割液中的切割線(xiàn)上，形成切割線(xiàn)的超聲波振動(dòng)；任選在容液槽外設(shè)置緊鄰容液槽的溢流槽以承接容液槽溢出的切割液；任選設(shè)置攪拌裝置以攪拌容液槽內(nèi)的切割液使之保持運(yùn)動(dòng)；任選設(shè)置冷卻裝置冷卻容液槽或溢流槽內(nèi)的切割液；任選設(shè)置泵裝置將容液槽或溢流槽內(nèi)的切割液泵至切割線(xiàn)網(wǎng)上方，噴淋到切割線(xiàn)網(wǎng)或切割前沿；使所述的待切割物體與切割側(cè)切割線(xiàn)或切割線(xiàn)網(wǎng)持續(xù)相向運(yùn)動(dòng)直至切割完成。其中，所述的待切割物體，包括任意材料的固體物體，例如，晶體材料、非晶體材料，金屬或合金材料、陶瓷材料，硬脆材料、強(qiáng)韌材料，等等，優(yōu)選晶體硅和晶體氧化鋁(藍(lán)寶石、白寶石、紅寶石，等等)；所述的切割線(xiàn)網(wǎng)是由單根或多根切割線(xiàn)通過(guò)多線(xiàn)切割裝置的布線(xiàn)系統(tǒng)排列成的包含有至少2條切割線(xiàn)的線(xiàn)網(wǎng)，切割線(xiàn)、切割線(xiàn)網(wǎng)與待切割固體相接觸的一側(cè)為切割側(cè)；所述的切割線(xiàn)的切割運(yùn)動(dòng)，包括沿切割路徑的單向走線(xiàn)、雙向往復(fù)走線(xiàn)、旋轉(zhuǎn)、震動(dòng)，或這幾種運(yùn)動(dòng)方式的任意復(fù)合運(yùn)動(dòng)；其中單向走線(xiàn)時(shí)，優(yōu)選在待切割物體的進(jìn)線(xiàn)側(cè)將切割液噴淋在容液槽內(nèi)上方的切割線(xiàn)上，和優(yōu)選在待切割物體的出線(xiàn)側(cè)將切割液噴淋在容液槽外上方的切割線(xiàn)上；所述的待切割物體的切割前沿，包括待切割物體上與切割線(xiàn)或切割線(xiàn)攜帶的起切割作用的切割砂漿直接接觸并被切割著或磨削著的表面；所述的切割液，包括、但不限于與噴淋到切割線(xiàn)上的同質(zhì)的單一或混合液體，例如冷卻液、懸浮砂漿液、研磨液、拋光液、酸性或堿性的化學(xué)腐蝕液，等等。其中，所述的任選設(shè)置的溢流槽，用來(lái)收集從容液槽溢出的切割液，可由槽形的容腔或類(lèi)似裝置置于容液槽下方構(gòu)成，或與容液槽以套疊方式連成一體。其緊鄰容液槽的設(shè)計(jì)，可使切割液在反復(fù)收集、泵吸、噴淋循環(huán)中最大限度地降低克服重力勢(shì)能所需的功耗。其中，所述的任選設(shè)置的攪拌裝置，包括在容液槽外部和/或內(nèi)部設(shè)置的機(jī)械、電磁、震動(dòng)、聲波例如超聲或者次聲攪拌裝置，能提供促使容液槽內(nèi)的液體運(yùn)動(dòng)的能量，以實(shí)現(xiàn)切割液的持續(xù)充分混合、避免嚴(yán)重的分層或沉淀。其中，所述的任選設(shè)置的冷卻裝置，用以保持容液槽或溢流槽內(nèi)的切割液處于適宜冷卻或切割的溫度。其中，所述的設(shè)置在切割液中的超聲波發(fā)生裝置，包括一個(gè)或多個(gè)超聲波換能器、或者超聲波變幅桿、或者超聲波振子或超聲波振板，具有超聲發(fā)射表面，其中，超聲波換能器是指未連接變幅桿、直接在超聲發(fā)射表面發(fā)射超聲波的電聲器件，其發(fā)射表面的振幅通常較小，在10微米以?xún)?nèi)；而變幅桿可將超聲波換能器的振幅改變到需要的大小，包括圓錐形變幅桿、指數(shù)錐形變幅桿、階梯形變幅桿或復(fù)合型變幅桿；將換能器與變幅桿連接，構(gòu)成超聲波振子；將至少一個(gè)換能器與板狀變幅桿連接，或者將超聲波振子與振動(dòng)板連接，可構(gòu)成超聲波振板。根據(jù)本發(fā)明的方法，所述的超聲波發(fā)生裝置可以設(shè)置在容液槽內(nèi)的任意位置，但優(yōu)選靠近切割線(xiàn)，并優(yōu)選使超聲發(fā)射表面即超聲振動(dòng)面朝向切割線(xiàn)，以最大限度地提高傳遞到切割線(xiàn)的超聲能量；根據(jù)本發(fā)明的方法，所述的超聲波發(fā)生裝置可以設(shè)置在正對(duì)切割前沿的切割線(xiàn)部分的位置，或者靠近切割線(xiàn)的切入待切割物體的一側(cè)，但優(yōu)選設(shè)置在靠近切割線(xiàn)的切出待切割物體的一側(cè)；根據(jù)本發(fā)明的方法，優(yōu)選設(shè)置至少一對(duì)成對(duì)的超聲波發(fā)生裝置，對(duì)稱(chēng)地分別設(shè)置在靠近切割線(xiàn)的切入待切割物體一側(cè)和切出待切割物體一側(cè)；根據(jù)本發(fā)明的方法，所述的超聲波發(fā)生裝置可以設(shè)置在切割線(xiàn)的下方，并使超聲發(fā)射表面朝上設(shè)置，但優(yōu)選設(shè)置在切割線(xiàn)的上方，并使超聲發(fā)射表面朝下設(shè)置。根據(jù)本發(fā)明的方法，所述的超聲波發(fā)生裝置優(yōu)選具有狹長(zhǎng)的超聲發(fā)射表面，并優(yōu)選設(shè)置成其長(zhǎng)度方向與切割線(xiàn)的走向垂直，置于切割線(xiàn)網(wǎng)一側(cè)緊鄰切割線(xiàn)網(wǎng)，這樣能使超聲能量最大限度地傳遞到切割線(xiàn)上。根據(jù)本發(fā)明的方法，所述的超聲波發(fā)生裝置優(yōu)選還具有超聲波聚焦裝置，并設(shè)置成超聲波焦點(diǎn)落在切割線(xiàn)或切割線(xiàn)網(wǎng)上，或使切割線(xiàn)、切割線(xiàn)網(wǎng)落在聚焦深度的空間范圍內(nèi)。這樣能使切割線(xiàn)獲得較大份額的超聲能量。根據(jù)本發(fā)明的方法，可以使待切割物體的底部或者切割前沿的水平位置高于、等于或者低于所述的容液槽的側(cè)壁上緣，從而使容液槽內(nèi)的切割液能夠浸沒(méi)部分、全部已切割部分和切割前沿，以及切割前沿以上的部分，但優(yōu)選低于所述的容液槽的側(cè)壁上緣，這時(shí)，即使在切割液未注滿(mǎn)容液槽的情況下，依然可以完全浸沒(méi)所述的切割前沿。根據(jù)本發(fā)明的方法，可以至少在切割的部分時(shí)間段，例如，切割開(kāi)始時(shí)，切割中途任意時(shí)段，切割結(jié)束前，或者切割全程，使切割線(xiàn)與位于其下方的所述的容液槽的側(cè)壁上緣保持不接觸。這樣可以避免切割線(xiàn)對(duì)容液槽側(cè)壁上緣的切割，保持容液槽的完整。根據(jù)本發(fā)明的方法，可以至少在切割的部分時(shí)間段，例如，切割開(kāi)始時(shí)，切割中途任意時(shí)段，切割結(jié)束時(shí)，或者切割全程，使切割線(xiàn)網(wǎng)與位于其下方的所述的容液槽的側(cè)壁上緣保持接觸。這樣可以最大限度地利用容液槽的深度，使注滿(mǎn)容液槽的切割液最大高度地浸沒(méi)待切割固體，并降低切割線(xiàn)位置的控制難度，和減少切割線(xiàn)的不利振動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明的方法，在所述的容液槽的側(cè)壁上緣還可以含有預(yù)先設(shè)置或由線(xiàn)網(wǎng)切割形成的線(xiàn)槽，使切割線(xiàn)在切割時(shí)穿過(guò)所述的線(xiàn)槽，這樣可以最大限度地降低線(xiàn)震(例如低頻振動(dòng))，降低切片時(shí)片的厚度差異。根據(jù)本發(fā)明的方法，還可以將所述的切割側(cè)切割線(xiàn)網(wǎng)、待切割固體材料、容納切割液的容液槽三者中至少一個(gè)呈傾斜設(shè)置，優(yōu)選至少將容液槽傾斜設(shè)置，進(jìn)一步優(yōu)選將待切割固體材料和容液槽同時(shí)傾斜設(shè)置，例如將待切割固體材料的切割線(xiàn)出線(xiàn)側(cè)和對(duì)應(yīng)的容液槽側(cè)向下傾斜，這樣可使切割液從容液槽水平位置較低的側(cè)壁上緣自然流出容液槽，實(shí)現(xiàn)切割液的流動(dòng)及更新。根據(jù)本發(fā)明的方法，所述的切割線(xiàn)，可以是鋼線(xiàn)或鍍膜、涂膜鋼線(xiàn)，或者金剛石磨料涂覆線(xiàn)(即固結(jié)磨料金剛石鋸線(xiàn))、或者立方氮化硼磨料涂覆線(xiàn)、或者碳化硼磨料涂覆線(xiàn)。其中，所述的磨料涂覆線(xiàn)，是指在基線(xiàn)表面采用電鍍、粘結(jié)、熱壓等方式涂覆、埋植一些起磨削作用的磨料顆粒，例如金剛石、立方氮化硼、碳化硼磨料等超硬磨料顆粒。根據(jù)本發(fā)明的方法，所述的切割液可以是任選自懸浮砂漿切割液、研磨液、拋光液、冷卻液、化學(xué)腐蝕液之一的液體，包括混合物液體，其中，各種切割液在起到冷卻待切割固體材料及其切割前沿、帶走切屑的作用外，懸浮砂漿切割液主要起到對(duì)待切割固體材料的切割作用，研磨液起到對(duì)待切割固體材料切割前沿及其附近的表面的研磨作用，拋光液起到對(duì)待切割固體材料切割前沿及其附近的表面的拋光作用，冷卻液起到對(duì)待切割固體材料切割前沿及其附近的表面的浸潤(rùn)冷卻作用，化學(xué)腐蝕液起到對(duì)待切割固體材料切割前沿及其附近表面的腐蝕作用或修飾作用，以提高切割效率，改善切割表面。本發(fā)明還提供了實(shí)施本發(fā)明所述的線(xiàn)切割或多線(xiàn)切割方法的上述實(shí)施方案的專(zhuān)用設(shè)備，其至少包含有切割線(xiàn)或切割線(xiàn)網(wǎng)的裝載及切割線(xiàn)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、使待切割固體材料保持在切割線(xiàn)網(wǎng)上方和向切割線(xiàn)網(wǎng)移動(dòng)的待切割固體材料的裝載及其移動(dòng)系統(tǒng)，還包含有設(shè)置在緊鄰切割側(cè)切割線(xiàn)網(wǎng)下方的容液槽，及其裝載系統(tǒng)，例如支撐或懸掛裝置，和設(shè)置在容液槽內(nèi)的超聲波發(fā)生裝置，即包含有超聲發(fā)射表面的超聲波換能器、超聲振子、超聲振板或超聲變幅桿，容液槽用以容納切割液，使切割液在切割中至少浸沒(méi)部分穿過(guò)切割線(xiàn)網(wǎng)的固體材料已切割部分。其中，所述的容液槽的大小和深度優(yōu)選足以容納所述的待切割固體材料或其待切割部分的尺寸，其由側(cè)壁和底壁構(gòu)成，可以容納和至少保持部分切割液，其可以采用任意的合適材料制成，并優(yōu)選具有規(guī)則的外形，和任選設(shè)置的有限度溢流或漏流的孔、縫、槽；容液槽裝載系統(tǒng)可以是支撐系統(tǒng)，或者懸掛系統(tǒng)，或兩者的結(jié)合，將容液槽支撐或懸掛在所述的位置，或者需要時(shí)使容液槽移動(dòng)，例如跟隨切割側(cè)切割線(xiàn)網(wǎng)或待切割固體材料的移動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明的上述線(xiàn)切割或多線(xiàn)切割方法的專(zhuān)用設(shè)備，還任選包含有在容液槽外設(shè)置的緊鄰容液槽的溢流槽以承接容液槽溢出的切割液。所述的溢流槽收集從容液槽側(cè)壁上緣溢出的切割液并暫時(shí)容納存儲(chǔ)。根據(jù)本發(fā)明的上述線(xiàn)切割或多線(xiàn)切割方法的專(zhuān)用設(shè)備，還任選包含有攪拌所述緊鄰線(xiàn)網(wǎng)下方的容液槽內(nèi)切割液的攪拌裝置。其中，所述的攪拌裝置，包括設(shè)置在容液槽外部或內(nèi)部的機(jī)械、電磁、聲波例如超聲或者兆聲或者次聲攪拌裝置，能提供使容液槽內(nèi)的液體運(yùn)動(dòng)的能量，以實(shí)現(xiàn)切割液的持續(xù)充分混合。根據(jù)本發(fā)明的上述線(xiàn)切割或多線(xiàn)切割方法的專(zhuān)用設(shè)備，還任選設(shè)置冷卻裝置用以冷卻容液槽或溢流槽內(nèi)的切割液使之保持在需要的溫度，其中，優(yōu)選冷卻裝置設(shè)置在容液槽或溢流槽側(cè)壁或底壁，并優(yōu)選將容液槽或溢流槽的壁，例如側(cè)壁或底壁作為冷卻裝置的熱交換面。根據(jù)本發(fā)明的上述線(xiàn)切割或多線(xiàn)切割方法的專(zhuān)用設(shè)備，還任選設(shè)置泵裝置用以將容液槽或溢流槽內(nèi)的切割液泵至高位后噴淋在切割線(xiàn)網(wǎng)或切割前沿。采用本發(fā)明方法和專(zhuān)用設(shè)備作固體材料的線(xiàn)切割或多線(xiàn)切割，無(wú)論是例如剖方或切片切割，包含切割前沿或接近切割前沿的部分待切割固體材料始終浸沒(méi)在切割液中，可以極大地提高對(duì)待切割固體材料的降溫效果，極大提高切割前沿處切屑的分散和帶走效果，極大提高例如采用鋼線(xiàn)懸浮砂漿切割時(shí)切割線(xiàn)的帶砂能力和切割砂漿沿切割路徑全程的分布均勻性，從而顯著提高切割效率，提高切割質(zhì)量；同時(shí)，超聲波發(fā)生裝置產(chǎn)生的超聲波通過(guò)切割液媒質(zhì)傳遞到切割線(xiàn)上，使切割線(xiàn)形成超聲振動(dòng)，極大地提高了切割效率和切割精度；由于容液槽始終保持在切割線(xiàn)網(wǎng)下方，避免或減少了切割線(xiàn)在切割時(shí)對(duì)容液槽側(cè)壁的不必要或不需要的切割破壞，降低了切割的控制難度，最終大幅度降低了切割成本。本發(fā)明的超聲波線(xiàn)切割方法的再一種實(shí)施方式，包括步驟:
(1)設(shè)置包含有至少一個(gè)切割側(cè)的切割線(xiàn)或切割線(xiàn)網(wǎng)，以及待切割物體；
(2)設(shè)置超聲波發(fā)生裝置，使其超聲發(fā)射表面靠近切割側(cè)的切割線(xiàn)或切割線(xiàn)網(wǎng)；
(3)提供基本上連續(xù)的液體流，并使液體流保持浸沒(méi)所述的超聲發(fā)射表面和切割側(cè)的部分切割線(xiàn)或切割線(xiàn)網(wǎng)；
(4)啟動(dòng)切割線(xiàn)的線(xiàn)切割運(yùn)動(dòng)，啟動(dòng)超聲波發(fā)生裝置，對(duì)待切割物體進(jìn)行線(xiàn)切割。
其中，所述的液體流作為超聲波傳遞媒質(zhì)，將由超聲波發(fā)生裝置的超聲發(fā)射表面發(fā)射
的超聲波傳遞到切割側(cè)切割線(xiàn)上，使切割線(xiàn)發(fā)生超聲振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)超聲波線(xiàn)切割；
其中，所述的液體流可以是任意方向的液體流，但優(yōu)選垂直方向的液體流，并優(yōu)選液體源設(shè)置在上方，形成從上向下的液體流；
其中，所述的液體流的“基本上連續(xù)”是指在切割時(shí)大部分比例的時(shí)間內(nèi)呈連續(xù)不斷流，包括采用某些間歇式流體，其中，流體斷流時(shí)間較連續(xù)時(shí)間短時(shí)，對(duì)超聲切割效果影響不大，但可節(jié)省能量；
其中，所述的超聲波發(fā)生裝置的超聲發(fā)射表面可以設(shè)置在切割線(xiàn)或切割線(xiàn)網(wǎng)的上方，側(cè)方，或下方，但優(yōu)選上方或下方，并在多線(xiàn)切割的情況下，優(yōu)選覆蓋切割線(xiàn)網(wǎng)的整個(gè)寬度。實(shí)施本發(fā)明的上述超聲波線(xiàn)切割方法的再一種實(shí)施方式的專(zhuān)用設(shè)備，至少包含:
(1)線(xiàn)切割的切割線(xiàn)或切割線(xiàn)網(wǎng)及其承載和切割運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；待切割物體的承載系統(tǒng)和任選的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；
(2)液體流的噴嘴及液體流噴流控制系統(tǒng)；以及，任選的所述液體流的獨(dú)立循環(huán)利用系統(tǒng)；
(3)超聲波發(fā)生裝置,和使超聲波發(fā)生裝置的超聲發(fā)射表面靠近切割側(cè)的切割線(xiàn)或切割線(xiàn)網(wǎng)的承載系統(tǒng)和任選的跟隨運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)；
(4)以及其他現(xiàn)有的線(xiàn)切割或多線(xiàn)切割設(shè)備必備的部件和系統(tǒng)。
其中，液體流的噴嘴、超聲波發(fā)生裝置的超聲發(fā)射表面和切割側(cè)的切割線(xiàn)或切割線(xiàn)網(wǎng)三者的位置設(shè)置成啟動(dòng)液體流噴流控制系統(tǒng)時(shí)噴嘴噴出的液體流能同時(shí)浸沒(méi)所述的超聲發(fā)射表面和切割側(cè)的部分切割線(xiàn)或切割線(xiàn)網(wǎng)；
其中，所述的液體流的獨(dú)立循環(huán)利用系統(tǒng)，是將所述的流經(jīng)超聲發(fā)射表面和切割線(xiàn)的液體流重新收集并輸送到所述的液體流噴嘴而重復(fù)形成液體流的液體收集輸送系統(tǒng)，例如由收集容器、泵、吸嘴和輸送管道形成的系統(tǒng)。以下結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的上述實(shí)施方式。
實(shí)施例1、本發(fā)明的應(yīng)用于硅片鋼線(xiàn)切割的超聲多線(xiàn)切割方法，示意見(jiàn)圖1，包括步驟:
(1)使用導(dǎo)輪5等鋼線(xiàn)裝載和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)將一根鋼線(xiàn)設(shè)置成多根鋼線(xiàn)并列的切割線(xiàn)網(wǎng)2，其上部的水平懸空部分作為切割側(cè)21，將待切割的晶體硅錠I置于切割側(cè)切割線(xiàn)網(wǎng)上方，并在切割側(cè)切割線(xiàn)網(wǎng)下方設(shè)置包含有底壁和側(cè)壁的可容納懸浮砂漿的容液槽3，容液槽底部設(shè)置超聲發(fā)射面41朝上的超聲波振板4，其中，容液槽的大小足以容納所述的待切割晶體娃淀；
(2)將懸浮砂漿噴淋在切割側(cè)切割線(xiàn)網(wǎng)上；使切割線(xiàn)做單向或雙向切割運(yùn)動(dòng)，使待切割晶體硅錠與切割側(cè)切割線(xiàn)網(wǎng)作相向運(yùn)動(dòng)，使待切割晶體硅錠從上方向下接觸和壓迫切割側(cè)切割線(xiàn)網(wǎng)，在使切割線(xiàn)形成向下的傾角Θ的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)晶體硅錠的切割；同時(shí)，使懸浮砂漿6容納并保持在所述的位于切割側(cè)切割線(xiàn)網(wǎng)下方的容液槽內(nèi)，使所述的部分切割側(cè)切割線(xiàn)網(wǎng)、超聲波振板、晶體硅錠的切割前沿12浸入容液槽內(nèi)的懸浮砂漿中；
(3)啟動(dòng)超聲波發(fā)生裝置，并使所述的待切割晶體硅錠持續(xù)向下移動(dòng)直至切割完成，獲得多個(gè)硅片；其中，任選在所述的容液槽外設(shè)置緊鄰容液槽的溢流槽以承接容液槽溢出的懸浮砂漿；任選設(shè)置機(jī)械攪拌裝置以攪拌容液槽內(nèi)的懸浮砂漿使之保持運(yùn)動(dòng)，并優(yōu)選使切割液在硅錠的切割前沿呈現(xiàn)與鋼線(xiàn)同向運(yùn)動(dòng)的攪拌方式；任選設(shè)置冷卻裝置冷卻容液槽或溢流槽內(nèi)的懸浮砂漿；任選設(shè)置泵裝置將容液槽或溢流槽內(nèi)的懸浮砂漿泵至切割線(xiàn)網(wǎng)上方后噴淋在切割側(cè)切割線(xiàn)網(wǎng)上，使切割懸浮砂漿在切割線(xiàn)網(wǎng)和切割前沿、容液槽內(nèi)循環(huán)流動(dòng)。
其中，所述的切割線(xiàn)形成向下的微小傾角Θ是相對(duì)于待切割物體的水平線(xiàn)的，優(yōu)選控制在0.1 5度；
其中，圖中的圈狀圖示意啟動(dòng)超聲波后超聲發(fā)射面發(fā)射的超聲波。
通常，裝載切割線(xiàn)網(wǎng)的導(dǎo)輪水平位置保持不變，晶體硅錠粘結(jié)在工裝夾具上，在切割過(guò)程中從上向下壓向切割線(xiàn)網(wǎng)。在本發(fā)明的多線(xiàn)切割方法應(yīng)用于娃片切割的上述實(shí)施例1中，優(yōu)選的一種實(shí)施方案是，至少在切割的部分時(shí)間段，例如切割開(kāi)始和切割中途，使待切割晶體硅錠的底部或者切割前沿的水平位置低于所述的容液槽的側(cè)壁上緣。這樣可以確保切割前沿全部浸沒(méi)在注滿(mǎn)容液槽的懸浮砂漿中。在本發(fā)明的多線(xiàn)切割方法的應(yīng)用于硅片切割的上述實(shí)施例1中，優(yōu)選的再一種實(shí)施方案是，至少在切割的部分時(shí)間段，例如切割開(kāi)始和切割中途，或者切割全程中，通過(guò)例如控制傾角Θ的大小，或者調(diào)整容液槽側(cè)壁上緣的位置，使切割線(xiàn)網(wǎng)與位于其下方的所述的容液槽的側(cè)壁上緣保持不接觸。這樣可以避免鋼線(xiàn)切割容液槽的側(cè)壁上緣而造成容液槽的破壞，并避免出現(xiàn)過(guò)大的線(xiàn)弓而斷線(xiàn)。在本發(fā)明的多線(xiàn)切割方法應(yīng)用于硅片切割的上述實(shí)施例1中，優(yōu)選的另一種實(shí)施方案是，至少在切割的部分時(shí)間段，例如切割開(kāi)始和切割中途，或者切割全程中，通過(guò)例如控制傾角Θ的大小，或者調(diào)整容液槽側(cè)壁上緣的位置，使切割線(xiàn)網(wǎng)與位于其下方的所述的容液槽的側(cè)壁上緣保持接觸。這樣可以減少鋼線(xiàn)的線(xiàn)震和跳線(xiàn)。其中，容液槽與線(xiàn)網(wǎng)接觸的側(cè)壁，優(yōu)選由上下兩部分組成，上部分采用易于分開(kāi)、拆卸、替換的安裝、固定方式安裝、固定或附著在下部分上，并優(yōu)選采用柔性、韌性或軟性材料制成容液槽的側(cè)壁上緣。例如，板狀的上部分插入頂端帶有溝槽的下部分側(cè)壁，組成完整的容液槽側(cè)壁，或者，板狀的上部分粘結(jié)在下部分側(cè)壁組成完整的容液槽側(cè)壁。在本發(fā)明的多線(xiàn)切割方法的應(yīng)用于硅片切割的上述實(shí)施例1中，優(yōu)選的再一種實(shí)施方案是，在所述的容液槽的側(cè)壁上緣含有預(yù)先設(shè)置或由切割線(xiàn)網(wǎng)切割形成的線(xiàn)槽，使切割線(xiàn)在切割時(shí)穿過(guò)所述的線(xiàn)槽。這樣可以最大限度地減少鋼線(xiàn)的線(xiàn)震和跳線(xiàn)，提高切割精度。其中，容液槽與線(xiàn)網(wǎng)接觸的側(cè)壁，優(yōu)選由上下兩部分組成，上部分采用易于拆卸、替換的安裝、固定方式，以便更換。在本發(fā)明的多線(xiàn)切割方法應(yīng)用于硅片切割的上述實(shí)施例1中，優(yōu)選的再一種實(shí)施方案是，所述的切割側(cè)切割線(xiàn)網(wǎng)、待切割晶體硅錠、容納懸浮砂漿的容液槽三者中至少一個(gè)呈傾斜設(shè)置，優(yōu)選待切割晶體硅錠和容液槽傾斜設(shè)置，并優(yōu)選沿鋼線(xiàn)單向切割運(yùn)動(dòng)方向的遠(yuǎn)端處晶體硅錠和容液槽的一側(cè)向下傾斜。這樣有利于砂漿在容液槽內(nèi)單向流動(dòng)并實(shí)現(xiàn)溢流，和提高切割成品率。在本發(fā)明的多線(xiàn)切割方法應(yīng)用于硅片切割的上述實(shí)施例1中，一個(gè)實(shí)施方案是設(shè)置至少2個(gè)切割側(cè)切割線(xiàn)網(wǎng)部分，例如通過(guò)上下2排每排各I對(duì)導(dǎo)輪設(shè)置的切割線(xiàn)網(wǎng)，其上方和下方水平方向上的切割線(xiàn)網(wǎng)部分即可分別作為切割側(cè)切割線(xiàn)網(wǎng)，根據(jù)本發(fā)明的方法，每個(gè)切割側(cè)切割線(xiàn)網(wǎng)的上方設(shè)置待切割固體材料，下方設(shè)置容液槽并注入切割液，上、下2個(gè)待切割固體分別從上方向下壓入各自對(duì)應(yīng)的切割側(cè)切割線(xiàn)網(wǎng)而被切割，其已被切割部分穿過(guò)線(xiàn)網(wǎng)浸沒(méi)入容液槽內(nèi)的切割液中。實(shí)施例2、本發(fā)明的應(yīng)用于硅片金剛石磨料涂覆線(xiàn)(金剛石線(xiàn))切割的多線(xiàn)切割方法，包括步驟:
(1)使用導(dǎo)輪等金剛石磨料涂覆線(xiàn)裝載和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)將一根金剛石磨料涂覆線(xiàn)設(shè)置成多根金剛石磨料涂覆線(xiàn)并列的水平切割線(xiàn)網(wǎng)，將待切割的晶體硅錠置于切割線(xiàn)網(wǎng)上方，并在切割線(xiàn)網(wǎng)下方設(shè)置包含有底壁和側(cè)壁的可容納冷卻液的容液槽，容液槽內(nèi)設(shè)置超聲發(fā)射面朝上的超聲波發(fā)生裝置的超聲波振板，其中，容液槽的大小足以容納所述的待切割晶錠；
(2)任選將冷卻液噴淋在切割線(xiàn)網(wǎng)上；使金剛石磨料涂覆線(xiàn)做單向或雙向切割運(yùn)動(dòng)，使待切割晶體硅錠與切割線(xiàn)網(wǎng)作相向運(yùn)動(dòng)，使待切割晶體硅錠的底部從上方向下接觸和壓迫切割線(xiàn)網(wǎng)，在使切割線(xiàn)形成向下的微小傾角的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)晶體硅錠的切割，并任選將冷卻液噴淋在晶錠切割前沿部分；同時(shí)，使冷卻液容納并保持在所述的位于切割線(xiàn)網(wǎng)下方的容液槽內(nèi)，使所述的晶體硅錠的已切割部分和切割前沿浸入容液槽內(nèi)的冷卻液中；使所述的部分切割側(cè)切割線(xiàn)網(wǎng)、超聲波振板、晶體硅錠的切割前沿浸入容液槽內(nèi)的切割液中；
(3)啟動(dòng)超聲波發(fā)生裝置，使所述的待切割晶體硅錠持續(xù)向下移動(dòng)直至切割完成，獲得多個(gè)硅片。其中，所述的切割線(xiàn)形成向下的微小傾角優(yōu)選控制在0.1 5度。根據(jù)本發(fā)明，類(lèi)似地，可將上述實(shí)施方式中的金剛石磨料涂覆線(xiàn)分別換成立方氮化硼磨料涂覆線(xiàn)或碳化硼磨料涂覆線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)硅片的切割。其中，立方氮化硼磨料涂覆線(xiàn)較金剛石線(xiàn)具有更好的切割效果和更耐用，而碳化硼磨料涂覆線(xiàn)成本更低。根據(jù)本發(fā)明，可將上述實(shí)施方式中的冷卻液分別換成研磨液、拋光液、化學(xué)腐蝕液，實(shí)現(xiàn)硅片的切割。其中，研磨液優(yōu)選含金剛石或立方氮化硼研磨料的研磨液，可以提高切割效率；拋光液優(yōu)選含金剛石或立方氮化硼或碳化硅或碳化硼拋光粉的拋光液，可以提高切割獲得的硅片表面的光潔度；化學(xué)腐蝕液優(yōu)選含堿性物質(zhì)和氧化劑的化學(xué)腐蝕液，可以提高切割效率、改善硅片表面質(zhì)量，提高成品率。實(shí)施例3、本發(fā)明的應(yīng)用于藍(lán)寶石基片的鋼線(xiàn)切割的多線(xiàn)切割方法，包括步驟:
(1)使用導(dǎo)輪等鋼線(xiàn)裝載和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)將一根鋼線(xiàn)設(shè)置成多根鋼線(xiàn)并列的水平切割線(xiàn)網(wǎng)，將待切割的藍(lán)寶石晶錠置于切割線(xiàn)網(wǎng)上方，并在切割線(xiàn)網(wǎng)下方設(shè)置包含底壁和側(cè)壁的可容納懸浮砂漿的容液槽，容液槽內(nèi)任意位置、優(yōu)選側(cè)壁或底壁上設(shè)置超聲發(fā)射面朝上的超聲波振板，其中，容液槽的大小足以容納所述的待切割晶錠；
(2)將懸浮砂漿噴淋在切割線(xiàn)網(wǎng)上；使切割線(xiàn)做單向或雙向水平切割運(yùn)動(dòng)，使待切割晶錠與切割線(xiàn)網(wǎng)作相向運(yùn)動(dòng)，使待切割晶錠的底部從上方向下接觸和壓迫切割線(xiàn)網(wǎng)，在使切割線(xiàn)形成向下的傾角的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)藍(lán)寶石晶錠的切割；同時(shí)，使懸浮砂漿容納并保持在所述的位于切割線(xiàn)網(wǎng)下方的容液槽內(nèi)，使所述的部分切割側(cè)切割線(xiàn)網(wǎng)、超聲波振板、晶體硅錠的切割前沿浸入容液槽內(nèi)的切割液中；
(3)啟動(dòng)超聲波發(fā)生裝置，使所述的待切割晶錠持續(xù)向下移動(dòng)直至切割完成，獲得多個(gè)藍(lán)寶石基片。其中，懸浮砂漿包含有可切割藍(lán)寶石的超硬磨料，優(yōu)選碳化硼或立方氮化硼或金剛石磨料。實(shí)施例4、本發(fā)明的應(yīng)用于硅錠的鋼線(xiàn)剖方的超聲波多線(xiàn)切割方法，包括步驟:
(1)使用導(dǎo)輪等鋼線(xiàn)裝載和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)將I根或2根鋼線(xiàn)設(shè)置成多根鋼線(xiàn)并列和交叉的水平切割線(xiàn)網(wǎng)，其中，交叉的切割線(xiàn)網(wǎng)彼此分處不同的高度而錯(cuò)開(kāi)，將待剖方的晶體硅錠置于切割線(xiàn)網(wǎng)下方，并在切割線(xiàn)網(wǎng)下方設(shè)置包含有底壁和側(cè)壁的可容納懸浮砂漿的容液槽，其中，容液槽內(nèi)設(shè)置超聲發(fā)射面朝向切割線(xiàn)網(wǎng)的超聲波發(fā)生裝置的超聲波振板，容液槽的大小足以容納所述的待切割晶體硅錠；
(2)將懸浮砂漿噴淋在切割線(xiàn)網(wǎng)上；使切割線(xiàn)做單向或雙向切割運(yùn)動(dòng)，和切割線(xiàn)網(wǎng)從上方向下接觸和壓迫待切割晶體硅錠，實(shí)現(xiàn)對(duì)晶體硅錠的切割；同時(shí)，使懸浮砂漿容納并保持在所述的位于切割線(xiàn)網(wǎng)下方的容液槽內(nèi)，使所述的部分切割側(cè)切割線(xiàn)網(wǎng)、超聲波振板、晶體硅錠及其切割前沿浸入容液槽內(nèi)的切割液中；
(3)啟動(dòng)所述的超聲波發(fā)生裝置，使切割線(xiàn)網(wǎng)持續(xù)向下移動(dòng)直至切割完成，獲得多個(gè)較小硅錠。實(shí)施例5、實(shí)施本發(fā)明的多線(xiàn)切割方法的用于硅片切割的一種專(zhuān)用設(shè)備，見(jiàn)示意圖2，包含有多線(xiàn)切割裝置，其含有切割線(xiàn)網(wǎng)的裝載及運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的至少2個(gè)導(dǎo)線(xiàn)輪5，其中導(dǎo)線(xiàn)輪的水平位置保持固定，切割線(xiàn)2卷繞在導(dǎo)線(xiàn)輪上的線(xiàn)槽內(nèi)；和使待切割硅錠I保持在切割線(xiàn)網(wǎng)上方和可控制硅錠向切割線(xiàn)網(wǎng)移動(dòng)的待切割硅錠的裝載及其移動(dòng)系統(tǒng)6，例如包括工裝夾具和升降所述的工裝夾具的移動(dòng)裝置；和設(shè)置在緊鄰切割線(xiàn)網(wǎng)切割側(cè)部分的下方的容液槽或容液裝置3及其裝載系統(tǒng)，以及設(shè)置在容液槽內(nèi)的超聲波發(fā)生裝置的超聲振板4，所述的容液槽用以容納切割液，使切割液在切割中至少浸沒(méi)部分穿過(guò)切割線(xiàn)網(wǎng)的硅錠已切割部分、部分切割側(cè)切割線(xiàn)和超聲振板；以及其他任何使該切割設(shè)備正常工作的必要裝置和系統(tǒng)，這些裝置和系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、組成和現(xiàn)有的硅片多線(xiàn)硅片切割設(shè)備的相應(yīng)裝置和系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、組成一致，總體上包括:包括收放線(xiàn)系統(tǒng)、主輥及導(dǎo)向輪系統(tǒng)、送料系統(tǒng)、切割進(jìn)給系統(tǒng)、工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)等，都屬于現(xiàn)有線(xiàn)切割設(shè)備結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，可從相應(yīng)的公開(kāi)技術(shù)文件中獲得詳盡的描述。本發(fā)明的該專(zhuān)用設(shè)備在使用中，所述的容液槽或容液裝置可以注滿(mǎn)切割液，使穿過(guò)切割線(xiàn)網(wǎng)的那部分硅錠、切割線(xiàn)切割前沿、超聲振板保持浸沒(méi)在切割液中。
其中，所述的超聲振板可以設(shè)置在容液槽的底壁或側(cè)壁，優(yōu)選設(shè)置成其超聲發(fā)射表面朝向切割線(xiàn)網(wǎng)或切割前沿，并優(yōu)選其長(zhǎng)度等于切割線(xiàn)網(wǎng)的寬度，和其寬度等于硅錠或硅錠的切割前沿的寬度。上述實(shí)施本發(fā)明的多線(xiàn)切割方法的用于硅片切割的專(zhuān)用設(shè)備的實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案是，所述的設(shè)備還包含有可以攪拌所述的緊鄰切割線(xiàn)網(wǎng)下方的容液槽內(nèi)的切害I]液的攪拌裝置，例如機(jī)械、電磁、超聲、次聲或震動(dòng)攪拌裝置。上述實(shí)施本發(fā)明的多線(xiàn)切割方法的用于硅片切割的專(zhuān)用設(shè)備的實(shí)施例的再一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案是，所述的設(shè)備還包含有設(shè)置在緊鄰容液槽外側(cè)的溢流槽，以承接容液槽溢出的切割液，其中，溢流槽可以設(shè)置在不參與切割的底層切割線(xiàn)網(wǎng)的下側(cè)，遠(yuǎn)離切割側(cè)切割線(xiàn)網(wǎng)，但優(yōu)先設(shè)置在不參與切割的底層切割線(xiàn)網(wǎng)的上側(cè)。本發(fā)明中，為避免圍繞導(dǎo)線(xiàn)輪的位于下部的不參與切割的切割線(xiàn)網(wǎng)觸及所述的容液槽或溢流槽的底部，可以采用大直徑的導(dǎo)線(xiàn)輪，增加上部線(xiàn)網(wǎng)和下部線(xiàn)網(wǎng)間的空間高度，或在容液槽或溢流槽下方設(shè)置額外的導(dǎo)線(xiàn)輪，以增大上下層切割線(xiàn)網(wǎng)之間的高度。在上述實(shí)施本發(fā)明的多線(xiàn)切割方法的用于硅片切割的專(zhuān)用設(shè)備的實(shí)施例的再一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案是，所述的設(shè)備還包含有設(shè)置在容液槽或溢流槽內(nèi)或附近的泵裝置，包括泵的吸液嘴，可將容液槽或溢流槽內(nèi)的切割液泵吸至高位后通過(guò)噴淋裝置例如噴頭噴淋在切割線(xiàn)網(wǎng)或切割前沿。上述實(shí)施本發(fā)明的多線(xiàn)切割方法的用于硅片切割的專(zhuān)用設(shè)備的實(shí)施例的再一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案是，所述的設(shè)備還包含有冷卻裝置用以冷卻容液槽或溢流槽內(nèi)的切割液，其中冷卻裝置的熱交換面優(yōu)選設(shè)置在容液槽或溢流槽內(nèi)，并優(yōu)選以容液槽或溢流槽的壁作為熱交換面。上述實(shí)施本發(fā)明的多線(xiàn)切割方法的用于硅片切割的專(zhuān)用設(shè)備的實(shí)施例的再一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案是，所述的設(shè)備還同時(shí)包含有冷卻裝置用以冷卻容液槽或溢流槽內(nèi)的切割液；設(shè)置在容液槽或溢流槽內(nèi)或附近的泵裝置；設(shè)置在緊鄰容液槽外側(cè)的溢流槽；可以攪拌所述的緊鄰切割線(xiàn)網(wǎng)下方的容液槽內(nèi)的切割液的攪拌裝置。實(shí)施例6、本發(fā)明的應(yīng)用于硅片鋼線(xiàn)超聲波線(xiàn)切割的再一種線(xiàn)切割方法，見(jiàn)示意圖3，包括步驟:
(1)設(shè)置包含有至少一個(gè)切割側(cè)的鋼芯切割線(xiàn)或切割線(xiàn)網(wǎng)2，以及待切割硅錠I;
(2)設(shè)置超聲波發(fā)生裝置4，使其超聲發(fā)射表面41從上方靠近切割側(cè)的切割線(xiàn)或切割線(xiàn)網(wǎng)2 ；
(3)通過(guò)設(shè)置在所述的超聲發(fā)射表面和切割線(xiàn)上方的懸浮砂漿噴嘴3，提供基本上連續(xù)的懸浮砂漿流6，并使懸浮砂漿流保持浸沒(méi)所述的超聲發(fā)射表面41和其下方的部分切割側(cè)切割線(xiàn)或切割線(xiàn)網(wǎng)21 ；
(4)啟動(dòng)切割線(xiàn)的線(xiàn)切割運(yùn)動(dòng)，使待切割硅錠壓向切割線(xiàn)，并啟動(dòng)超聲波發(fā)生裝置，對(duì)待切割硅錠進(jìn)行線(xiàn)切割。
其中，所述的懸浮砂漿，為硅片鋼線(xiàn)切割使用的含磨料顆粒的磨削液，在本實(shí)施例中也作為超聲波傳遞媒質(zhì)，將由超聲波發(fā)生裝置的超聲發(fā)射表面發(fā)射的超聲波傳遞到切割側(cè)切割線(xiàn)上，使切割線(xiàn)發(fā)生超聲振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)超聲波線(xiàn)切割；
其中，所述的懸浮砂漿流持續(xù)從上方流下而浸沒(méi)所述的超聲發(fā)射表面和部分切割側(cè)切割線(xiàn)；所述的超聲發(fā)射表面優(yōu)選呈狹長(zhǎng)的條形覆蓋整個(gè)線(xiàn)網(wǎng)的寬度，所述的砂漿優(yōu)選為狹長(zhǎng)的縫隙噴嘴，覆蓋整個(gè)切割線(xiàn)網(wǎng)的寬度。
通過(guò)調(diào)整超聲波的頻率、強(qiáng)度、超聲發(fā)射表面離開(kāi)切割線(xiàn)的距離、其構(gòu)成材質(zhì)、尺寸及其連接的變幅桿尺寸和材質(zhì)，可在切割線(xiàn)上獲得頻率10 200kHz、振幅0.1 200微米的超聲振動(dòng)效果。實(shí)施例7、本發(fā)明的應(yīng)用于硅片鋼線(xiàn)超聲波線(xiàn)切割的再一種線(xiàn)切割方法，包括步驟: (1)設(shè)置包含有至少一個(gè)切割側(cè)的鋼芯切割線(xiàn)網(wǎng)，以及待切割硅錠；
(2)設(shè)置超聲波發(fā)生裝置，使其超聲發(fā)射表面從下方靠近切割側(cè)切割線(xiàn)網(wǎng)；
(3)通過(guò)設(shè)置在所述的超聲發(fā)射表面和切割線(xiàn)上方的懸浮砂漿噴嘴，提供基本上連續(xù)的懸浮砂漿流，并使懸浮砂漿流保持浸沒(méi)所述的超聲發(fā)射表面和其下方的部分切割側(cè)切割線(xiàn)網(wǎng)；
(4)啟動(dòng)切割線(xiàn)網(wǎng)的線(xiàn)切割運(yùn)動(dòng)，使待切割硅錠壓向切割線(xiàn)，并啟動(dòng)超聲波發(fā)生裝置，對(duì)待切割硅錠進(jìn)行線(xiàn)切割。實(shí)施例8、本發(fā)明的應(yīng)用于硅片金剛石磨料涂覆線(xiàn)(金剛石線(xiàn))切割的多線(xiàn)切割方法，包括步驟:
(1)使用導(dǎo)輪等金剛石磨料涂覆線(xiàn)裝載和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)將一根金剛石磨料涂覆線(xiàn)設(shè)置成多根金剛石磨料涂覆線(xiàn)并列的水平切割線(xiàn)網(wǎng)；將待切割的晶體硅錠置于切割線(xiàn)網(wǎng)上方；
(2)設(shè)置超聲波發(fā)生裝置，使其超聲發(fā)射表面從上方靠近切割側(cè)的切割線(xiàn)網(wǎng)；
(3)通過(guò)設(shè)置在所述的超聲發(fā)射表面和切割線(xiàn)上方的切割液噴嘴，提供基本上連續(xù)的切割液流，并使切割液流保持浸沒(méi)所述的超聲發(fā)射表面和其下方的部分切割側(cè)切割線(xiàn)網(wǎng)；任選將切割液噴淋在切割線(xiàn)網(wǎng)上；
(4)啟動(dòng)切割線(xiàn)網(wǎng)的切割運(yùn)動(dòng)，使待切割晶體硅錠與切割線(xiàn)網(wǎng)作相向運(yùn)動(dòng)，使待切割晶體硅錠從上方向下接觸和壓迫切割線(xiàn)網(wǎng)，在使切割線(xiàn)的一側(cè)形成向下的微小傾角的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)晶體硅錠的切割；同時(shí)啟動(dòng)超聲波發(fā)生裝置；并任選將切割液噴淋在晶錠切割前沿部分。
其中，所述的切割液優(yōu)選金剛石線(xiàn)切割所用的通用水性切割液，具有冷卻、潤(rùn)滑切割面的作用和沖刷分散切屑的作用；
其中，所述的切割線(xiàn)形成向下的微小傾角通常控制在0.1 5度。實(shí)施例9、本發(fā)明的應(yīng)用于硅片金剛石磨料涂覆線(xiàn)(金剛石線(xiàn))切割的多線(xiàn)切割方法，包括步驟:
(1)使用導(dǎo)輪等金剛石磨料涂覆線(xiàn)裝載和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)將一根金剛石磨料涂覆線(xiàn)設(shè)置成多根金剛石磨料涂覆線(xiàn)并列的垂直切割線(xiàn)網(wǎng)；將待切割的藍(lán)寶石晶體置于切割線(xiàn)網(wǎng)左側(cè)；
(2)設(shè)置超聲波發(fā)生裝置，使其超聲發(fā)射表面從一側(cè)(右側(cè)或者左側(cè))靠近切割側(cè)的切割線(xiàn)網(wǎng)；
(3)通過(guò)設(shè)置在所述的超聲發(fā)射表面和切割線(xiàn)側(cè)上方的切割液噴嘴，提供基本上連續(xù)的切割液流，并使切割液流保持浸沒(méi)所述的超聲發(fā)射表面和其側(cè)下方的部分切割側(cè)切割線(xiàn)網(wǎng)；任選將切割液噴淋在切割線(xiàn)網(wǎng)上；
(4)啟動(dòng)切割線(xiàn)網(wǎng)的切割運(yùn)動(dòng)，使待切割藍(lán)寶石晶體與切割線(xiàn)網(wǎng)作相向運(yùn)動(dòng)，使待切割藍(lán)寶石晶體從一側(cè)接觸和壓迫切割線(xiàn)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)藍(lán)寶石晶體的切割；同時(shí)啟動(dòng)超聲波發(fā)生裝置；并任選將切割液噴淋在藍(lán)寶石晶體的切割前沿部分。
其中，所述的切割液優(yōu)選金剛石線(xiàn)切割所用的通用水性切割液，具有冷卻、潤(rùn)滑切割面的作用和沖刷分散切屑的作用。實(shí)施例10、本發(fā)明的應(yīng)用于硅片金剛石磨料涂覆線(xiàn)(金剛石線(xiàn))切割的多線(xiàn)切割方法，包括步驟: (1)使用導(dǎo)輪等金剛石磨料涂覆線(xiàn)裝載和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)將一根金剛石磨料涂覆線(xiàn)設(shè)置成多根金剛石磨料涂覆線(xiàn)并列的垂直切割線(xiàn)網(wǎng)；將待切割的晶體硅錠置于切割線(xiàn)網(wǎng)右側(cè)；
(2)設(shè)置超聲波發(fā)生裝置，使其超聲發(fā)射表面從一側(cè)(右側(cè)或者左側(cè))靠近切割側(cè)的切割線(xiàn)網(wǎng)；
(3)在所述的導(dǎo)輪及切割線(xiàn)下方設(shè)置容液槽中，使切割液容納于容液槽中，并浸沒(méi)所述的超聲波發(fā)生裝置的超聲發(fā)射表面和部分切割側(cè)的切割線(xiàn)網(wǎng)；
(4)啟動(dòng)切割線(xiàn)網(wǎng)的切割運(yùn)動(dòng)，使待切割藍(lán)寶石晶體與切割線(xiàn)網(wǎng)作相向運(yùn)動(dòng)，使待切割藍(lán)寶石晶體從一側(cè)接觸和壓迫切割線(xiàn)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)晶體硅錠的線(xiàn)切割；同時(shí)啟動(dòng)超聲波發(fā)生裝置；并任選將切割液噴淋在晶體硅錠的切割前沿部分。
其中，所述的切割液優(yōu)選金剛石線(xiàn)切割所用的通用水性切割液，具有冷卻、潤(rùn)滑切割面的作用和沖刷分散切屑的作用。實(shí)施例11、實(shí)施本發(fā)明的超聲波多線(xiàn)切割方法的用于硅片切割的一種專(zhuān)用設(shè)備，見(jiàn)示意圖4，包含有多線(xiàn)切割裝置，其含有切割線(xiàn)網(wǎng)的裝載及運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的至少2個(gè)導(dǎo)線(xiàn)輪5，其中導(dǎo)線(xiàn)輪的水平位置保持固定，切割線(xiàn)2卷繞在導(dǎo)線(xiàn)輪上的線(xiàn)槽內(nèi)；和使待切割硅錠I保持在切割線(xiàn)網(wǎng)上方和可控制硅錠向切割線(xiàn)網(wǎng)移動(dòng)的待切割硅錠的裝載及其移動(dòng)系統(tǒng)6，例如工裝夾具和升降所述的工裝夾具的移動(dòng)裝置；和設(shè)置在緊鄰切割側(cè)切割線(xiàn)網(wǎng)、其超聲發(fā)射表面正對(duì)切割側(cè)切割線(xiàn)網(wǎng)的超聲波發(fā)生裝置的超聲振板4及其承載系統(tǒng)，以及設(shè)置在所述的切割側(cè)切割線(xiàn)網(wǎng)21上方的液體噴嘴3，其中，液體噴嘴和超聲振板的位置設(shè)置成使噴嘴噴出的持續(xù)液體流可同時(shí)浸沒(méi)所述的超聲振板的超聲發(fā)射表面41和部分切割側(cè)切割線(xiàn)網(wǎng)，以使超聲發(fā)射表面發(fā)射的超聲波通過(guò)所述的液體流傳遞到切割線(xiàn)網(wǎng)，使切割線(xiàn)網(wǎng)形成超聲振動(dòng)；和任選設(shè)置的位于切割側(cè)切割線(xiàn)網(wǎng)下方的容液槽7，用以容納切割液體和保持切割液體浸沒(méi)所述的切割線(xiàn)網(wǎng)的切割前沿和待切割硅錠的已切割部分。實(shí)施例12、實(shí)施本發(fā)明的超聲波多線(xiàn)切割方法的用于硅片切割的一種專(zhuān)用設(shè)備，見(jiàn)示意圖5，包含有多線(xiàn)切割裝置，其含有切割線(xiàn)網(wǎng)的裝載及運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的上下排列的至少2個(gè)導(dǎo)線(xiàn)輪5，其中導(dǎo)線(xiàn)輪的位置保持固定，切割線(xiàn)2卷繞在導(dǎo)線(xiàn)輪上的線(xiàn)槽內(nèi)；和使待切割硅錠I保持在切割線(xiàn)網(wǎng)側(cè)方和可控制硅錠向切割線(xiàn)網(wǎng)移動(dòng)的待切割硅錠的裝載及其移動(dòng)系統(tǒng)6，例如工裝夾具和升降所述的工裝夾具的移動(dòng)裝置；和設(shè)置在緊鄰切割側(cè)切割線(xiàn)網(wǎng)21、其超聲發(fā)射表面41正對(duì)切割側(cè)切割線(xiàn)網(wǎng)的超聲波發(fā)生裝置的超聲振板4及其承載系統(tǒng)，以及設(shè)置在所述的位于下方的導(dǎo)論外的容液槽3，其中，容液槽可容納液體，以浸沒(méi)所述的導(dǎo)論、部分切割側(cè)切割線(xiàn)網(wǎng)和所述的超聲振板的超聲發(fā)射表面41，以使超聲發(fā)射表面發(fā)射的超聲波通過(guò)所述的液體傳遞到切割線(xiàn)網(wǎng)，使切割線(xiàn)網(wǎng)形成超聲振動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明，上述硅片切割專(zhuān)用設(shè)備，優(yōu)選利用現(xiàn)有已商業(yè)化的普通多線(xiàn)切割專(zhuān)用設(shè)備改造獲得，例如，利用日產(chǎn)NTC PV800、瑞士產(chǎn)MB264、MB271、HCT/B5等多線(xiàn)切割設(shè)備進(jìn)行改造，只需要在其現(xiàn)有的切割砂漿噴嘴下方的切割線(xiàn)網(wǎng)上方或下方設(shè)置超聲波發(fā)生裝置或其超聲振板，其中，超聲波發(fā)生裝置或其振板設(shè)置的位置和方式滿(mǎn)足使噴嘴噴出的砂漿流可同時(shí)浸沒(méi)所述的超聲波發(fā)生裝置的超聲發(fā)射表面和切割線(xiàn)即可，并優(yōu)選具有和砂漿噴流橫截面同樣長(zhǎng)度和寬度的超聲發(fā)射表面。這樣的改造方式極其簡(jiǎn)單、成本低廉，并可利用已投入使用的晶硅光伏行業(yè)和LED晶片行業(yè)的大量現(xiàn)有線(xiàn)切割設(shè)備，降低投資和成本，提高行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。
本發(fā)明的線(xiàn)切割方法及其專(zhuān)用設(shè)備，不僅具有較高的切割能力，而且也具有較廣的使用范圍，并不限于晶體材料的單線(xiàn)或多線(xiàn)切割，例如，還可用于金屬、合金、玻璃體合金、陶瓷等固體材料的線(xiàn)切割，或用于其它硬脆材料的單線(xiàn)或多線(xiàn)切割，并且適合于各種類(lèi)型和材料的切割線(xiàn)的線(xiàn)切割。試驗(yàn)表明，采用了本發(fā)明的超聲波切割方法，用于金剛石線(xiàn)切割，切割速度較未使用超聲波的普通金剛石線(xiàn)切割提高I倍以上，最高可提高2.7倍；用于懸浮砂漿線(xiàn)切割，切割速度可提聞40%以上,最聞提聞1.6倍,極大地提聞了生廣效率；同時(shí)發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是金剛石線(xiàn)切割，還是懸浮砂漿線(xiàn)切割，采用了本發(fā)明的超聲波線(xiàn)切割方法，切割表面的粗糙度顯著下降，表面粗糙度值最多可降低一半以上，從而獲得更加光滑和損傷層更淺的切割表面。試驗(yàn)表明，采用本發(fā)明的超聲波線(xiàn)切割方法，無(wú)論是采用固結(jié)磨料的線(xiàn)切割例如金剛石線(xiàn)切割，還是懸浮砂漿的線(xiàn)切割例如鋼線(xiàn)的懸浮砂漿線(xiàn)切割，切割終了時(shí)被切割物體的切緣邊緣的崩邊、亮邊等損傷均較普通線(xiàn)切割方法明顯下降，包括用于晶體硅和藍(lán)寶石等硬脆材料的單線(xiàn)或多線(xiàn)切片時(shí)，崩邊、碎片、缺角明顯下降，合格出片率提高。試驗(yàn)表明，采用本發(fā)明的超聲波線(xiàn)切割方法，無(wú)論是采用固結(jié)磨料的線(xiàn)切割例如金剛石線(xiàn)切割，還是懸浮砂漿的線(xiàn)切割例如鋼線(xiàn)的懸浮砂漿線(xiàn)切割，其切縫寬度均較相應(yīng)的普通線(xiàn)切割方法明顯降低，并且切片的厚度差異也明顯降低，獲得的切片厚度更均勻，其中，切割硅片時(shí)，硅片的TTV(全片的厚度極差)最低可降低到4 6微米，提高了硅片的質(zhì)量和出片率。本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見(jiàn)，在不偏離本發(fā)明的范圍或構(gòu)思的情況下，可以對(duì)所披露的方法和設(shè)備方案做出各種修改和變化，包括降低和提高切割的某些方面的指標(biāo)的修改和變化。本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)和實(shí)施方案只是示例性的，考慮到說(shuō)明書(shū)以及實(shí)踐本文中披露的發(fā)明精神，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以顯而易見(jiàn)本發(fā)明的其他實(shí)施方案。
權(quán)利要求
1.一種超聲波線(xiàn)切割方法，包括步驟: (1)設(shè)置包含有切割側(cè)的至少一根切割線(xiàn)或切割線(xiàn)網(wǎng)； (2)提供與至少部分切割側(cè)切割線(xiàn)接觸的液體，并在其中浸入超聲波發(fā)生裝置的超聲發(fā)射表面； (3)使切割線(xiàn)切割待切割物體，并啟動(dòng)超聲波發(fā)生裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所述的與切割線(xiàn)接觸的液體任選容納于容液槽中的液體和懸空的基本上連續(xù)流動(dòng)的液體之一，所述的部分切割側(cè)切割線(xiàn)和所述的超聲發(fā)射表面浸沒(méi)在該液體中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超聲波線(xiàn)切割方法，其中，所述的超聲發(fā)射表面的位置任選為在所述的切割側(cè)切割線(xiàn)的上方、在所述的切割側(cè)切割線(xiàn)的下方、在所述的切割側(cè)切割線(xiàn)的左側(cè)、在所述的切割側(cè)切割線(xiàn)的右側(cè)、在所述的切割側(cè)切割線(xiàn)的切入待切割物體的一偵U、在所述的切割側(cè)切割線(xiàn)的切出待切割物體的一側(cè)、正對(duì)所述的切割前沿、靠近切割線(xiàn)的同時(shí)遠(yuǎn)離待切割物體幾種位置之一。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超聲波線(xiàn)切割方法，其中，所述的切割線(xiàn)任選自金屬切割線(xiàn)、非金屬切割線(xiàn)、固結(jié)磨料切割線(xiàn)之一。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超聲波線(xiàn)切割方法，其中，所述的切割線(xiàn)的切割方向任選自從待切割物體下方向上方切割、從待切割物體上方向下方切割、從待切割物體的左側(cè)向右側(cè)切割、從待切割物體的右側(cè)向左側(cè)切割之一。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超聲波線(xiàn)切割方法，其中，所述的液體為循環(huán)的線(xiàn)切割所用的切割液。
7.實(shí)施權(quán)利要求1 6的超聲波線(xiàn)切割方法的專(zhuān)用線(xiàn)切割設(shè)備，包含有切割線(xiàn)或切割線(xiàn)網(wǎng)的裝載及切割線(xiàn)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、使待切割固體材料保持在切割線(xiàn)附近的待切割固體材料的裝載系統(tǒng)，以及使切割線(xiàn)和待切割固體材料進(jìn)行相向移動(dòng)的移動(dòng)系統(tǒng)，其特征是，還包含有超聲波發(fā)生裝置及其超聲發(fā)射表面，以及可接觸或浸沒(méi)超聲發(fā)射表面和至少部分切割側(cè)切割線(xiàn)的液體的提供裝置，其中，所述的液體的提供裝置在工作時(shí)可提供液體同時(shí)接觸或浸沒(méi)所述的至少部分切割側(cè)切割線(xiàn)和超聲發(fā)射表面。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超聲波線(xiàn)切割方法的專(zhuān)用線(xiàn)切割設(shè)備，其特征是，所述的液體的提供裝置任選自容液裝置和液體的噴流裝置之一。
9.根據(jù)權(quán)利要求7 8所述的超聲波線(xiàn)切割方法的專(zhuān)用線(xiàn)切割設(shè)備，其特征是，所述的超聲發(fā)射表面的外形尺寸之一任選待切割物體的切割前沿的長(zhǎng)度和切割側(cè)切割線(xiàn)網(wǎng)的寬度兩者之一。
10.根據(jù)權(quán)利要求7 8所述的超聲波線(xiàn)切割方法的專(zhuān)用線(xiàn)切割設(shè)備，其特征是，所述的超聲發(fā)射表面朝向并任選設(shè)置在由上方、下方、左側(cè)、右側(cè)組成的一組位置之一靠近所述的至少部分切割側(cè)切割線(xiàn)或切割線(xiàn)網(wǎng)或切割線(xiàn)切割前沿。
全文摘要
本發(fā)明涉及專(zhuān)用于線(xiàn)切割或多線(xiàn)切割的超聲波線(xiàn)切割方法及實(shí)施該方法的專(zhuān)用設(shè)備。現(xiàn)有的超聲波線(xiàn)切割方法和設(shè)備，雖然在切割效率、切割精度、切割質(zhì)量等方面有極顯著的優(yōu)勢(shì)，但只能用于固結(jié)磨料切割線(xiàn)的單線(xiàn)切割，并且切割線(xiàn)和超聲波發(fā)生裝置的無(wú)效磨損嚴(yán)重，難以應(yīng)用于多線(xiàn)切割和持續(xù)長(zhǎng)時(shí)間的線(xiàn)切割。本發(fā)明提出了新的超聲波線(xiàn)切割方法和設(shè)備，采用液體傳遞超聲波能量，不僅適用于單線(xiàn)和多線(xiàn)切割，而且也適用于懸浮砂漿線(xiàn)切割和固結(jié)磨料線(xiàn)切割，避免了切割線(xiàn)和超聲波發(fā)生裝置的無(wú)效磨損，適用于包括硬脆材料的各種材料的線(xiàn)切割，可提高線(xiàn)切割速度40～170％，降低切割面的粗糙度值一半左右，和顯著降低切割損失，提高成品率。
文檔編號(hào)B28D5/04GK103085179SQ20111037210
公開(kāi)日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2011年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月6日
發(fā)明者趙鈞永 申請(qǐng)人:趙鈞永