CN102079111A - 蓝宝石硅棒的切割方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种蓝宝石硅棒的切割方法，首先提供一圆柱形蓝宝石硅棒；其次提供一具有黏合介质的工件夹具，使工件夹具黏合蓝宝石硅棒两侧面，且工件夹具可带动蓝宝石硅棒绕其轴线进行旋转以及垂向移动；提供至少一根可高速运行的金刚线，将其置于蓝宝石硅棒下方，并使金刚线的走线方向与蓝宝石硅棒的轴线呈相对垂直；而后设定工件夹具转速及垂向移动的行程、设定金刚线的运行速度；最后旋转工件夹具及高速运行金刚线，同时下降黏合有宝石硅棒的工件夹具，使蓝宝石硅棒压迫正在高速运行的金刚线进行旋转切割作业，以解决现有技术中采用传统的垂直线切割的方式而不易切割、切割时间长以及生产效率低等问题。

Description

蓝宝石硅棒的切割方法
技术领域
本发明涉及一种多线切割技术，特别是涉及一种应用于蓝宝石硅棒的切割方法。
背景技术
我们知道，LED(蓝色发光二极管)在当今社会中用途十分广泛，例如各种通讯设备、仪器仪表及显示面板背光上均用有大量的LED。蓝宝石(Sapphire)作为制作LED的重要材料在半导体领域具有举足轻重的地位。在形成用于制作LED蓝宝石硅衬底之前，仍需要对蓝宝石硅材料进行前端加工，即将蓝宝石硅棒进行切片的作业。当今对蓝宝石硅棒进行切片加工普遍采用多线切割技术，它的原理是通过一根高速运动的钢线带动附着在钢线上的切割刃料对硅棒进行摩擦从而达到切割目的。线切割技术与传统的刀锯片、砂轮片及内圆切割相比有具有效率高，产能高，精度高等优点。
现有技术中针对圆柱体的蓝宝石硅棒进行加工是将所述蓝宝石硅棒置于钢线的上方，待钢线高速运行时将蓝宝石硅棒缓慢放下，使其压迫所述钢线，经由该高速运行的钢线对蓝宝石硅棒的弧面进行摩擦而开始直线式切割作业，当钢线由该蓝宝石硅棒一侧切割至另一侧时即将硅棒切割为蓝宝石硅片。
由此可知，当呈圆柱体的蓝宝石硅棒被切割到一半的时候(即切割到所述蓝宝石硅棒的直径距离的时候)，相较刚开始切割的时候，此时的该钢线和硅棒的接触面最大(摩擦面积最大)，换言之，则钢线在所述圆柱体硅棒中的运行距离最长，因而钢线所受到的运行阻力也就最大，由于蓝宝石硅棒本身具有很高的硬度而不易切割，再加上针对蓝宝石硅棒的切片要求又很严格，故而如此垂直线切割的方式很容易出现切割不良；再者，由于蓝宝石硅棒在整个切割过程中要下移至少一个直径的距离，则因加大了其行程而使该种垂直线切割的方式过程缓慢，不利于节省切割的作业时间以及提高生产的工作效率。
所以，如何提供一种应用于蓝宝石硅棒的切割技术，以避免以上所述的缺点，实为相关领域之业者目前亟待解决的问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种蓝宝石硅棒的切割方法，以解决现有技术中采用传统的垂直线切割的方式而不易切割、切割时间长以及生产效率低等问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种蓝宝石硅棒的切割方法，其特征在于：(1)提供一圆柱形蓝宝石硅棒；(2)提供一具有黏合介质的工件夹具，使所述工件夹具黏合所述蓝宝石硅棒两侧的顶面及底面，并所述工件夹具可带动所述蓝宝石硅棒绕其轴线进行旋转以及垂向移动；(3)提供至少一根可高速运行的金刚线，将所述金刚线置于所述蓝宝石硅棒下方，并使所述金刚线的走线方向与所述蓝宝石硅棒的轴线呈相对垂直；(4)设定所述工件夹具转速及垂向移动的行程、设定所述金刚线的运行速度；以及(5)旋转所述工件夹具以及高速运行所述金刚线，同时下降黏合有所述蓝宝石硅棒的工件夹具，使所述蓝宝石硅棒压迫所述高速运行的金刚线进行旋转切割作业。
在本发明的蓝宝石硅棒的切割方法中，所述工件夹具的黏合介质为黏合胶；所述工件夹具藉由一伺服电机驱动旋转，具体的，所述工件夹具与所述伺服电机之间藉由一传送带链接，以驱动所述工件夹具进行旋转；于具体的实施方式中，所述伺服电机驱动可所述工件夹具于顺时针方向或逆时针方向旋转，较为详细地，当所述工件夹具于顺时针方向时，所述金刚线反向走线；当所述工件夹具于逆时针方向时，所述金刚线正向走线。
在本发明的蓝宝石硅棒的切割方法步骤(5)的切割作业中，可依据预先设定的所述工件夹具行程而确定所述蓝宝石硅棒的被切割深度，以供操作人员选择将所述蓝宝石硅棒进行全切割还是有预留的切割。
如上所述，本发明的蓝宝石硅棒的切割方法将将所述金刚线置于所述宝石硅棒下方并与蓝宝石硅棒的轴线呈相对垂直的方向设置，通过旋转工件夹具以及高速运行所述金刚线，同时使所述蓝宝石硅棒压迫所述高速运行的金刚线进行旋转方式切割作业，以解决现有技术中普遍采用的垂直线切割的方式而造成的切割困难，精度差以及切割时间长以及生产效率低等问题，不但使整个切割过程顺畅，容易控制，而且也大大的缩短了切割时间，提高了切割效率。
附图说明
图1显示为本发明的蓝宝石硅棒的切割方法之操作流程示意图。
图2显示为应用本发明的蓝宝石硅棒的切割方法之设备正视图。
图3显示为应用本发明的蓝宝石硅棒的切割方法之设备侧视图。
图4a及4b显示为应用本发明的蓝宝石硅棒的切割方法之切割原理示意图。
图5显示为应用本发明的蓝宝石硅棒的切割方法之切割过程示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1至图5，图1显示为本发明的蓝宝石硅棒的切割方法之操作流程示意图；图2显示为应用本发明的蓝宝石硅棒的切割方法之设备正视图；图3显示为应用本发明的蓝宝石硅棒的切割方法之设备侧视图；图4a及4b显示为应用本发明的蓝宝石硅棒的切割方法之切割原理示意图；图5显示为应用本发明的蓝宝石硅棒的切割方法之切割过程示意图。
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明的蓝宝石硅棒的切割方法有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图所示，本发明提供一种蓝宝石硅棒的切割方法，其应用于对蓝宝石硅棒进行切割作业，于本实施例中，所述蓝宝石硅棒的切割方法应用于一用于对蓝宝石硅棒进行切割的金刚线切片机中，所述蓝宝石硅棒的切割方法包括以下步骤：
首先执行步骤S1，提供一圆柱形蓝宝石硅棒1，所述圆柱形蓝宝石硅棒1两侧具有顶面11及底面12。接着执行步骤S2。
于步骤S2中，提供一具有黏合介质21的工件夹具2，使所述工件夹具2黏合所述蓝宝石硅棒1两侧的顶面11及底面12，并所述工件夹具2可带动所述蓝宝石硅棒1绕其轴线o进行旋转以及垂向移动；于本实施例中，所述工件夹具2的黏合介质21为黏合胶，然并不局限于此，例如其他可将所述蓝宝石硅棒1两侧的顶面11及底面12黏合于所述工件夹具2上的黏合介质也适用于本发明。
需要说明的是，本发明设计的工件夹具非传统采用两侧夹持的技术，所述蓝宝石硅棒1被切割的过程中，由于被切割片很薄，若采用相对的力量夹持所述蓝宝石硅棒1则很易将切割中的形成的薄片挤压断，因而本发明采用黏合技术，进而消除了对所述蓝宝石硅棒1两侧的挤压力。
于本实施例中，所述工件夹具2藉由一伺服电机5驱动旋转，具体的，所述工件夹具2与所述伺服电机5之间藉由一传送带6链接，更为详细的，所述工件夹具2与所述伺服电机5分别具有带轮(未标示)，所述传送带6链接于所述工件夹具2与所述伺服电机5的带轮，以驱动所述工件夹具2进行旋转；于具体的实施方式中，所述伺服电机5驱动可所述工件夹具2于顺时针方向或逆时针方向旋转。
于本实施例中，所述伺服电机5与所述工件夹具2均装设于一机架7上，所述机架7上具有使所述伺服电机5与所述工件夹具2上升及下降的导轨(未标示)，以在切割过程中驱使所述工件夹具2垂向位移。接着执行步骤S3。
于步骤S3中，提供至少一根可高速运行的金刚线3，将所述金刚线3置于所述蓝宝石硅棒1下方，并使所述金刚线3的走线方向与所述蓝宝石硅棒1的轴线o呈相对垂直；于本实施例中，所述金刚线3缠绕于二切割辊4上，藉由所述切割辊4高速旋转时带动所述金刚线3高速运行。接着执行步骤S4。
于步骤S4中，设定所述工件夹具2转速及垂向移动的行程、设定所述金刚线3的运行速度；于本实施例中，所述金刚线3的运行速度为1000m/min。
需要特别指明的是，于实际的切割过程中，可依据预先设定的所述工件夹具2行程而确定所述蓝宝石硅棒1的被切割深度，呈如图5所示，当需要不完全切割所述蓝宝石硅棒1时，即设定的所述工件夹具2下降的行程自所述蓝宝石硅棒1表面至轴心的距离小于其半径距离即可。接着执行步骤S5。
于步骤S5中，旋转所述工件夹具2以及高速运行所述金刚线3，同时下降黏合有所述蓝宝石硅棒1的工件夹具2，使所述蓝宝石硅棒1压迫所述高速运行的金刚线2进行旋转切割作业。于实际的切割过程中，当所述工件夹具2于顺时针方向时，所述金刚线3反向走线；当所述工件夹具2于逆时针方向时，所述金刚线3正向走线。呈如图4a及4b所示，如此进一步加快了所述蓝宝石硅棒1和金刚线3的相对速度，进而达成更好的切割效果。
综上所述，本发明的蓝宝石硅棒的切割方法将所述金刚线置于所述宝石硅棒下方并与蓝宝石硅棒的轴线呈相对垂直的方向设置，通过旋转工件夹具以及高速运行所述金刚线，同时使所述蓝宝石硅棒压迫所述高速运行的金刚线进行旋转方式切割作业，以解决现有技术中普遍采用的垂直线切割的方式而造成的切割困难，精度差以及切割时间长以及生产效率低等问题，不但使整个切割过程顺畅，容易控制，而且也大大的缩短了切割时间，提高了切割效率。故而，与现有技术相比，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟习此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种蓝宝石硅棒的切割方法，其特征在于：
(1)提供一圆柱形蓝宝石硅棒；
(2)提供一具有黏合介质的工件夹具，使所述工件夹具黏合所述蓝宝石硅棒两侧的顶面及底面，并所述工件夹具可带动所述蓝宝石硅棒绕其轴线进行旋转以及垂向移动；
(3)提供至少一根可高速运行的金刚线，将所述金刚线置于所述蓝宝石硅棒下方，并使所述金刚线的走线方向与所述蓝宝石硅棒的轴线呈相对垂直；
(4)设定所述工件夹具转速及垂向移动的行程、设定所述金刚线的运行速度；以及
(5)旋转所述工件夹具以及高速运行所述金刚线，同时下降黏合有所述蓝宝石硅棒的工件夹具，使所述蓝宝石硅棒压迫所述高速运行的金刚线进行旋转切割作业。
2.如权利要求1所述的蓝宝石硅棒的切割方法，其特征在于：所述工件夹具的黏合介质为黏合胶。
3.如权利要求1所述的蓝宝石硅棒的切割方法，其特征在于：所述工件夹具藉由一伺服电机驱动旋转。
4.如权利要求3所述的蓝宝石硅棒的切割方法，其特征在于：所述伺服电机驱动可所述工件夹具于顺时针方向或逆时针方向旋转。
5.如权利要求4所述的蓝宝石硅棒的切割方法，其特征在于：当所述工件夹具于顺时针方向时，所述金刚线反向走线；当所述工件夹具于逆时针方向时，所述金刚线正向走线。
6.如权利要求3所述的蓝宝石硅棒的切割方法，其特征在于：所述工件夹具与所述伺服电机之间藉由一传送带链接。
7.如权利要求1所述的蓝宝石硅棒的切割方法，其特征在于：于所述步骤(5)的切割作业中，可依据预先设定的所述工件夹具行程而确定所述蓝宝石硅棒的被切割深度。
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