CN105382951A - 一种蓝宝石的曲面多线切割方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种蓝宝石的曲面多线切割方法及其装置。它包括以下几个步骤：首先将蓝宝石晶块固定在带有摇摆机构的工作台上，并确定工作台与多线切割布线罗拉的相对位置；工作台逐渐向下运动并与蓝宝石晶块相接触；根据所需切割曲面形状，由程序控制多线切割布线罗拉在Y方向上运动及摇摆机构的摆动时间及摆动幅度，最终形成蓝宝石曲面。本发明能够克服传统蓝宝石材料曲面加工工艺难度大、成品率低、材料损耗大等缺点，采用改进的多线切割装置直接将晶块一次性切成数百片具有弯曲面的晶片，可有效提高晶片加工效率，减少所需加工余量，降低成本。

Description

一种蓝宝石的曲面多线切割方法及其装置

（一）技术领域

本发明涉及一种曲面切割技术，具体涉及一种蓝宝石的曲面多线切割技术。

（二）背景技术

蓝宝石单晶具有力学、光学等优异的综合性能，目前常用作LED半导体材料外延的衬底。蓝宝石产品生产成本不断降低，使蓝宝石在消费类电子及其它消费类产品方面大范围应用成为可能，其中，曲面蓝宝石屏也是未来发展的方向之一。

然而，蓝宝石硬度高，且常温下为硬脆材料，曲面加工在工艺控制上更加困难，成品率低。若采用先切成蓝宝石晶块，再加工成弯曲晶片的工艺路线，则不但加工时间长，且材料损耗较大，严重影响产品的制造成本。

多线切割是目前常用的高效晶片切割方法，可以一次切割成几百片，加工效率高，产品表面质量好，成本相对较低。但普通多线切割机通常的工作原理为；工作台向下运动，带动工件逐渐向下运动，布线罗拉沿走线方向小幅度摆动，以实现晶片的切割。但由于运动方式的限制，普通多线切割机却无法完成曲面晶片的切割。

（三）发明内容

本发明的目的在于提供一种能够克服传统蓝宝石材料曲面加工工艺难度大、成品率低、材料损耗大等缺点，采用改进的多线切割设备直接将晶块一次性切成数百片具有弯曲面的晶片，可有效提高晶片加工效率，减少所需加工余量，降低成本的蓝宝石的曲面多线切割方法。

本发明的目的是这样实现的：它包括以下几个步骤：1）将蓝宝石晶块固定在带有摇摆机构的工作台上，并确定工作台与多线切割布线罗拉的相对位置；2）工作台逐渐向下运动并与蓝宝石晶块相接触；3）根据所需切割曲面形状，由程序控制多线切割布线罗拉在Y方向上运动及摇摆机构的摆动时间及摆动幅度，最终形成蓝宝石曲面。

本发明还有这样一些特征：

1、所述的工作台超声振动频率为17000~23000Hz。

2、所述的多线切割布线罗拉可沿Y轴前后行走0~5mm。

3、所述的曲面切割过程中，切割平面部分时，工作台摆动角度为0~7；

4、所述的金刚石切割线线径0.2~0.5mm，切割时的走线速度600~1500m/min，切割弧面部分时工件进给速度0.1~0.5mm/min，切割平面部分时工件进给速度0.2~0.8mm/min。

本发明的另一目的在于提供一种曲面多线切割装置。它包括固定在带有摇摆机构的工作台3、多线切割布线罗拉1和设置在多线切割布线罗拉1上的金刚石切割线2，蓝宝石晶块4固定在工作台上，工作台、多线切割布线罗拉连接程序单元，在程序单元程序控制下多线切割布线罗拉1可沿Y轴方向来回做小幅度直线运动，工作台3带动蓝宝石晶块4在一定幅度范围内摆动。

本发明以右侧切割曲面为例，金刚石切割线沿ab方向与蓝宝石晶块相接触，在工作台向下运动的同时，按程序设定，多线切割布线罗拉在Y轴方向上运动，摇摆机构沿金刚石切割线方向摆动，金刚石切割线由b，经d、e，最终到c完成整个工件的切割，形成蓝宝石曲面。在切割弧面bd段及ec段时，工作台不摆动，切割平面de段时，提供程序单元程序控制，工作台进行摆动。多线切割布线罗拉1可沿Y轴方向来回做小幅度直线运动，工作台3带动蓝宝石晶块4在一定幅度范围内（θ摇摆角度内）摆动，以加快蓝宝石的切割速度。

具体切割过程为：采用改进的金刚石线多线切设备，使其可以实现双向运动，即在工作台可以上下移动的基础上，布线罗拉可以实现前后行走。另外，为提高切割效率，改善切割质量，粘料工作台增加了超声振动及摆动功能。在加工过程中，切割弧面部分时，工作台保持水平，不摆动，而切割平面部分时，工作台沿切割线方向摆动。

本发明的有益效果有：

1.多线切割机的工作台增加高频超声振动及摆动功能，可提高切削速度，进而提高切割效率。

2.采用改进的金刚石多线切割机可实现弧形晶片的切割，可大大提高加工效率，减少材料损失。

（四）附图说明

图1为本发明蓝宝石的曲面多线切割示意图；

图2为实施例操作示意图。

（五）具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

结合图1，本实施例包括固定在带有摇摆机构的工作台3、多线切割布线罗拉1和设置在多线切割布线罗拉1上的金刚石切割线2，蓝宝石晶块4固定在工作台上，工作台、多线切割布线罗拉连接程序单元。多线切割布线罗拉1可沿Y轴方向来回做小幅度直线运动，工作台3带动蓝宝石晶块4在一定幅度范围内（θ角度内）摆动，以加快蓝宝石的切割速度。将蓝宝石晶块固定在带有摇摆机构的工作台上，并确定工作台与多线切割布线罗拉的相对位置；2）工作台逐渐向下运动并与蓝宝石晶块相接触；3）根据所需切割曲面形状，由程序控制多线切割布线罗拉在Y方向上运动及摇摆机构的摆动时间及摆动幅度，最终形成蓝宝石曲面。所述的工作台超声振动频率为17000~23000Hz。多线切割布线罗拉可沿Y轴前后行走0~5mm。曲面切割过程中，切割平面部分时，工作台摆动角度为0~7；金刚石切割线线径0.2~0.5mm，切割时的走线速度600~1500m/min，切割弧面部分时工件进给速度0.1~0.5mm/min，切割平面部分时工件进给速度0.2~0.8mm/min。

结合图2，本实施例具体切割过程为：1）将蓝宝石晶块4固定在工作台3上，并确定工作台与多线切割布线罗拉的相对位置；2）工作台逐渐向下运动并与蓝宝石晶块相接触；3）根据所需切割曲面形状，由程序控制多线切割布线罗拉在Y方向上运动及摇摆机构的摆动时间及摆动幅度，最终形成蓝宝石曲面。以图1中右侧切割曲面为例，金刚石切割线沿ab方向与蓝宝石晶块相接触，在工作台向下运动的同时，按程序设定，多线切割布线罗拉在Y轴方向上运动，摇摆机构沿金刚石切割线方向摆动，金刚石线由b，经d、e，最终到c完成整个工件的切割，形成蓝宝石曲面。在切割弧面bd段及ec段时，工作台不摆动，切割平面de段时，工作台进行摆动。

本发明陈述了蓝宝石的曲面多线切割方法，在本发明的思想基础上，凡可以通过了类似手段获得蓝宝石弯曲面目的的也属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种蓝宝石的曲面多线切割方法，其特征在于它包括以下几个步骤：1）将蓝宝石晶块固定在带有摇摆机构的工作台上，并确定工作台与多线切割布线罗拉的相对位置；2）工作台逐渐向下运动并与蓝宝石晶块相接触；3）根据所需切割曲面形状，由程序控制多线切割布线罗拉在Y方向上运动及摇摆机构的摆动时间及摆动幅度，最终形成蓝宝石曲面。

2.根据权利要求1所述的一种蓝宝石的曲面多线切割方法，其特征在于所述的工作台超声振动频率为17000~23000Hz。

3.根据权利要求2所述的一种蓝宝石的曲面多线切割方法，其特征在于所述的多线切割布线罗拉可沿Y轴前后行走0~5mm。

4.根据权利要求3所述的一种蓝宝石的曲面多线切割方法，其特征在于所述的曲面切割过程中，切割平面部分时，工作台摆动角度为0~7。

5.根据权利要求4所述的一种蓝宝石的曲面多线切割方法，其特征在于所述的金刚石切割线线径0.2~0.5mm，切割时的走线速度600~1500m/min，切割弧面部分时工件进给速度0.1~0.5mm/min，切割平面部分时工件进给速度0.2~0.8mm/min。

6.一种根据权利要求1所述的蓝宝石的曲面多线切割装置，其特征在于它包括固定在带有摇摆机构的工作台、多线切割布线罗拉和设置在多线切割布线罗拉上的金刚石切割线，蓝宝石晶块固定在工作台上，工作台、多线切割布线罗拉连接程序单元，在程序单元程序控制下多线切割布线罗拉可沿Y轴方向来回做小幅度直线运动，工作台带动蓝宝石晶块可在一定幅度范围内摆动。