TW201908087A - 用於晶體人造剛玉之金剛線切割法 - Google Patents

用於晶體人造剛玉之金剛線切割法 Download PDF

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Abstract

一種使用金剛線(2)切割晶體人造剛玉(1)的方法，其中該人造剛玉(1)繞主軸線(DP)被驅動，切割線(2)透過臨時滾筒(3)被拉緊並且被驅動(1)該臨時滾筒(3)在整個切割操作中將每個人造剛玉(1)相對於該主軸線(DP)固定就位，該臨時滾筒(3)藉由在被接合至犧牲芯(4)的至少一個人造剛玉(1)上包覆成型塗層材料(7)而被製造，該切割之後是從其上分離的切割環(9)的切片，特別是使用熱的，具有平行面的結晶板(10)。

Description

用於晶體人造剛玉之金剛線切割法
本發明關於一種使用切割線，特別是使用金剛線來用於切割至少一個晶體人造剛玉以生產結晶板的方法。
本發明關於製造用於鐘錶和珠寶的結晶部件的領域，更特定地關於刻在兩個平行面之間的部件，例如手錶晶體或類似物。
由於保持這些不規則形狀的原材料的困難，晶體人造剛玉的切割是複雜的操作。它們的硬度需要金剛線切割。切割是一項昂貴的操作，其對於振動以及遇到的任何雜質都非常敏感。此外，製造具有完美平行面並且沒有刮痕或磨蝕痕跡的光盤是困難的。
以SILTRONIC名義申請的專利申請案號DE102004043718A1公開了一種用於從易碎材料例如半導體晶體的棒或晶體切割晶片的方法，其中兩個或更多個工件被放置在旋轉安裝架上，直到具有平行導線的數量被提供鑽石切割。工件夾持器繞中心軸線旋轉並且安裝到分度驅動器上以將工件供應到鋸上。整體切割動作是由往復鋸驅動器和工件夾持器的旋轉驅動器組合而成的。
以MEYER BURGER AG名義的專利申請案號WO2010/009881也公開了一種具有旋轉工件保持器的多線切割裝置以及用於切割固體基板的方法，例如用作半導體中的晶圓，光電，光學，陶瓷，電氣和磁技術行業。
本發明提出開發一種方法，該方法掌握切割晶體人造剛玉的操作，允許同時切割多個晶體人造剛玉，確保控制生產成本，特別是在節省金剛線和切割時間方面，並且確保良好完成的產品。
為此，本發明關於一種用於切割根據申請專利範圍第1項之至少一個晶體人造剛玉的方法。
本發明關於使用切割線，特別是使用金剛線來切割藍寶石或紅寶石人造剛玉類型的類似晶體的至少一個晶體人造剛玉1以生產結晶板10的方法。
更特定地說，確定一個人造剛玉軸線DB，與人造剛玉半徑RB一起被選擇為垂直地切割該至少一個人造剛玉1。
該人造剛玉半徑RB確定了從切割操作獲得的結晶板10的尺寸，並且因此確定將從其中提取的產品的尺寸，該產品如手錶晶體等。
切割藉由驅動人造剛玉1繞與人造剛玉軸線DB平行的主軸線DP被進行。更特定地，該主軸線DP被與人造剛玉軸線DB分開大於人造剛玉半徑RB的偏心量E。
切割線2在與主軸線DP垂直的平面上沿著直線段保持拉緊並且被驅動，尤其是但不限於在軟接近位置和分離位置之間，其中在軟接近位置中分開切割線2與主軸線DP的距離具有與偏心量E和人造剛玉半徑RB之和相等的值，以及其中在分離位置中分開切割線2與主軸線DP的距離具有等於偏心量E和人造剛玉半徑RB之間的差的值。
根據本發明，製造了臨時滾筒3，該臨時滾筒3在整個切割操作中將該至少一個人造剛玉1相對於主軸線DP固定就位，在上述期間使得人造剛玉軸線DB在切割臨時滾筒3內的該至少一個人造剛玉1期間通過體現切割線2的直線段之任意側上。
特別地，臨時滾筒3在用金剛線2切割期間被旋轉。更特定地，其旋轉速度恆定，並且金剛線2的運動速度也是恆定的。
更特別地並且以非限制性的方式，在給定時刻對應於臨時滾筒3中切割線2的接合之直線段垂直於源自主軸線DP的徑向線，其與滾筒的軸線重合，並且該線段相對於該徑向線是對稱的。
更特別地，該臨時滾筒3被佈置成用於同時切割多個這種人造剛玉1，每個這種人造剛玉1被相對於主軸線DP以相同的方式徑向佈置。
有利地，臨時滾筒3基於犧牲芯4，以非限制性方式由軸向管或圓柱體形成，其公轉軸線與主軸線DP重合，並且其半徑等於該偏心量E和人造剛玉半徑RB之間的差。然後，在適當的製備之後，將每個人造剛玉1接合到該犧牲芯4上，以其人造剛玉軸線DB平行於主軸線DP定向以形成接合組件5。
在另一個特定且非限制性的變形例中，接合被使用由環氧樹脂和如1,4,7,10-四氮雜癸烷的固化劑形成之商品如雙組分黏合劑而進行，在混合和固化後一起形成多環氧化物，特別是從Huntsman Araldite®系列產品或者任何其它適合於待組裝材料的黏合劑而進行。
在另一個特定且非限制性的變形例中，使用另一種商品，例如甲基丙烯酸酯、氰基丙烯酸酯或任何其他合適的黏合劑，例如厭氧Henkel® Loctite® 641黏合劑進行接合，其是可被使用最高至150°C的甲基丙烯酸酯酯，並且其非常容易在250°C下熔化，例如藉由熱空氣流動而熔化。
在特定應用中，人造剛玉1縱向延伸並且至少在其中心部分具有基本上圓柱形的形狀;在這種情況下，人造剛玉軸DB是該圓柱的軸。
更特別地，人造剛玉1彼此被基本上平行地接合，如果可能的話，它們之間所包含的距離在4mm和6mm之間。
在用於製造鐘錶部件的特定應用中，臨時滾筒3的外徑大約為240mm，滾筒3中的切割深度被包含在介於30mm和55mm之間，人造剛玉的最小的內部支撐直徑接近130mm。自然地，該方法可以在不脫離本發明的情況下以其他尺寸特徵來實現。
由於切割操作的完美連續性質，本發明允許節省金剛線2和節省操作時間而同時確保如此切割的邊緣在操作結束時獲得的結晶板10中具有非常規則的表面狀態。本領域技術人員所熟知的藉由拋光的精加工不在此處討論。
有利地，製備是藉由對每個人造剛玉進行噴砂、或微噴砂或噴丸等等並且然後藉由用酒精或其它溶劑清洗之以除去任何油脂和固體顆粒而被實現，使金剛線2不會遇到任何易於加速磨損的顆粒。
更特別地，一旦將人造剛玉1接合到犧牲芯4上，將由此形成的接合組件5插入用作模具的包封件6中，接合組件5被以聚合物塗層7包覆成型在該包封件6內，聚合物塗層7如環氧樹脂樹脂或類似物，具有特定的黏度，其被留下以固化所需的時間，特別是至少24小時，藉由冷卻而保持基本恆定的溫度以形成包覆成型組件8。該冷卻可以在環境溫度下的冷水流而被進行，並且防止塗層產品達到太高的溫度並因此防止產生不均勻性的應力。
接下來，在塗層產品7的固化之後，特別是在環氧樹脂的固化之後，由此形成的包覆成型組件8從其包封件被去除，其有利地為可再循環並且被回火，並且特別是在在40℃和50℃之間所包括溫度下回火至少12小時以獲得臨時滾筒3。
因此實際的切割操作被施加到臨時滾筒3上：藉由將金剛線2徑向地朝主軸線DP推進至少直到分離位置以形成切割環9的毛坯，臨時滾筒3被切片。
這些切割環9的分離藉由切割犧牲芯4完成，藉由轉動完成或藉由其他工具加工或其他手段完成。
塗層7，特別是環氧樹脂或類似物然後藉由升高溫度和/或在加熱的流體和/或翻轉裝置等中浸泡來從切割環9而被去除，以鬆開具有兩個平行面的結晶板10。黏合劑的去除可以被同時進行，或者在單獨的操作中進行，特別是藉由升高溫度進行，這取決於用於塗層和接合的材料的選擇。
更特別地，該方法被應用至藍寶石晶體人造剛玉或紅寶石晶體人造剛玉。
更特別地，藉由對由此獲得的結晶板進行成型和精加工，將該方法被應用至製造鐘錶晶體。
更特別地，藉由對由此獲得的結晶板進行成型和精加工，該方法被應用至製造鐘錶用珠寶。
本發明提供了金剛線2的顯著的節省，控制了縮短的切割時間並且保證了獲得具有兩個完美平行的主面和非常規則的表面狀態的結晶板10。
1‧‧‧人造剛玉
2‧‧‧切割線
3‧‧‧臨時滾筒
4‧‧‧犧牲芯
5‧‧‧接合組件
6‧‧‧包封件
7‧‧‧聚合物塗層
8‧‧‧包覆成型組件
9‧‧‧切割環
10‧‧‧結晶板
DP‧‧‧主軸線
RB‧‧‧人造剛玉半徑
E‧‧‧偏心量
參照附圖閱讀以下詳細描述後，本發明的其他特徵和優點將顯現，在附圖中： 　　- 圖1表示包括犧牲核心的接合組件的示意性透視圖，其中在表面製備之後，該犧牲核心被接合圍繞幾個未處理的晶體人造剛玉。 　　- 圖2表示圖1的接合組件的示意性端部視圖。 　　- 圖3以與圖2類似的方式表示相同的接合組件，該接合組件被插入用作模具的包封件中，其中該接合組件被用塗層材料來包覆成型。 　　- 圖4以與圖3類似的方式表示在圖3的包覆成型操作並從包封件中取出之後並且在熱穩定之後的包覆成型組件，其中該包覆成型組件形成準備被切割的臨時滾筒。 　　- 圖5以類似於圖4的方式表示切割該臨時滾筒的操作，透過以上，該切割線以簡化方式被表示在兩個滾筒之間移動。 　　- 圖6表示在切割操作結束時藉由切除犧牲芯和塗層材料的任何剩餘元件以將其與臨時滾筒的其餘部分完全分離而獲得的切割環的示意性透視圖。 　　- 圖7表示在去除剩餘的塗層材料之後該切割環的剩餘部分的示意性透視圖。 　　- 圖8表示在去除黏合劑和犧牲芯的其餘部分之後剩餘的結晶板的示意性透視圖。

Claims (11)

  1. 一種使用金剛線(2)切割至少一個晶體人造剛玉(1)的方法，其中一個人造剛玉軸線(DB)被確定，選擇以人造剛玉半徑(RB)垂直於該人造剛玉軸線切割該至少一個人造剛玉(1)，並且該人造剛玉(1)繞平行於該人造剛玉軸線(DB)的主軸線(DP)而被驅動，並且切割線(2)在與該主軸線(DP)垂直的平面上沿著直線段被保持拉緊並且被驅動，其中，製造臨時滾筒(3)，該臨時滾筒(3)在整個切割操作中將該至少一個人造剛玉(1)相對於該主軸線(DP)固定就位，在上述期間使得該人造剛玉軸線(DB)在切割該臨時滾筒(3)內的該至少一個人造剛玉(1)期間通過該直線段之任意側上，並且其中該臨時滾筒(3)基於由軸向管或圓柱體所形成的犧牲芯(4)，其公轉軸線與該主軸線(DP)重合，並且其半徑等於該偏心量(E)和該人造剛玉半徑(RB)之間的差，在製備之後，該犧牲芯(4)於其上被以其人造剛玉軸線(DB)平行於該主軸線(DP)定向而接合每個該人造剛玉(1)以形成接合組件(5)， 並且其中，一旦該人造剛玉(1)被接合到該犧牲芯(4)上，則該接合組件(5)被插入到包封件(6)，其中該接合組件(5)被以塗層材料(7)包覆成型在該包封件(6)內，該塗層材料(7)被留下以固化而形成包覆成型組件(8)，其特徵在於，在固化該塗層材料(7)之後，該包覆成型組件(8)被從該包封件(6)去除並被回火以獲得該臨時滾筒(3)。
  2. 根據申請專利範圍第1項之切割方法，其中每個該人造剛玉(1)之製備藉由對該人造剛玉進行噴砂或微噴砂或噴丸而被執行，然後用酒精或其他溶劑清潔之以去除任何油脂和複數個固體粒子。
  3. 根據申請專利範圍第1項之切割方法，其中該主軸線(DP)被以大於該人造剛玉半徑(RB)的偏心量(E)與該人造剛玉軸線(DB)分開，其中該切割線(2)被保持拉緊並被驅動在軟接近位置和分離位置之間，其中在該軟接近位置中分開該切割線(2)與該主軸線(DP)的距離具有與該偏心量(E)和該人造剛玉半徑(RB)之和相等的值，其中在該分離位置中分開該切割線(2)與該主軸線(DP)的距離具有與該偏心量(E)和該人造剛玉半徑(RB)之間的差相等之值。
  4. 根據申請專利範圍第2項之切割方法，其中該主軸線(DP)被以大於該人造剛玉半徑(RB)的偏心量(E)與該人造剛玉軸線(DB)分開，其中該切割線(2)被保持拉緊並被驅動在軟接近位置和分離位置之間，其中在該軟接近位置中分開該切割線(2)與該主軸線(DP)的距離具有與該偏心量(E)和該人造剛玉半徑(RB)之和相等的值，其中在該分離位置中分開該切割線(2)與該主軸線(DP)的距離具有與該偏心量(E)和該人造剛玉半徑(RB)之間的差相等之值。
  5. 根據申請專利範圍第1項之切割方法，其中該臨時滾筒(3)被佈置成用於該同時切割複數個該等人造剛玉(1)，每個該等人造剛玉相對於該主軸線(DP)以相同的方式被徑向佈置。
  6. 根據申請專利範圍第1項之切割方法，其中該臨時滾筒(3)藉由朝向該主軸線(DP)徑向推進金剛線(2)直到至少該分離位置而被切片以形成複數個切割環(9)的複數個毛坯。
  7. 根據申請專利範圍第6項之切割方法，其中該等切割環(9)的分離藉由轉動或另一工具加工來切斷該犧牲芯(4)而被完成。
  8. 根據申請專利範圍第7項之切割方法，其中藉由增加溫度和/或浸入加熱的流體和/或翻轉裝置中，或者諸如此類，該塗層材料(7)或該環氧樹脂被從該等切割環(9)去除以鬆開具有兩個平行面的複數個結晶板(10)。
  9. 根據申請專利範圍第1項之切割方法，其中該晶體人造剛玉被選擇為由藍寶石或紅寶石製成。
  10. 一種根據申請專利範圍第8項之切割方法對於製造複數個鐘錶晶體的應用，其特徵在於成型和精加工操作在根據該方法所製造的該等結晶板(10)上被進行。
  11. 一種根據申請專利範圍第8項之切割方法對於製造複數個鐘錶珠寶的應用，其特徵在於成型和精加工操作在根據該方法所製造的該等結晶板(10)上被進行。
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