TWI510343B - 鑽石線切割機及該鑽石線切割機的切割方法 - Google Patents

Description

鑽石線切割機及該鑽石線切割機的切割方法

本發明涉及一種鑽石線切割機及使用該鑽石線切割機的切割方法。

目前，業界一般使用鑽石線切割機來切割矽晶圓、藍寶石晶棒等。具體切割方法為：將待切割物體，如矽晶圓、藍寶石晶棒等固定於鑽石線切割機上；在與待切割面同面的上方設置第一固定端與第二固定端；具有一定長度的鑽石線的兩端可滑動地固定上述二固定端，並令該鑽石線其具有自第一固定端向第二固定端運動的線速度；令具有線速度的鑽石線該向待切割物體方向移動，直至前後不同段的鑽石線通過該待切割物體，進而完成切割動作。惟，切割一待切割物體需要調動整卷的鑽石線作切割動作，對鑽石線較為浪費。

有鑑於此，有必要提供一種節省鑽石線使用的鑽石線切割機及其切割方法。

一種鑽石線切割機，其包括旋轉馬達、鑽石線固定模組、鑽石線及空間位移組件，該旋轉馬達及鑽石線固定模組設置於該空間位移組件上，該旋轉馬達帶動該待切割物體繞待切割物體的中心線 旋轉，該鑽石線固定模組分別沿相反方向拉伸該鑽石線的相對兩端以使得鑽石線繃直以具有張力，該空間位移組件令該鑽石線自待切割物體的邊緣向中心方向移動，以使得鑽石線切割旋轉地待切割物體。

一種鑽石線切割機的切割方法，該加工方法包括如下步驟：固定待切割物體及鑽石線於鑽石線切割機上；調整待切割物體與鑽石線的相對位置，令鑽石線處於切割段的部份設置方向平行於待切割物體的待切割面；令待切割物體繞其中心線旋轉並且令待切割物與該鑽石線的切割段二者相對移動，令鑽石線的切割段切割該切割物體。

相較於習知技術，上述鑽石線切割機令待切割物體在旋轉時通過鑽石線，進而完成切割動作。利用處於切割段的鑽石線實施切割，避免了調動整卷的鑽石線作切割動作時，對鑽石線的浪費。

100‧‧‧鑽石線切割機

110‧‧‧底座

111‧‧‧承載面

112‧‧‧側壁

113‧‧‧頂壁

130‧‧‧空間位移組件

150‧‧‧旋轉馬達

170‧‧‧鑽石線固定模組

200‧‧‧待切割物體

300‧‧‧鑽石線

131‧‧‧移動台

132‧‧‧第一軌道

133‧‧‧第二軌道

135‧‧‧第三軌道

138‧‧‧第三驅動馬達

171‧‧‧固線板

172‧‧‧連接板

173‧‧‧連接體

174‧‧‧導輪

175‧‧‧鑽石線固定部

176‧‧‧張力計

1730‧‧‧貫穿孔

1712‧‧‧缺口

1740‧‧‧限位槽

圖1為本發明實施方式中鑽石線切割機的立體示意圖。

圖2為圖1中鑽石線切割機部分分解圖。

圖3為鑽石線切割機切割待切割物體的方法流程圖。

請參閱圖1，鑽石線切割機100包括底座110、自該底座110向同一側延伸的二側壁112、連接二側壁112的頂壁113、直接或者間接設置於該底座110上的空間位移組件130、旋轉馬達150及鑽石線固定模組170。該旋轉馬達150與該鑽石線固定模組170設置於該空間位移組件130上。該空間位移組件130設置於該底座110上。 該旋轉馬達150用於固定待切割物體200，並帶動該待切割物體200繞待切割物體200的中心線旋轉。在本實施方式中，該旋轉馬達150是可以調整速度與扭力的馬達。該鑽石線固定模組170用於固定鑽石線300並分別沿相反方向拉伸該鑽石線300的相對兩端以使得鑽石線300繃直令處於切割段的鑽石線300具有張力。該空間位移組件130能夠於實施切割動作前校準待切割物體200與切割段鑽石線300的相對位置，並在實施切割動作時變化該旋轉馬達150與鑽石線固定模組170二者之間的相對位置，令二者或者相互靠近或者相互遠離，進而實施切割動作。

在本實施方式中，該待切割物體200為玻璃棒材，其形狀為圓柱形並具有中心線。該旋轉馬達150提供一旋轉速度，令玻璃棒材的邊緣具有700-1200m/min的線速度。

具體地，該空間位移組件130包括移動台131、第一軌道132、第二軌道133、第三軌道135、第一驅動馬達(圖未示)、第二驅動馬達(圖未示)、第三驅動馬達138。在本實施方式中，該第一軌道132與第二軌道133是水平方向的沿X方向與Y方向上設置的軌道，第三軌道135是沿豎直方向Z方向設置的軌道。該移動台131設置於該第二軌道133上並能夠在該第二驅動馬達的帶動下沿該第二軌道133移動。該第一驅動馬達能夠驅動該第二軌道133及位於該第二軌道133上的該移動台131沿該第一軌道132移動。該第三驅動馬達138用於驅動該鑽石線固定模組170沿該第三軌道135移動。可以理解地，該第三驅動馬達138也可以為氣壓缸。

在本實施方式中，每一第一軌道132、第二軌道133、第三軌道135均具有二軌道，以穩定地引導及限定沿軌道移動的元件。其 中，該第三軌道135的二軌道分設於第二軌道133的兩側，以利切割動作的穩固實施。

請參閱圖2，該鑽石線固定模組170包括固線板171、連接板172、連接體173、二導輪174及二鑽石線固定部175及該鑽石線300。其中，其一鑽石線固定部175上設置張力計176，該張力計用於測量處於切割段的鑽石線材是否具有所需的張力，以便於根據張力計的測量結果將該處於切割段的鑽石線材調整至所需的張力。該連接板172與二連接體173設置於該固線板171上，該連接板172用於與該第三驅動馬達138連接，該二連接體173用於將該鑽石線固定模組170可滑動地固定於該第三軌道135的二軌道上。該二鑽石線固定部175用於固定該鑽石線300的兩端並且沿相反方向拉伸該鑽石線300以使得鑽石線300的切割段具有張力。按照該鑽石線300走線方向而言，該二導輪174設置於二鑽石線固定部175之間，用於精確定位該鑽石線300的設置方向。其中，二導輪174之間的鑽石線300為切割段，用於切割待切割物體200。

具體地，該固線板171大體為矩形板，該二連接體173分設於該固線板171同一側面的二端部，該連接板172在本實施方式中為一個，設置與二連接體173同一側面的固線板171上且介於二連接體173之間。二連接體173各具有一貫穿孔1730。二貫穿孔1730的延伸方向相同。該固線板171的遠離該連接板172的一側形成有缺口1712。在本實施方式中，該缺口1712呈矩形。該缺口1712的長與寬均大於待切割物體200的直徑。該二導輪174分設於形成該缺口1712的固線板171的兩側，每一導輪174具有限位槽1740，該限位槽1740為自導輪174的外側壁向內凹入形成的環形槽。該限位槽 1740用於收容及精準定位該鑽石線300的切割段。此外，該導輪174固定於該固線板171的固定方式可以為可轉動地固定及牢固固定等方式。本實施方式採用的是轉動固定。該二鑽石線固定部175及張力計176設置於該固線板171上且與該二導輪174同側。沿該鑽石線300的走向方向上，該二導輪174設置於該張力計176與鑽石線固定部175之間。

鑽石線300是在裸線上鍍一層鑽石顆粒形成的。當採用未切割前的直徑為0.25毫米的鑽石線時，該鑽石線切割機100提供的張力小於或者等於40牛頓，優選為40牛頓。

組裝時，該第一軌道132與第三軌道135設置於底座110的承載面111上。在本實施方式中，該承載面111為水平面，該第一軌道132的延伸方向與頂壁113的延伸方向相同，且設置於二側壁112之間。該移動台131設置於該第二軌道133上並與該第二軌道133一同設置在該第一軌道132上。二第三軌道135分別靠近該二側壁112設置。該旋轉馬達150固定於該移動台131上。該二連接體173的貫穿孔1730分別收容該第三軌道135的二軌道，進而將該鑽石線固定模組170固定於該空間位移組件130上，其中該缺口1712較連接板172更加靠近該承載面111。該第三驅動馬達138固定於該頂壁113上並與該鑽石線固定模組170的連接板172連接。該待切割物體200可以經由機械固定或黏膠固定的方式固定於該旋轉馬達150上，該待切割物體200為圓柱形玻璃棒材，其中心線平行該承載面111及第二軌道133。

可以理解地，該待切割物體200可以為圓形、方形與不規則形狀等，其材質可以為金屬、陶瓷、塑膠與玻璃等。

下面詳述鑽石線切割機100的切割方法，如圖3：

S1：固定待切割物體200、鑽石線300於鑽石線切割機100上。

將該圓柱形的玻璃棒材固定於旋轉馬達150上，該圓柱形玻璃棒材的中心線與該底座110的承載面111及第二軌道133平行。將鑽石線300的兩端分別固定於二鑽石線固定部175上，該鑽石線300的於二鑽石線固定部175之間的部份收容於該二導輪174的限位槽1740內，則二導輪174之間的處於切割段的該鑽石線300位於該缺口1712的靠近固線板171邊緣的一側。

S2：調整待切割物體200與鑽石線300的相對位置，令鑽石線300處於切割段的部份設置方向平行於待切割物體200的待切割面。

開啟第一驅動馬達(圖未示)、第二驅動馬達(圖未示)以調整待切割物體200的水平位置，令其待切割面對準鑽石線300的切割段。驅動第三驅動馬達138，令鑽石線300的切割段貼近該待切割物體200。

S3：令待切割物體200旋轉地通過該鑽石線300的切割段。

開啟旋轉馬達150令待切割物體200繞其中心線旋轉，開啟該第三驅動馬達138，令鑽石線固定模組170向底座110方向移動，則待切割物體200在旋轉地過程中進入該缺口1712內，則在進入缺口1712的同時鑽石線300的切割段切割待切割物體200。

可以理解地，可以先將該待切割物體200設置於該缺口1712內，在實施切割運動時，令設置於該待切割物體200下方的鑽石線300向待切割物體200的中心線方向運動，即向上運動，在該待切割物體200的旋轉下，同樣實施切割動作。此外，如將第三驅動馬 達138設置於移動台131上，令移動台131相對該鑽石線300的切割段移動同樣能夠完成切割動作。

上述鑽石線切割機100提供了一種與現有技術完全不同的鑽石線的切割方法。暨待切割物體200在高速的旋轉下通過具有一定張力的鑽石線300，進而完成切割動作。利用處於切割段的鑽石線實施切割，避免了調動整卷的鑽石線作切割動作時對鑽石線的浪費。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。

100‧‧‧鑽石線切割機

110‧‧‧底座

111‧‧‧承載面

112‧‧‧側壁

113‧‧‧頂壁

130‧‧‧空間位移組件

150‧‧‧旋轉馬達

170‧‧‧鑽石線固定模組

200‧‧‧待切割物體

300‧‧‧鑽石線

131‧‧‧移動台

132‧‧‧第一軌道

133‧‧‧第二軌道

135‧‧‧第三軌道

138‧‧‧第三驅動馬達

Claims (10)

1. 一種鑽石線切割機，其包括旋轉馬達、鑽石線固定模組、鑽石線及空間位移組件，該旋轉馬達及鑽石線固定模組設置於該空間位移組件上，該旋轉馬達帶動該待切割物體繞待切割物體的中心線旋轉，該鑽石線固定模組分別沿相反方向拉伸該鑽石線的相對兩端以使得鑽石線繃直以具有張力，該空間位移組件能夠驅動該鑽石線固定模組相對於該旋轉馬達相互靠近，從而令該鑽石線自待切割物體的邊緣向中心方向移動，以使得鑽石線切割旋轉地待切割物體。
2. 如請求項第1項所述之鑽石線切割機，其中，該鑽石線固定模組包括二導輪，二導輪之間的鑽石線作為切割段實施切割動作，該二導輪分設於該旋轉馬達與鑽石線切割段相對移動方向的兩側。
3. 如請求項第2項所述之鑽石線切割機，其中，每一導輪具有限位槽，該限位槽為自導輪的外側壁向內凹入形成的環形槽，該限位槽收容並定位該鑽石線。
4. 如請求項第2項所述之鑽石線切割機，其中，該鑽石線固定模組包括固線板，該固線板的一側形成有缺口，該缺口的長與寬均大於待切割物體的對應位置，以容納待切割物體，該二導輪分設於形成該缺口的固線板的相對兩端。
5. 如請求項第4項所述之鑽石線切割機，其中，該鑽石線固定模組包括二鑽石線固定部，用於固定該鑽石線的相對兩端，按照該鑽石線走線方向，該二導輪設置於二鑽石線固定部之間。
6. 如請求項第5項所述之鑽石線切割機，其中，該鑽石線固定模組包括一張力計，該張力計設置於其一鑽石線固定部上用於測量處於切割段鑽石線 是否具有所需的張力，以便於根據張力計的測量結果將該處於切割段的鑽石線材調整至所需的張力。
7. 如請求項第4項所述之鑽石線切割機，其中，該鑽石線切割機包括底座，該空間位移組件包括第一軌道、第二軌道、第三軌道、第一驅動馬達、第二驅動馬達、第三驅動馬達，該第一軌道、第二軌道及第三軌道是位於空間上同一座標軸不同方向上的軌道，底座的承載面垂直第三軌道，平行第一軌道、第二軌道，該鑽石線固定模組滑動地設置於第三軌道上並在該第三驅動馬達驅動下沿該第三軌道滑動，該旋轉馬達滑動設置於第二軌道上並在該第二驅動馬達驅動下沿該第二軌道滑動，該旋轉馬達與第二軌道滑動設置於第一軌道上並在該第一驅動馬達驅動下沿該第一軌道滑動，該第一軌道與第三軌道設置於底座的承載面上。
8. 如請求項第7項所述之鑽石線切割機，其中，該鑽石線切割機還包括設置於底座承載面上的二側壁及二側壁之間的頂壁，該第三驅動馬達設置於該頂壁上並與該鑽石線固定模組連接，用於驅動該鑽石線固定模組於靠近該底座及遠離該底座之間作往復運動。
9. 一種鑽石線切割機的切割方法，包括如下步驟：固定待切割物體及鑽石線於鑽石線切割機上；調整待切割物體與鑽石線的相對位置，令鑽石線處於切割段的部份設置方向平行於待切割物體的待切割面；令待切割物體繞其中心線旋轉並且令待切割物與該鑽石線的切割段二者相對移動，進而令鑽石線的切割段切割該切割物體。
10. 如請求項第9項所述之加工方法，其中，該待切割物體繞該待切割物體的中心線旋轉的線速度為700-1200米每分鐘。