專利名稱：藍寶石硅棒的切割方法
技術領域：
本發明涉及一種多線切割技術，特別是涉及一種應用于藍寶石硅棒的切割方法。
背景技術：
我們知道，LED (藍色發光二極管)在當今社會中用途十分廣泛，例如各種通訊設 備、儀器儀表及顯示面板背光上均用有大量的LED。藍寶石(Sapphire)作為制作LED的重 要材料在半導體領域具有舉足輕重的地位。在形成用于制作LED藍寶石硅襯底之前，仍需 要對藍寶石硅材料進行前端加工，即將藍寶石硅棒進行切片的作業。當今對藍寶石硅棒進 行切片加工普遍采用多線切割技術，它的原理是通過一根高速運動的鋼線帶動附著在鋼線 上的切割刃料對硅棒進行摩擦從而達到切割目的。線切割技術與傳統的刀鋸片、砂輪片及 內圓切割相比有具有效率高，產能高，精度高等優點。現有技術中針對圓柱體的藍寶石硅棒進行加工是將所述藍寶石硅棒置于鋼線的 上方，待鋼線高速運行時將藍寶石硅棒緩慢放下，使其壓迫所述鋼線，經由該高速運行的鋼 線對藍寶石硅棒的弧面進行摩擦而開始直線式切割作業，當鋼線由該藍寶石硅棒一側切割 至另一側時即將硅棒切割為藍寶石硅片。由此可知，當呈圓柱體的藍寶石硅棒被切割到一半的時候(即切割到所述藍寶石 硅棒的直徑距離的時候)，相較剛開始切割的時候，此時的該鋼線和硅棒的接觸面最大(摩 擦面積最大)，換言之，則鋼線在所述圓柱體硅棒中的運行距離最長，因而鋼線所受到的運 行阻力也就最大，由于藍寶石硅棒本身具有很高的硬度而不易切割，再加上針對藍寶石硅 棒的切片要求又很嚴格，故而如此垂直線切割的方式很容易出現切割不良；再者，由于藍寶 石硅棒在整個切割過程中要下移至少一個直徑的距離，則因加大了其行程而使該種垂直線 切割的方式過程緩慢，不利于節省切割的作業時間以及提高生產的工作效率。所以，如何提供一種應用于藍寶石硅棒的切割技術，以避免以上所述的缺點，實為 相關領域之業者目前亟待解決的問題。
發明內容
鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種藍寶石硅棒的切割方 法，以解決現有技術中采用傳統的垂直線切割的方式而不易切割、切割時間長以及生產效 率低等問題。為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種藍寶石硅棒的切割方法，其特 征在于(1)提供一圓柱形藍寶石硅棒；( 提供一具有黏合介質的工件夾具，使所述工件 夾具黏合所述藍寶石硅棒兩側的頂面及底面，并所述工件夾具可帶動所述藍寶石硅棒繞其 軸線進行旋轉以及垂向移動；(3)提供至少一根可高速運行的金剛線，將所述金剛線置于 所述藍寶石硅棒下方，并使所述金剛線的走線方向與所述藍寶石硅棒的軸線呈相對垂直； (4)設定所述工件夾具轉速及垂向移動的行程、設定所述金剛線的運行速度；以及( 旋轉 所述工件夾具以及高速運行所述金剛線，同時下降黏合有所述藍寶石硅棒的工件夾具，使所述藍寶石硅棒壓迫所述高速運行的金剛線進行旋轉切割作業。在本發明的藍寶石硅棒的切割方法中，所述工件夾具的黏合介質為黏合膠；所述 工件夾具藉由一伺服電機驅動旋轉，具體的，所述工件夾具與所述伺服電機之間藉由一傳 送帶鏈接，以驅動所述工件夾具進行旋轉；于具體的實施方式中，所述伺服電機驅動可所述 工件夾具于順時針方向或逆時針方向旋轉，較為詳細地，當所述工件夾具于順時針方向時， 所述金剛線反向走線；當所述工件夾具于逆時針方向時，所述金剛線正向走線。在本發明的藍寶石硅棒的切割方法步驟(5)的切割作業中，可依據預先設定的所 述工件夾具行程而確定所述藍寶石硅棒的被切割深度，以供操作人員選擇將所述藍寶石硅 棒進行全切割還是有預留的切割。如上所述，本發明的藍寶石硅棒的切割方法將將所述金剛線置于所述寶石硅棒下 方并與藍寶石硅棒的軸線呈相對垂直的方向設置，通過旋轉工件夾具以及高速運行所述金 剛線，同時使所述藍寶石硅棒壓迫所述高速運行的金剛線進行旋轉方式切割作業，以解決 現有技術中普遍采用的垂直線切割的方式而造成的切割困難，精度差以及切割時間長以及 生產效率低等問題，不但使整個切割過程順暢，容易控制，而且也大大的縮短了切割時間， 提高了切割效率。
圖1顯示為本發明的藍寶石硅棒的切割方法之操作流程示意圖。圖2顯示為應用本發明的藍寶石硅棒的切割方法之設備正視圖。圖3顯示為應用本發明的藍寶石硅棒的切割方法之設備側視圖。圖如及4b顯示為應用本發明的藍寶石硅棒的切割方法之切割原理示意圖。圖5顯示為應用本發明的藍寶石硅棒的切割方法之切割過程示意圖。
具體實施例方式以下通過特定的具體實例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書 所揭示的內容輕易地了解本發明的其他優點與功效。本發明還可以通過另外不同的具體實 施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基于不同觀點與應用，在不背離本 發明的精神下進行各種修飾或改變。請參閱圖1至圖5，圖1顯示為本發明的藍寶石硅棒的切割方法之操作流程示意 圖；圖2顯示為應用本發明的藍寶石硅棒的切割方法之設備正視圖；圖3顯示為應用本發 明的藍寶石硅棒的切割方法之設備側視圖；圖如及4b顯示為應用本發明的藍寶石硅棒的 切割方法之切割原理示意圖；圖5顯示為應用本發明的藍寶石硅棒的切割方法之切割過程 示意圖。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發明的基本構想， 遂圖式中僅顯示與本發明的藍寶石硅棒的切割方法有關的組件而非按照實際實施時的組 件數目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態、數量及比例可為一種隨意的改變， 且其組件布局型態也可能更為復雜。如圖所示，本發明提供一種藍寶石硅棒的切割方法，其應用于對藍寶石硅棒進行 切割作業，于本實施例中，所述藍寶石硅棒的切割方法應用于一用于對藍寶石硅棒進行切割的金剛線切片機中，所述藍寶石硅棒的切割方法包括以下步驟首先執行步驟Si，提供一圓柱形藍寶石硅棒1，所述圓柱形藍寶石硅棒1兩側具有 頂面11及底面12。接著執行步驟S2。于步驟S2中，提供一具有黏合介質21的工件夾具2，使所述工件夾具2黏合所述 藍寶石硅棒1兩側的頂面11及底面12，并所述工件夾具2可帶動所述藍寶石硅棒1繞其軸 線0進行旋轉以及垂向移動；于本實施例中，所述工件夾具2的黏合介質21為黏合膠，然并 不局限于此，例如其他可將所述藍寶石硅棒1兩側的頂面11及底面12黏合于所述工件夾 具2上的黏合介質也適用于本發明。需要說明的是，本發明設計的工件夾具非傳統采用兩側夾持的技術，所述藍寶石 硅棒1被切割的過程中，由于被切割片很薄，若采用相對的力量夾持所述藍寶石硅棒1則很 易將切割中的形成的薄片擠壓斷，因而本發明采用黏合技術，進而消除了對所述藍寶石硅 棒1兩側的擠壓力。于本實施例中，所述工件夾具2藉由一伺服電機5驅動旋轉，具體的，所述工件夾 具2與所述伺服電機5之間藉由一傳送帶6鏈接，更為詳細的，所述工件夾具2與所述伺服 電機5分別具有帶輪(未標示)，所述傳送帶6鏈接于所述工件夾具2與所述伺服電機5的 帶輪，以驅動所述工件夾具2進行旋轉；于具體的實施方式中，所述伺服電機5驅動可所述 工件夾具2于順時針方向或逆時針方向旋轉。于本實施例中，所述伺服電機5與所述工件夾具2均裝設于一機架7上，所述機架 7上具有使所述伺服電機5與所述工件夾具2上升及下降的導軌(未標示)，以在切割過程 中驅使所述工件夾具2垂向位移。接著執行步驟S3。于步驟S3中，提供至少一根可高速運行的金剛線3，將所述金剛線3置于所述藍寶 石硅棒1下方，并使所述金剛線3的走線方向與所述藍寶石硅棒1的軸線ο呈相對垂直；于 本實施例中，所述金剛線3纏繞于二切割輥4上，藉由所述切割輥4高速旋轉時帶動所述金 剛線3高速運行。接著執行步驟S4。于步驟S4中，設定所述工件夾具2轉速及垂向移動的行程、設定所述金剛線3的 運行速度；于本實施例中，所述金剛線3的運行速度為lOOOm/min。需要特別指明的是，于實際的切割過程中，可依據預先設定的所述工件夾具2行 程而確定所述藍寶石硅棒1的被切割深度，呈如圖5所示，當需要不完全切割所述藍寶石硅 棒1時，即設定的所述工件夾具2下降的行程自所述藍寶石硅棒1表面至軸心的距離小于 其半徑距離即可。接著執行步驟S5。于步驟S5中，旋轉所述工件夾具2以及高速運行所述金剛線3，同時下降黏合有所 述藍寶石硅棒1的工件夾具2，使所述藍寶石硅棒1壓迫所述高速運行的金剛線2進行旋轉 切割作業。于實際的切割過程中，當所述工件夾具2于順時針方向時，所述金剛線3反向走 線；當所述工件夾具2于逆時針方向時，所述金剛線3正向走線。呈如圖如及4b所示，如 此進一步加快了所述藍寶石硅棒1和金剛線3的相對速度，進而達成更好的切割效果。綜上所述，本發明的藍寶石硅棒的切割方法將所述金剛線置于所述寶石硅棒下方 并與藍寶石硅棒的軸線呈相對垂直的方向設置，通過旋轉工件夾具以及高速運行所述金剛 線，同時使所述藍寶石硅棒壓迫所述高速運行的金剛線進行旋轉方式切割作業，以解決現 有技術中普遍采用的垂直線切割的方式而造成的切割困難，精度差以及切割時間長以及生產效率低等問題，不但使整個切割過程順暢，容易控制，而且也大大的縮短了切割時間，提 高了切割效率。故而，與現有技術相比，本發明有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度 產業利用價值。 上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用于限制本發明。任何熟 習此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因 此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完 成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的權利要求所涵蓋。
權利要求
1.一種藍寶石硅棒的切割方法，其特征在于(1)提供一圓柱形藍寶石硅棒；(2)提供一具有黏合介質的工件夾具，使所述工件夾具黏合所述藍寶石硅棒兩側的頂 面及底面，并所述工件夾具可帶動所述藍寶石硅棒繞其軸線進行旋轉以及垂向移動；(3)提供至少一根可高速運行的金剛線，將所述金剛線置于所述藍寶石硅棒下方，并使 所述金剛線的走線方向與所述藍寶石硅棒的軸線呈相對垂直；(4)設定所述工件夾具轉速及垂向移動的行程、設定所述金剛線的運行速度；以及(5)旋轉所述工件夾具以及高速運行所述金剛線，同時下降黏合有所述藍寶石硅棒的 工件夾具，使所述藍寶石硅棒壓迫所述高速運行的金剛線進行旋轉切割作業。
2.如權利要求1所述的藍寶石硅棒的切割方法，其特征在于所述工件夾具的黏合介 質為黏合膠。
3.如權利要求1所述的藍寶石硅棒的切割方法，其特征在于所述工件夾具藉由一伺 服電機驅動旋轉。
4.如權利要求3所述的藍寶石硅棒的切割方法，其特征在于所述伺服電機驅動可所 述工件夾具于順時針方向或逆時針方向旋轉。
5.如權利要求4所述的藍寶石硅棒的切割方法，其特征在于當所述工件夾具于順時 針方向時，所述金剛線反向走線；當所述工件夾具于逆時針方向時，所述金剛線正向走線。
6.如權利要求3所述的藍寶石硅棒的切割方法，其特征在于所述工件夾具與所述伺 服電機之間藉由一傳送帶鏈接。
7.如權利要求1所述的藍寶石硅棒的切割方法，其特征在于于所述步驟(5)的切割 作業中，可依據預先設定的所述工件夾具行程而確定所述藍寶石硅棒的被切割深度。
全文摘要
本發明提供一種藍寶石硅棒的切割方法，首先提供一圓柱形藍寶石硅棒；其次提供一具有黏合介質的工件夾具，使工件夾具黏合藍寶石硅棒兩側面，且工件夾具可帶動藍寶石硅棒繞其軸線進行旋轉以及垂向移動；提供至少一根可高速運行的金剛線，將其置于藍寶石硅棒下方，并使金剛線的走線方向與藍寶石硅棒的軸線呈相對垂直；而后設定工件夾具轉速及垂向移動的行程、設定金剛線的運行速度；最后旋轉工件夾具及高速運行金剛線，同時下降黏合有寶石硅棒的工件夾具，使藍寶石硅棒壓迫正在高速運行的金剛線進行旋轉切割作業，以解決現有技術中采用傳統的垂直線切割的方式而不易切割、切割時間長以及生產效率低等問題。
文檔編號B24B27/06GK102079111SQ20091019938
公開日2011年6月1日 申請日期2009年11月26日 優先權日2009年11月26日
發明者盧建偉 申請人:上海日進機床有限公司