[發明專利]改進的超聲波多線切割方法及專用設備

無效

• 申請號: 201110432021.7
• 申請日: 2011-12-11
• 公開（公告）號: CN103158204A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 趙鈞永
• 申請（專利權）人: 趙鈞永
• 主分類號: B28D5/04
• 分類號: B28D5/04;B28D1/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及用于固體材料特別是晶體材料的改進的超聲波多線切割方法及實施該方法的專用設備。

背景技術

現有的專用于固體材料、例如但不限于包括硅、碳化硅、氧化鋁、鉆石等硬脆晶體材料的線切割及多線切割的方法，通常包括步驟：使用單根或多根切割線通過布線系統排列成包含有至少2條切割線的切割線網，使切割線做切割運動的同時，使待切割固體材料與切割側切割線網接觸，通過切割線本身的切割作用，或由切割線攜帶的切割或研磨砂漿的切割作用，實現待切割固體材料的切割，包括例如晶體錠的剖方，或切片，等等。其中，切割線的切割運動包括例如單向運動、雙向往復運動、旋轉運動、振動及其復合運動等等。

使用現有的線切割方法切割硬脆材料時，通常切割效率較低、切割精度不高，成本高，并且切割終了時被切割材料易產生出線邊緣崩邊等損傷。為此，中國專利說明書ZL03133682.5介紹了采用超聲波振動裝置的超聲波線切割鋸，利用超聲能量輔助金剛石線鋸切割，實現了高效率、高精度、低成本的線鋸方法。但是，這種線鋸需要把超聲波變幅桿與金剛石線的一端固定連接，只能適用于往復走線的短線鋸切割，無法用于單向走線切割，更無法實現連續雙向或單向走線切割。

中國專利ZL200610044360.7公開了一種非導電硬脆材料超聲振動復合線鋸切割方法，通過在固定待切割的非導電硬脆材料的工作臺上安裝超聲換能器，在切割時使工作臺產生超聲振動，帶動固定其上的待切割材料發生附加超聲振動，而實現超聲振動線鋸切割，達到高效切割的目的。但是，由于超聲換能器所產生的超聲波需要先穿透工作臺和工作臺上固定待切割材料的工件板及其粘結層才能達到待切割材料，在實際切割中，由于需要穿透的厚度較大，和工作臺、工件板、粘結層等具有相對于待切割材料的不可調整的聲阻抗，超聲波到達待切割材料時已極度衰減，其超聲切割效果難以達到預期，并且需要較大功率的超聲裝置。并且，該發明方法僅用于非導電硬脆材料，對于實際線鋸切割中占較大份額的導電的硬脆材料，例如半導體、電子、光電工業使用的電性摻雜的硅晶體、碳化硅晶體，從該專利中無法確定是否可使用該方法。

中國專利申請CN201010565214公開了一種超聲鋸切機床，其設置有與超聲波發生裝置的變幅桿連接的振動頭，使振動頭與金剛石切割線保持壓力接觸實現金剛石切割線的超聲振動。這種機床雖然實現了金剛石線鋸的連續切割，但是，由于振動頭與高速運動的金剛石切割線接觸會被切割，不僅快速切割消耗振動頭，也使金剛石線發生無效切割磨損，降低了線鋸的有效利用率，并且，由于硬性接觸中難以實現超聲波在多根切割線上的同步傳遞，只能用于單線切割，不能用于多線切割。

發明內容

鑒于以上現有技術存在的缺陷和不足，本發明的目的是提供改進的超聲波多線切割方法，以更為有效、節能和經濟的方式，實現包括導電和非導電材料的超聲波線切割方法；本發明的再一個目的是，提供實施該改進的超聲波多線切割方法的專用線切割設備，從而為該方法的工業化提供裝備基礎。本發明的超聲波多線切割方法，同樣適用于單線切割。

為此，本發明提供了一種固體物體的多線切割方法，包括：

(1)設置多線切割線網和待切割物體，其中，待切割物體以其至少部分表面為裝載接觸面裝載固定于裝載固定裝置上；

(2)設置包含有超聲發射表面的至少一個超聲波發生裝置，并將超聲發射表面安裝于所述的待切割物體的其余表面的至少部分表面上；

(3)啟動切割線切割待切割物體，啟動超聲波發生裝置，使超聲發射表面發射的超聲波透過其所安裝的待切割物體表面傳遞到待切割物體；

(4)保持切割線切割待切割物體直至完成切割；任選在切割完成前從所述的待切割物體表面上移開所述的超聲發射表面，以避免切割線切割所述的超聲發射表面。

其中，所述的超聲發射表面安裝其上的所述的待切割物體的其余表面是指待切割物體的裝載接觸面之外的表面；

其中，所述的超聲發射表面可以是超聲波發生裝置的超聲換能器的超聲發射表面，也可以是超聲變幅桿的超聲發射表面，或者是超聲振板的超聲發射表面，或者是超聲振子的超聲發射表面，或者是聚焦或輻散超聲波的超聲透鏡的超聲發射表面；

其中，所述的超聲發射表面優選具有和待切割物體的接觸表面相貼合的形狀，例如平面或圓弧曲面；