[發明專利]晶體毛坯的切割方法

無效

• 申請號: 201210026116.3
• 申請日: 2012-02-07
• 公開（公告）號: CN102632555A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 拾康;談佳華;孫永超;田野;陳翼
• 申請（專利權）人: 徐州協鑫光電科技有限公司
• 主分類號: B28D5/04
• 分類號: B28D5/04
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 許靜;趙愛軍

技術領域

本發明涉及一種晶體毛坯的處理方法，尤其涉及一種大尺寸藍寶石晶體毛坯的切割方法。

背景技術

無色藍寶石(sapphire)分子式為α-Al₂O₃，由三個氧原子和兩個鋁原子以共價鍵形式結合而成，其晶體結構為六方晶體結構，藍寶石硬度很高(莫氏硬度9級)，僅次于金剛石，它常被應用的切面有A-Plane、C-Plane和R-Plane。藍寶石晶體是一種集優良光學性能、物理性能和化學性能的獨特結合體，其優良的性能使藍寶石晶體成為現代工業重要基礎材料，除被軍用紅外裝置、導彈、潛艇、衛星空間技術、探測和高功率強激光等尖端科技廣泛應用外，它還為微電子、光電子、半導體、光通信、信息顯示、精密機械、國防軍事及國內外重大科學工程等眾多熱電領域技術發展尤其是藍(白)光LED照明產業提供了窗口材料。

目前采用泡生法、提拉法等方法已可以生長出直徑在300mm以上的大尺寸藍寶石晶體，但由于藍寶石晶體硬度很高，如何才能快速、精確完成藍寶石晶體毛坯的加工處理便成為值得關注的問題。

目前普遍采用的藍寶石晶體毛坯切割方式通常包括內、外圓切割法、帶鋸切割和金剛線的直線進給切割方式。內、外圓切割法使用刀口邊緣鑲有金剛石顆粒的金屬圓片來切割晶體，切割得到的晶體尺寸精度不高，平整度較差，且不能連續切割，切割效率低；帶鋸切割法以邊緣渡金剛砂的金屬鋸條進行切割，這種切割方式的不足在于：切割效率低，切割出的晶體表面質量較差，特別是針對大尺寸的藍寶石晶體，而且承載金剛砂的金屬基材容易出現斷裂的現象，鋸帶使用周期短，需要經常進行更換；而金剛線的直線進給切割方式利用金剛線的高速往復運動，實現對晶體的切割，其是將藍寶石晶體毛坯置于金剛線的上方，待金剛線高速運行時，迫使藍寶石晶體毛坯壓迫金剛線，經由該高速運行的金剛線對藍寶石晶體毛坯的弧面進行摩擦而開始直線式切割作業，當金剛線由藍寶石晶體毛坯一側切割至另一側時，即將藍寶石晶體毛坯切割為藍寶石晶片，這種金剛線的直線進給切割方式雖然提高了切割后的晶體的表面質量，但是，由于圓柱體的藍寶石晶體在切割至一半時，與剛開始切割時相比，金剛線與藍寶石晶體毛坯由于為線接觸方式，其接觸面最大，金剛線受到的運行阻力最大，存在冷卻效果不好，切割過程中會產生大量熱量，同時，切割至一半時，金剛線行程最大，切割緩慢，從而造成切割效率低的問題。

發明內容

為了解決以上現有技術中藍寶石晶體毛坯在切割處理過程中所存在的問題，本發明提供了一種晶體毛坯的切割方法，包括晶錠C面的切割、晶棒端面的切割、以及籽晶的加工，不僅能提高晶體毛坯的切割效率、質量和切割精確度，還可以有效利用余料，提高晶體毛坯的利用率，降低加工成本。

本發明所提供的技術方案為：一種晶體毛坯的切割方法，包括以下步驟：

確定藍寶石晶體毛坯的切割位置，并劃標記線做好切割位置標記；

將藍寶石晶體毛坯固定安裝在切割工作臺上，并調整金剛線與藍寶石晶體毛坯的垂直高度，使金剛線對準并壓在藍寶石晶體毛坯的標記線上，并保證金剛線進給所形成的平面與藍寶石晶體毛坯上的標記線切割后形成的切割平面重合；

打開冷卻液閥門，通過冷卻液對藍寶石晶體毛坯進行冷卻，利用金剛線以搖擺式切割方式沿標記線對藍寶石晶體毛坯進行切割，其中，所述搖擺式切割方式為：藍寶石晶體毛坯保持固定不動，金剛線沿垂直于藍寶石晶體毛坯放置的方向進給運行，且金剛線在其進給所形成的平面內進行搖擺，而與藍寶石晶體毛坯形成不同位置的切割接觸點，以在不同位置的切割接觸點處連續切割藍寶石晶體毛坯。

進一步的，所述將所述藍寶石晶體毛坯固定安裝在切割工作臺上的步驟為：

藍寶石晶體毛坯采用AB膠或者Q膠粘貼在工件板上，再將工件板固定在切割機上。

進一步的，所述的晶體毛坯的切割方法還包括：在切割完成后，取下切割部分材料，所述的取下切割部分材料的步驟為：取下藍寶石晶體毛坯切割后的余料及粘貼在其上的工件板，放入烘箱內進行加熱脫膠處理，脫膠后取下切割好的晶體。進一步的，金剛線以搖擺式切割方式沿標記線對藍寶石晶體毛坯進行切割時，所述金剛線的線速度為600～1000m/min，所述金剛線的線進給量為1～4mm/min。

進一步的，金剛線以搖擺式切割方式沿標記線對藍寶石晶體毛坯進行切割時，所述金剛線采用回線的進給方式，其中，進線量600～1000m，回線量400～800m。

進一步的，金剛線以搖擺式切割方式沿標記線對藍寶石晶體毛坯進行切割時，所述金剛線各處張力均勻分布，其張力為25～40N。