[發明專利]一種易碎超薄片或薄膜材料的切割方法

無效

• 申請號: 201310031227.8
• 申請日: 2013-01-25
• 公開（公告）號: CN103056903A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 蔣春萍;孔雯雯;高博;常愛民
• 申請（專利權）人: 中國科學院新疆理化技術研究所
• 主分類號: B26D7/01
• 分類號: B26D7/01
• 代理公司: 烏魯木齊中科新興專利事務所 65106
• 代理人: 張莉

技術領域：

本發明涉及一種易碎超薄片或薄膜材料的切割方法，屬于一種易碎超薄片或薄膜材料被無損切割成微米級尺寸樣品的方法。

背景技術：

由于實際需要，經常要將易碎超薄片或薄膜材料切割成微米級尺寸的樣品。但是在易碎超薄片或薄膜材料切割成微米級尺寸的過程切割過程中存在兩方面的問題。首先，由于切割工具與易碎超薄片或薄膜材料相互接觸時存在至少一種的相互作用力，容易使得易碎超薄片或薄膜材料在切割過程中發生位移，使得每一次切割工具與易碎超薄片或薄膜作用前都必須重新對準，才能保證最終要求樣品的尺寸和數目，這不僅增加了切割的難度還降低了切割的精度。其次，由于切割最終所得樣品為易碎超薄片或薄膜材料切割成微米級尺寸的樣品，切割過程中由于切割工具與樣品之間的相互作用力或者其他因素有可能導致微米級樣品的破損或者位移甚至遺失。因此在切割過程中我們需要將易碎超薄片或薄膜無損的固定在工作臺面上，且保證切割作業完成后，樣品可以無損的與固定工作臺面分開，以便轉移。

常見的固定方法有三種，一種是利用夾持工具將超薄片或薄膜夾持固定在工作臺面上；第二種是將超薄片或者薄膜材料用膠粘在工作臺面上；第三種是在工作臺面上開設吸附孔，以使工作臺的上表面形成吸附面，吸附孔通過設置在工作臺面下側的吸附管道與真空泵相連通，切割作業時，真空泵工作，超薄片或薄膜被吸附在工作臺面上。

然而，現有的工件固定方法均存在缺陷。當采用夾具夾持易碎超薄片或薄膜時，切割下的中間部分便不能得到固定，若超薄片或薄膜材料的脆性較大，夾具夾持過程中很容易將材料夾碎，因而造成材料的破損，使材料質量受到嚴重影響，比如當夾持超薄的陶瓷材料時，陶瓷很容易被夾碎；當采用膠粘方法將超薄片或薄膜材料固定在工作臺面上時，完成切割再次分離樣品和工作臺面時，很難保證微米級樣品的質量；當采用傳統真空吸附的方法固定易碎超薄片或薄膜時，不能保證切割下的微米級樣品都恰好覆蓋至少一個吸附孔上，因而無法保證切割樣品的全部固定，且切割過程中自材料上掉下的碎屑將會在真空吸附的作用下進入吸附孔，從而造成吸附管道的堵塞，甚至損壞真空泵。

發明內容：

本發明目的在于，提供一種易碎超薄片或薄膜材料的切割方法，該方法涉及的真空吸附裝置是由吸附面工作臺、步進電機、真空泵、硅片、切割工具組成，采用機械刀具或鋒利金屬絲或飛秒激光或聚焦離子束等切割工具，作用在易碎超薄片或薄膜材料上，使其按要求被切割開，將切割工具沿切割斷面垂直方向平移，再將切割工具作用在易碎超薄片或薄膜材料上，使其按要求被切割開，按照這種方式進行重復，直到完成切割要求的樣品數目為止。

本發明所述的一種易碎超薄片或薄膜材料的切割方法，該方法中涉及的真空吸附裝置是由吸附面工作臺、步進電機、真空泵、硅片、切割工具組成，具體操作按下列步驟進行：

a、在帶有吸附孔（6）的吸附面工作臺（2）上鋪設帶有孔（8）的透氣硅片（5），將易碎超薄片或薄膜材料（1）放置在透氣硅片（5）上；

b、開啟真空泵（3），通過吸附面工作臺（2）上的孔（6）和透氣硅片（5）上的孔（7）將易碎超薄片或薄膜材料（1）被吸附在透氣硅片（5）上；

c、采用切割工具對易碎超薄片或薄膜材料（1）進行切割開；

d、在易碎超薄片或薄膜材料（1）被切割開后，將切割工具通過步進電機（4）控制沿切割斷面垂直方向平移100-300um；

e、待易碎超薄片或薄膜材料（1）完全切割成微米級樣品后，關閉真空泵（3），吸附面工作臺（2）與透氣硅片（5）脫離吸附，易碎超薄片或薄膜材料（1）即可分離。

步驟a中的吸附面工作臺（2）上的吸附孔（6）與真空泵（3）連接。

步驟a中所述的透氣硅片（5）的厚度為30-100μm，透氣硅片（5）上的孔（7）為0.5-10μm，間距為5-10μm。

步驟a中吸附面工作臺（2）與透氣硅片（5）之間的負壓值為-50～-25kpa。

步驟b易碎超薄片或薄膜材料（1）為超薄陶瓷薄片、陶瓷薄膜、超薄芯片或超薄食品。

步驟c中的切割工具為機械刀具或鋒利金屬絲或飛秒激光或聚焦離子束，其中機械刀具的刀鋒為10-30nm，鋒利金屬絲的線寬為5-30nm。