一种高效多线切割装置及方法

摘要

本发明对晶体的切割是通过旋转部件、固定部件和切割部件完成的。利用固定部件夹持晶体的两端面，由电机驱动旋转部件带动晶体旋转，这样保证在整个切割过程中，金属线与晶体始终是点接触，加快了切割速率，比一般的切削方式速率提高50％以上；同时由于始终是点接触，金属线的张力变动会很小，可以实现金属线的纤细化以及金属线移动的高速化，保证了切割面的表面质量(TTV，BOW，Warp等)，也减少了金属线的损耗。

权利要求

1.一种多线旋转切割装置，其特征在于，包括：固定部件、旋转部件、切割部件；

所述固定部件由顶杆、同步顶杆、同步顶杆锁紧组件和导轨组成，该同步顶杆锁紧组件带有锁紧部件、螺旋丝杆和螺旋把手；所述螺旋把手用于驱动所述螺旋丝杆和锁紧部件；

所述旋转部件，由伺服电机、旋转固定部件、一个加工线辊一(1)和两个加工线辊二(2)组成；

所述切割部件由金属线列、所述一个加工线辊一(1)和所述两个加工线辊二(2)组成，该三个加工线辊非共面平行设置；

所述伺服电机具有两个输出端，其中一个输出端驱动皮带带动所述顶杆和同步顶杆旋转，另一端带动所述加工线辊一(1)旋转；

所述金属线列由一金属线经多次卷绕形成。

2.根据权利要求1所述的一种多线旋转切割装置的晶体加工方法，其特征在于：所述固定部件通过锁紧部件和同步顶杆将晶体夹持，根据晶体长度在导轨上移动锁紧部件至合适位置，手动旋转螺旋把手夹紧晶体；

所述旋转部件通过所述伺服电机驱动皮带带动顶杆、同步顶杆旋转，从而实现晶体旋转；

所述切割部件利用收放线轮、张紧轮、导向轮导引金属线至加工线辊一(1)和两个加工线辊二(2)，经多次卷绕金属线而形成金属线列，通过所述伺服电机驱动加工线辊一(1)旋转，使此金属线列的金属线高速往复运动或单向移动，通过下压进给的方式，将晶体切割成多个。

3.如权利要求2所述的晶体加工方法，其特征在于，根据晶体材料特性调节所述伺服电机的转速。

说明书

一种高效多线切割装置及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种高效多线切割装置及方法,具体来说涉及一种LED及SOS半导体行业大尺寸蓝宝石衬底材料的多线切割的加工装置及方法。

背景技术

[0002] 由于大尺寸蓝宝石衬底材料应用的普及，特别是LED及SOS半导体行业对于4“，6”，8“蓝宝石晶圆需求的增长，促进了业界对大尺寸蓝宝石材料加工的需求快速上升，同时由于蓝宝石材料的物理属于硬脆材料，加工非常困难，同时效率低下，因此研究大口径蓝宝石的快速有效加工成为当前的难题，同时也成为业界努力的方向。

[0003] 现有技术对大尺寸蓝宝石材料切割加工主要采用如下两种方式：

[0004] 方式1、采用固定工件，切割线下压进给的方式切割，运用收放线轮、张紧轮、导向轮组成的布线结构，运行中工作台静止不动，切割运动整体结构向下运动，完成切割或工作台向上进给，小角度摆动，切割运动整体结构静止不动，完成切割。如图1、2所示现有技术的一种线锯方式，分为上下两侧。首先，将上册待加工物体I1固定于设置在线锯装置上部处的上侧物体固定单元300上，且上主滚筒10a通过轴间距离调节单元60，根据待加工物体的尺寸适当的调节主滚筒10a和10b之间的距离。然后垂直驱动电机41使主滚筒单元10向上运动，进行切片。如果将下侧待加工物体I2固定于旋转轴54上，然后驱动旋转电机
51，中空代加工物体I2旋转。此装置接合器56具有环形的圆筒形状。此种线锯方式主要有以下缺点：1、不同的加工物体分立，造成设备的复杂化。2、上侧加工单元，待加工物体被固定不动，金刚线与待加工物体接触面积大，不易散热，材料与金刚线损耗大；3、下侧加工单元只能加工中空物体，加工对象单一。

[0005] 方式2、主轴摆动切削，原理是主轴摆动过程中，钢线与工件实现点接触，同时，钢线和锯缝留有足够的间隙，方便磨粒进入锯缝，增加钢线携带磨粒机会，增加了单位时间磨粒切割工件的数量，增加工件的切削速度。但是由于蓝宝石具有强度高，硬度高，耐高温，耐磨擦，耐腐蚀能力强等特性，特别对于大口径蓝宝石晶圆(6英寸及其以上)，采用方式2切削，虽然能够解决接触面积大的问题，但是对于大口径的晶圆切削花费时间仍较长，而且设备组成部件多而复杂，加工成本高。

发明内容

[0006] 本专利提出一种新的多线切割的装置及加工方法，以解决当前加工效率低下及辅料消耗大的问题。

[0007] 本发明提供一种多线旋转切割装置，包括：固定部件、旋转部件、切割部件；

[0008] 所述固定部件由顶杆、同步顶杆、同步顶杆锁紧组件和导轨组成，该同步顶杆锁紧组件带有锁紧部件、螺旋丝杆和螺旋把手；所述螺旋把手用于驱动所述螺旋丝杆和锁紧部件；

[0009] 所述旋转部件，由伺服电机、旋转固定部件、一个加工线辊一和两个加工线辊二组成；

[0010] 所述切割部件由金属线列、所述一个加工线辊一和所述两个加工线辊二组成，该三个加工线辊非共面平行设置；

[0011] 所述伺服电机具有两个输出端，其中一个输出端驱动皮带带动所述顶杆和同步顶杆旋转，另一端带动所述加工线辊一旋转；

[0012] 所述金属线列由一金属线经多次卷绕形成。

[0013] 根据上述一种多线旋转切割装置的晶体加工方法：

[0014] 所述固定部件通过锁紧部件和同步顶杆将晶体夹持，根据晶体长度在导轨上移动锁紧部件至合适位置，手动旋转螺旋把手夹紧晶体；

[0015] 所述旋转部件通过所述伺服电机驱动皮带带动顶杆、同步顶杆旋转，从而实现晶体旋转；

[0016] 所述切割部件利用收放线轮、张紧轮、导向轮导引金属线至加工线辊一和两个加工线辊二，经多次卷绕金属线而形成金属线列，通过所述伺服电机驱动加工线辊一旋转，使此金属线列的金属线高速往复运动或单向移动，通过下压进给的方式，将晶体切割成多个。

[0017] 可以根据晶体材料特性调节所述伺服电机的转速。

[0018] 本发明通过晶体在切割时的旋转来减少金刚线与蓝宝石之间的接触面积，并通过旋转来达到更充分的冷却目的，从而达到提高切割效率减少消耗及提高质量的目的。

[0019] 本发明具有以下优点：首先，对待加工物体采用两端固定，两段顶杆可以根据物体大小更换不同尺寸，方便各种尺寸物体的加工，不论实心物体还是中空物体，顶杆带有锁紧件，比普通的单面粘结牢固度更强；其次，由头架电机(伺服电机)带动顶杆旋转，实现待加工物体旋转，头架电机可根据材料硬度等特性调节转速。

附图说明

[0020] 图1是现有技术的线锯装置俯视图；

[0021] 图2现有技术的线锯装置侧视图；

[0022] 图3本发明多线旋转切割装置正视图。

具体实施方式

[0023] 下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

[0024] 本发明的多线旋转切割装置包括：固定部件、旋转部件、切割部件；所述固定部件由同步顶杆、同步顶杆锁紧组件和导轨组成，该同步顶杆锁紧组件带有锁紧部件、螺旋丝杆和螺旋把手；所述旋转部件，由伺服电机、旋转固定部件、一个加工线辊一1和两个加工线辊二2组成；所述切割部件由金属线列、所述加工线辊一1和所述两个加工线辊二2组成，该三个加工线辊非共面平行设置。

[0025] 金属线列可由一金属线经多次卷绕形成。

[0026] 如图3，固定部件通过顶杆、同步顶杆和锁紧部件将晶棒夹持，根据晶棒长度在导轨上移动锁紧部件至合适位置，同步顶杆锁紧部件带有螺旋丝杆，手动旋转螺旋把手夹紧晶棒。

[0027] 旋转部件，由伺服电机和旋转固定部件组成，通过伺服电机驱动皮带带动顶杆、同步顶杆旋转，从而实现晶棒旋转。并且可以根据材料特性适当调节转速，提高生产效率。

[0028] 切割部件，利用收放线轮、张紧轮、导向轮引金属线线至加工线辊一1和两个加工线辊二2，该三个加工线辊非共面平行设置，经多次卷绕金属线而形成金属线列，通过伺服电机驱动皮带带动加工线辊一1旋转，使此金属线列的金属线高速往复运动或单向移动，通过下压进给的方式，将晶体切割成多个。

[0029] 本发明对晶体的切割主要是通过旋转部件、固定部件和切割部件完成的。利用固定部件夹持晶体的两端面，由电机驱动旋转部件带动晶体旋转，这样保证在整个切割过程中，金属线与晶体始终是点接触，加快了切割速率，比一般的切削方式速率提高50％以上；同时由于始终是点接触，金属线的张力变动会很小，可以实现金属线的纤细化以及金属线移动的高速化，保证了切割面的表面质量(TTV,BOW,Warp等)，也减少了金属线的损耗。切割部件利用收放线轮、张紧轮、导向轮、线槽多次卷绕金属线而形成金属线列，使此金属线列的金属线高速地往复运动或单向移动，将晶体切割成多个。与之前的摆动切削相比，金属线排列机构大大简化，设备减少了多余的辅助机构。

[0030] 本发明不限于以上对实施例的描述，本领域技术人员根据本发明揭示的内容，在本发明基础上不必经过创造性劳动所进行的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。