专利名称：金刚线切片机的切割机构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种多线切割技术，特别是涉及一种应用于圆柱形蓝宝石硅棒进行切割的金刚线切片机的切割机构。
背景技术：
我们知道，LED (蓝色发光二极管)在当今社会中用途十分广泛，例如各种通讯设 备、仪器仪表及显示面板背光上均用有大量的LED。蓝宝石(Sapphire)作为制作LED的重 要材料在半导体领域具有举足轻重的地位。在形成用于制作LED蓝宝石硅衬底之前，仍需 要对蓝宝石硅材料进行前端加工，即将蓝宝石硅棒进行切片的作业。当今对蓝宝石硅棒进 行切片加工普遍采用多线切割技术，它的原理是通过一根高速运动的钢线带动附着在钢线 上的切割刃料对硅棒进行摩擦从而达到切割目的。线切割技术与传统的刀锯片、砂轮片及 内圆切割相比有具有效率高，产能高，精度高等优点。现有技术中针对圆柱体的蓝宝石硅棒进行加工是将所述蓝宝石硅棒置于钢线的 上方，待钢线高速运行时将蓝宝石硅棒缓慢放下，使其压迫所述钢线，经由该高速运行的钢 线对蓝宝石硅棒的弧面进行摩擦而开始直线式切割作业，当钢线由该蓝宝石硅棒一侧切割 至另一侧时即将硅棒切割为蓝宝石硅片。由此可知，当呈圆柱体的蓝宝石硅棒被切割到一半的时候(即切割到所述蓝宝石 硅棒的直径距离的时候)，相较刚开始切割的时候，此时的该钢线和硅棒的接触面最大(摩 擦面积最大)，换言之，则钢线在所述圆柱体硅棒中的运行距离最长，因而钢线所受到的运 行阻力也就最大，由于蓝宝石硅棒本身具有很高的硬度而不易切割，再加上针对蓝宝石硅 棒的切片要求又很严格，故而如此垂直线切割的方式很容易出现切割不良；再者，由于蓝宝 石硅棒在整个切割过程中要下移至少一个直径的距离，则因加大了其行程而使该种垂直线 切割的方式过程缓慢，不利于节省切割的作业时间以及提高生产的工作效率。所以，如何提供一种应用于蓝宝石硅棒的切割设备，以避免以上所述的缺点，实为 相关领域之业者目前亟待解决的问题。
发明内容鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种金刚线切片机的 切割机构，以解决现有技术中采用传统的垂直线切割的方式而不易切割、切割时间长以及 生产效率低等问题。为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种金刚线切片机的切割机 构，用于圆柱形蓝宝石硅棒进行切割作业，其特征在于，所述切割机构至少包括工件夹具 以及金刚线，所述工件夹具设置于一机架上，所述工件夹具具有用以黏合所述蓝宝石硅棒 两侧的顶面及底面的黏合介质，并所述工件夹具可带动所述蓝宝石硅棒绕其轴线进行旋转 以及垂向移动；所述金刚线缠绕于二切割辊上，藉由所述切割辊高速旋转时带动所述金刚 线高速运行，所述切割辊位于所述蓝宝石硅棒下方，并使所述金刚线的走线方向与所述蓝宝石硅棒的轴线呈相对垂直；其中，于切割作业时，预先设定所述工件夹具转速及垂向移动 的行程、设定所述金刚线的运行速度，之后旋转所述工件夹具以及高速运行所述金刚线，同 时下降黏合有所述蓝宝石硅棒的工件夹具，使所述蓝宝石硅棒压迫所述高速运行的金刚线 进行旋转切割。在本实用新型的金刚线切片机的切割机构中，所述工件夹具的黏合介质为黏合 胶；所述工件夹具藉由一伺服电机驱动旋转，具体的，所述工件夹具与所述伺服电机之间藉 由一传送带链接，以驱动所述工件夹具进行旋转；所述伺服电机设置于所述机架上；于具 体的实施方式中，所述伺服电机驱动可所述工件夹具于顺时针方向或逆时针方向旋转，较 为详细地，当所述工件夹具于顺时针方向时，所述金刚线反向走线；当所述工件夹具于逆时 针方向时，所述金刚线正向走线。在本实用新型的金刚线切片机的切割机构于所述的切割作业中，可依据预先设定 的所述工件夹具行程而确定所述蓝宝石硅棒的被切割深度。如上所述，本实用新型的金刚线切片机的切割机构将将所述金刚线置于所述宝石 硅棒下方并与蓝宝石硅棒的轴线呈相对垂直的方向设置，通过旋转工件夹具以及高速运行 所述金刚线，同时使所述蓝宝石硅棒压迫所述高速运行的金刚线进行旋转方式切割作业， 以解决现有技术中普遍采用的垂直线切割的方式而造成的切割困难，精度差以及切割时间 长以及生产效率低等问题，不但使整个切割过程顺畅，容易控制，而且也大大的缩短了切割 时间，提高了切割效率。
图1显示为应用本实用新型的金刚线切片机的切割机构之正视图。图2显示为应用本实用新型的金刚线切片机的切割机构之侧视图。图3a及3b显示为应用本实用新型的金刚线切片机的切割机构之切割原理示意 图。图4显示为应用本实用新型的金刚线切片机的切割机构之切割过程示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说 明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另 外不同的具体实施方式
加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应 用，在不背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图1至图4，图1显示为应用本实用新型的金刚线切片机的切割机构之正视 图；图2显示为应用本实用新型的金刚线切片机的切割机构之侧视图；图3a及3b显示为应 用本实用新型的金刚线切片机的切割机构之切割原理示意图；图4显示为应用本实用新型 的金刚线切片机的切割机构之切割过程示意图。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构 想，遂图式中仅显示与本实用新型的金刚线切片机的切割机构有关的组件而非按照实际实 施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意 的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。[0018]如图所示，本实用新型提供一种金刚线切片机的切割机构，其应用于对蓝宝石硅 棒进行切割作业，于本实施例中，所述圆柱形蓝宝石硅棒1两侧具有顶面11及底面12，所述 金刚线切片机的切割机构至少包括工件夹具2以及金刚线3。提供一具有黏合介质21的工件夹具2，使所述工件夹具2黏合所述蓝宝石硅棒1 两侧的顶面11及底面12，并所述工件夹具2可带动所述蓝宝石硅棒1绕其轴线O进行旋转 以及垂向移动；于本实施例中，所述工件夹具2的黏合介质21为黏合胶，然并不局限于此， 例如其他可将所述蓝宝石硅棒1两侧的顶面11及底面12黏合于所述工件夹具2上的黏合 介质也适用于本实用新型。需要说明的是，本实用新型设计的工件夹具非传统采用两侧夹持的技术，所述蓝 宝石硅棒1被切割的过程中，由于被切割片很薄，若采用相对的力量夹持所述蓝宝石硅棒 1则很易将切割中的形成的薄片挤压断，因而本实用新型采用黏合技术，进而消除了对所述 蓝宝石硅棒1两侧的挤压力。于本实施例中，所述工件夹具2藉由一伺服电机5驱动旋转，具体的，所述工件夹 具2与所述伺服电机5之间藉由一传送带6链接，更为详细的，所述工件夹具2与所述伺服 电机5分别具有带轮(未标示)，所述传送带6链接于所述工件夹具2与所述伺服电机5的 带轮，以驱动所述工件夹具2进行旋转；于具体的实施方式中，所述伺服电机5驱动可所述 工件夹具2于顺时针方向或逆时针方向旋转。于本实施例中，所述伺服电机5与所述工件夹具2均装设于一机架7上，所述机架 7上具有使所述伺服电机5与所述工件夹具2上升及下降的导轨(未标示)，以在切割过程 中驱使所述工件夹具2垂向位移。提供至少一根可高速运行的金刚线3，将所述金刚线3置于所述宝石硅棒1下方， 并使所述金刚线3的走线方向与所述蓝宝石硅棒1的轴线ο呈相对垂直；于本实施例中，所 述金刚线3缠绕于二切割辊4上，藉由所述切割辊4高速旋转时带动所述金刚线3高速运 行。设定所述工件夹具2转速及垂向移动的行程、设定所述金刚线3的运行速度；于本 实施例中，所述金刚线3的运行速度为lOOOm/min。需要特别指明的是，于实际的切割过程中，可依据预先设定的所述工件夹具2行 程而确定所述蓝宝石硅棒1的被切割深度，呈如图4所示，当需要不完全切割所述蓝宝石硅 棒1时，即设定的所述工件夹具2下降的行程自所述蓝宝石硅棒1表面至轴心的距离小于 其半径距离即可。旋转所述工件夹具2以及高速运行所述金刚线3，同时下降黏合有所述蓝宝石硅 棒1的工件夹具2，使所述蓝宝石硅棒1压迫所述高速运行的金刚线2进行旋转切割作业。 于实际的切割过程中，当所述工件夹具2于顺时针方向时，所述金刚线3反向走线；当所述 工件夹具2于逆时针方向时，所述金刚线3正向走线。呈如图3a及3b所示，如此进一步加 快了所述蓝宝石硅棒1和金刚线3的相对速度，进而达成更好的切割效果。综上所述，本实用新型的金刚线切片机的切割机构将所述金刚线置于所述宝石硅 棒下方并与蓝宝石硅棒的轴线呈相对垂直的方向设置，通过旋转工件夹具以及高速运行所 述金刚线，同时使所述蓝宝石硅棒压迫所述高速运行的金刚线进行旋转方式切割作业，以 解决现有技术中普遍采用的垂直线切割的方式而造成的切割困难，精度差以及切割时间长以及生产效率低等问题，不但使整个切割过程顺畅，容易控制，而且也大大的缩短了切割时 间，提高了切割效率。故而，与现有技术相比，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺 点而具高度产业利用价值。 上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟习此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行 修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精 神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
权利要求一种金刚线切片机的切割机构，用于圆柱形蓝宝石硅棒进行切割作业，其特征在于，所述切割机构至少包括工件夹具，设置于一机架上，所述工件夹具具有用以黏合所述蓝宝石硅棒两侧的顶面及底面的黏合介质，并所述工件夹具可带动所述蓝宝石硅棒绕其轴线进行旋转以及垂向移动；以及金刚线，缠绕于二切割辊上，藉由所述切割辊高速旋转时带动所述金刚线高速运行，所述切割辊位于所述蓝宝石硅棒下方，并使所述金刚线的走线方向与所述蓝宝石硅棒的轴线呈相对垂直；其中，于切割作业时，预先设定所述工件夹具转速及垂向移动的行程、设定所述金刚线的运行速度，之后旋转所述工件夹具以及高速运行所述金刚线，同时下降黏合有所述蓝宝石硅棒的工件夹具，使所述蓝宝石硅棒压迫所述高速运行的金刚线进行旋转切割。
2.如权利要求1所述的金刚线切片机的切割机构，其特征在于所述工件夹具的黏合 介质为黏合胶。
3.如权利要求1所述的金刚线切片机的切割机构，其特征在于所述工件夹具藉由一 伺服电机驱动旋转。
4.如权利要求3所述的金刚线切片机的切割机构，其特征在于所述伺服电机驱动可 所述工件夹具于顺时针方向或逆时针方向旋转。
5.如权利要求4所述的金刚线切片机的切割机构，其特征在于当所述工件夹具于顺 时针方向时，所述金刚线反向走线；当所述工件夹具于逆时针方向时，所述金刚线正向走 线。
6.如权利要求3所述的金刚线切片机的切割机构，其特征在于所述工件夹具与所述 伺服电机之间藉由一传送带链接。
7.如权利要求3所述的金刚线切片机的切割机构，其特征在于所述伺服电机设置于 所述机架上。
8.如权利要求1所述的金刚线切片机的切割机构，其特征在于于所述的切割作业中， 可依据预先设定的所述工件夹具行程而确定所述蓝宝石硅棒的被切割深度。
专利摘要本实用新型提供一种金刚线切片机的切割机构，用于圆柱形蓝宝石硅棒进行切割作业，其至少包括用以黏合蓝宝石硅棒的工件夹具以及缠绕于二切割辊上的金刚线，工件夹具可带动蓝宝石硅棒绕其轴线进行旋转及垂向移动；切割辊高速旋转时带动金刚线高速运行，且切割辊位于蓝宝石硅棒下方，且金刚线的走线方向与蓝宝石硅棒的轴线呈相对垂直；于切割作业时，预先设定工件夹具转速及垂向移动的行程、设定金刚线的运行速度，之后旋转工件夹具及高速运行所述金刚线，同时下降黏合有蓝宝石硅棒的工件夹具，使蓝宝石硅棒压迫高速运行的金刚线进行旋转切割，以解决现有技术中采用传统的垂直线切割的方式而不易切割、切割时间长以及生产效率低等问题。
文档编号B24B27/06GK201552489SQ20092021418
公开日2010年8月18日 申请日期2009年11月26日 优先权日2009年11月26日
发明者卢建伟 申请人:上海日进机床有限公司