一种蓝宝石薄片金刚线切片方法
【专利摘要】本发明提供了一种蓝宝石薄片金刚线切片方法，蓝宝石晶块以C轴或M轴中心线为底面粘于工件表面，切面为A面；用金刚线切割蓝宝石晶块获得蓝宝石薄片，其中金刚线线径为0.25mm，金刚石粒径为30-40μm；线张力为35N，线速度为12m/s，工件进给速度为0.25mm/min，切割液流量为350ml/s。本发明用于手机面板的一种蓝宝石薄片金刚线切割工艺，该工艺需要使用某种粘合剂将晶棒按特定晶向粘于一种可固定于切片机的工件夹具。从特定晶格面，用导线轮的高转速带动金刚线高速运动切割。
【专利说明】一种蓝宝石薄片金刚线切片方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种蓝宝石薄片金刚线切片方法。
【背景技术】
[0002]蓝宝石的组成为氧化铝(A1203)，是由三个氧原子和两个铝原子以共价键型式结合而成，其晶体结构为六方晶格结构.它常被应用的切面有A-Plane，C-Plane及R-Plane.由于蓝宝石的光学穿透带很宽，从近紫外光(190nm)到中红外线都具有很好的透光性.因此被大量用在光学元件、红外装置、高强度镭射镜片材料及光罩材料上，它具有高声速、耐高温、抗腐蚀、高硬度、高透光性、熔点高(2045 V )等特点，它是一种相当难加工的材料。
[0003]人工生长的蓝宝石具有很好的耐磨性，硬度仅次于金刚石达到莫氏9级，同时蓝宝石致密性使其具有较大的表面张力，上述两个特性十分适用于手机等电子触摸面板。但是人工生长的蓝宝石加工成较大直径的面板需要极大的经济成本，造成其难以广泛应用和推广，同时蓝宝石薄片脆性较高，抗冲击性较低的缺点也限制了其使用范围。
[0004]现有技术中缺乏一种成熟的金刚线切割成蓝宝石薄片的切割方法，现有的金刚线切割方法用于蓝宝石切割存在易断线，切割面表面平整度不高以及无法一次切割获得2_以下的蓝宝石薄片。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供用于手机面板的一种蓝宝石薄片金刚线切割工艺，该工艺需要使用某种粘合剂将晶棒按特定晶向粘于一种可固定于切片机的工件夹具。从特定晶格面，用导线轮的高转速带动金刚线高速运动切割。
[0006]为实现上述目的，本发明的技术方案是:
一种蓝宝石薄片金刚线切片方法，其特征在于所述切片方法包括以下步骤:
将蓝宝石晶块以C轴或M轴中心线为底面粘于工件表面，切面为A面；
用金刚线切割蓝宝石晶块获得蓝宝石薄片，其中金刚线线径为0.25mm，金刚石粒径为30-40 μ m ;线张力为35N，线速度为12m/s，工件进给速度为0.25mm/min,切割液流量为350ml/s。发明人在实践中发现，金刚线切割时，工件给进速度与线速度的比值为1:2880000时，金刚线不易发生断裂。
[0007]进一步地，所述切割液温度为25°C ±2°C。 申请人:研究发现切割液温度与断线率为非线性关系。
[0008]进一步地，所述工件摇摆角度为2-10°，工件摇摆频率为15-40cir/min。蓝宝石硬度较高，发明人研究得出，正常的线切割过程容易在金刚线与工件的接触线上沉积金刚石颗粒及蓝宝石碎屑，这种沉积现象可能是造成金刚线断线的主要因素之一，为了解决这种沉积现象，适当角度和频率的工件摇摆可以减少碎屑沉积；过高的摇摆角度和频率切面容易丢失，不易切出平整的切面；过低的角度难以起到除尘作用。
[0009]更进一步的，所述工件摇摆角度为5°，工件摇摆频率为28cir/min。该条件下为最优条件。
[0010]所述金刚线切割蓝宝石晶块前先将未开刃金刚线切割废弃晶棒进行开刃。发明人研究得出，未经开刃的金刚线直接切割蓝宝石晶块，容易在造成崩边和定位不准。
[0011]进一步地，所述其中金刚线线径为0.25mm，金刚石粒径为30-40 μ m，切割液中含有粒径为20 μ m金刚石颗粒和粒径为50 μ m的刚玉颗粒。
[0012] 申请人:研究得出，在切割液中加入金刚石颗粒和刚玉颗粒的混合物，可以提高金刚线的使用寿命，同时较大粒径的刚玉颗粒可以将阻塞在金刚线与工件的接触线上沉积的金刚石颗粒及蓝宝石碎屑带走，减少断线率。
[0013]进一步地,所述切割液组分含量按重量份如下:去尚子水100-200,粒径为20 μ m金刚石颗粒2-8，粒径为50 μ m的刚玉颗粒1-8，分子量为200的聚乙二醇32，硼酸酯10-40。
[0014]进一步地，所述切割液组分含量按重量份如下:去离子水100，粒径为20 μ m金刚石颗粒8，粒径为50 μ m的刚玉颗粒8，分子量为200的聚乙二醇32，硼酸酯40。
[0015]进一步地，所述切割液组分含量按重量份如下:去离子水100，粒径为20 μ m金刚石颗粒2，粒径为50 μ m的刚玉颗粒1，分子量为200的聚乙二醇32，硼酸酯10。
[0016]进一步地，所述切割液组分含量按重量份如下:去离子水100，粒径为20 μ m金刚石颗粒6，粒径为50 μ m的刚玉颗粒7，分子量为200的聚乙二醇32，硼酸酯30。
[0017]上述方案的切割液配方，经实践证明可以减少断线率，提高切面的表面平整度。
【具体实施方式】
[0018]实施例1
将蓝宝石晶块以C-axis和M-axis中心线为底面粘于工件表面，切面为A-plane。
[0019]金刚线线径:0.25mm,金刚线金刚石粒径:30-40μπι。
[0020]将未开刃金刚线切割废弃晶棒开刃。
[0021]加工参数:张力:35Ν，线速度:12m/s，工件进给:0.25mm/min,切割液流量:350ml/s，切割液温度:25°C，工件摇摆角度:5°，工件摇摆频率:28cir/min。
[0022]按照本实施例的蓝宝石金刚线切割工艺获得的蓝宝石薄片，一次合格率为97%，平面度为ΙΟμπι,翅曲为ΙΟμπι,厚薄尺寸公差为12μηι。
[0023]本发明的有益效果是:可以制备大尺寸蓝宝石触摸面板毛坯产品，该工艺缩短蓝宝石切片的加工时间，提高生产质量，降低生产成本。
[0024]实施例2
与实施例1不同的是，本实施例的加工参数:
张力:35Ν，线速度:9.6m/s,工件进给:0.2mm/min,切割液流量:350ml/s，切割液温度:35°C，工件摇摆角度:2°，工件摇摆频率:15cir/min。
[0025]实施例3
与实施例1不同的是，本实施例的加工参数:
张力:35N，线速度:12m/s，工件进给:0.25mm/min，切割液流量:350ml/s，切割液温度:35°C，工件摇摆角度:10°，工件摇摆频率:40cir/min。
[0026]实施例4
与实施例1不同的是，本实施例的加工参数: 张力:35N，线速度:9.6m/s,工件进给:0.2mm/min,切割液流量:350ml/s，切割液温度:45°C，工件摇摆角度:5°，工件摇摆频率:28cir/min。
[0027]实施例5
与实施例1不同的是，本实施例金刚线中金刚石的粒径为50 μ m，切割液中金刚石的粒径为30-40μπι。较大粒径的金刚线与较小粒径的切割液配合，可以提高蓝宝石晶块的表面平整度，可以切割出低于2mm厚度的蓝宝石薄片。
[0028]实施例6
与实施例1不同的是，切割液组分含量按重量份如下:去离子水100，粒径为20μπι金刚石颗粒2，粒径为50 μ m的刚玉颗粒1，分子量为200的聚乙二醇32，硼酸酯10。
[0029]实施例7
与实施例1不同的是，所述切割液组分含量按重量份如下:去离子水150，粒径为20 μ m金刚石颗粒6，粒径为50 μ m的刚玉颗粒5，分子量为200的聚乙二醇32，硼酸酯20。
[0030]实施例8
与实施例1不同的是，所述切割液组分含量按重量份如下:去离子水200，粒径为20 μ m金刚石颗粒8，粒径为50 μ m的刚玉颗粒8，分子量为200的聚乙二醇32，硼酸酯40。
[0031]实施例9
与实施例1不同的是，所述切割液组分含量按重量份如下:去离子水120，粒径为20 μ m金刚石颗粒4，粒径为50 μ m的刚玉颗粒4，分子量为200的聚乙二醇32，硼酸酯15。
[0032]实施例10
与实施例1不同的是，所述切割液组分含量按重量份如下:去离子水180，粒径为20 μ m金刚石颗粒7，粒径为50 μ m的刚玉颗粒7，分子量为200的聚乙二醇32，硼酸酯40。
【权利要求】
1.一种蓝宝石薄片金刚线切片方法，其特征在于所述切片方法包括以下步骤: 将蓝宝石晶块以C轴或M轴中心线为底面粘于工件表面，切面为A面； 用金刚线切割蓝宝石晶块获得蓝宝石薄片，其中金刚线线径为0.25mm，金刚石粒径为30-40 μ m ;线张力为35N，线速度为12m/s，工件进给速度为0.25mm/min,切割液流量为350ml/s。
2.根据权利要求1所述的蓝宝石薄片金刚线切片方法，其特征在于所述切割液温度为250C ±2°C。
3.根据权利要求1所述的蓝宝石薄片金刚线切片方法，其特征在于所述工件摇摆角度为2-10°，工件摇摆频率为15-40cir/min。
4.根据权利要求3所述的蓝宝石薄片金刚线切片方法，其特征在于所述工件摇摆角度为5°，工件摇摆频率为28cir/min。
5.根据权利要求1所述的蓝宝石薄片金刚线切片方法，其特征在于所述金刚线切割蓝宝石晶块前先将未开刃金刚线切割废弃晶棒进行开刃。
6.根据权利要求1所述的蓝宝石薄片金刚线切片方法，其特征在于所述其中金刚线线径为0.25mm,金刚石粒径为30-40 μ m,切割液中含有粒径为20 μ m金刚石颗粒和粒径为50 μ m的刚玉颗粒。
7.根据权利要求1所述的蓝宝石薄片金刚线切片方法，其特征在于所述切割液组分含量按重量份如下:去离子水100-200，粒径为20 μ m金刚石颗粒2-8，粒径为50 μ m的刚玉颗粒1-8，分子量为200的聚乙二醇32，硼酸酯10-40。
8.根据权利要求7所述的蓝宝石薄片金刚线切片方法，其特征在于所述切割液组分含量按重量份如下:去离子水100-200，粒径为20 μ m金刚石颗粒8，粒径为50 μ m的刚玉颗粒8，分子量为200的聚乙二醇32，硼酸酯40。
9.根据权利要求1所述的蓝宝石薄片金刚线切片方法，其特征在于所述切割液组分含量按重量份如下:去离子水100-200，粒径为20 μ m金刚石颗粒2，粒径为50 μ m的刚玉颗粒I，分子量为200的聚乙二醇32，硼酸酯10。
10.根据权利要求1所述的蓝宝石薄片金刚线切片方法，其特征在于所述切割液组分含量按重量份如下:去离子水100-200，粒径为20 μ m金刚石颗粒6，粒径为50 μ m的刚玉颗粒7，分子量为200的聚乙二醇32，硼酸酯30。
【文档编号】C10M173/02GK103640097SQ201310605397
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年11月26日 优先权日:2013年11月26日
【发明者】吴云才 申请人:浙江上城科技有限公司