专利名称：用金刚石线切割水晶的方法
技术领域：
本发明涉及水晶切割领域，特别地，涉及一种用金刚石线切割水晶的方法。
背景技术：
水晶具有独特的物理与化学性质，被广泛应用于国防、电子、通讯、冶金、化学、光学、首饰等领域。随着压电材料的发展，水晶也被广泛运用于此领域。在制备压电水晶器件的过程中，切片的工艺和方法直接影响着工件片表面的晶向、厚度、粗糙度、翘曲度。工件片的质量又直接决定着基片的质量，进而决定了终端光电产品的档次。当工件片被用做压电材料时，对工件片的晶格完整性，切片表面质量要求更高。目前常用的压电水晶切片工艺有金刚石内圆切片法和磨料(砂浆)多线锯切片法。金刚石内圆切片法适用于小批量小尺寸切片，该法的缺点为所得工件片的切割缝较大，当切割即将结束时，易产生崩边或飞片的现象，良品率低，材料损耗大，加工效率低。磨料(砂浆)多线锯切片法虽然可以解决上述问题，但磨料与待处理器件的实际接触面积小，加工时间长。切割过程中，易在被加工材料表面形成尺寸较大的微裂纹、形成残余应力和较深的损伤层，因而使得所得工件片的面型精度不易控制，生产效率降低。
发明内容
本发明目的在于提供一种用金刚石线切割水晶的方法，以解决缺乏高效、高质量水晶切割方法的技术问题。为实现上述目的，本发明提供了一种用金刚石线切割水晶的方法，在多线切割机上采用线线径为0. 1 0. 3mm金刚石线切割水晶，工艺参数为罗拉槽距为0. 25 0. 45mm,新线供给速度为2 IOm/分钟，工作台下移速度为0. 3 1. Omm/分钟。进一步地，工艺参数还包括金刚石线张力为15 38N。进一步地，金刚石线的走线速度为300 700米/分钟。进一步地，多线切割机为BXQ150A型多线切割机。本发明具有以下有益效果本发明提供的方法用于切割压电水晶时，所得工件片的切缝仅为0. 100-0. 210mm,使得生产中材料耗损少，出片率高，切锯速度快，成本低。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照实施例，对本发明作进一步详细的说明。
具体实施例方式以下结合实施例对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。本文中水晶指透明的石英结晶体，主要成分为二氧化硅，颜色可以为紫色、黄色、绿色，其中压电水晶是指可以用做压电器件的水晶。由于压电水晶要用于制备压电器件，故对其切割要求高于其他水晶。罗拉槽距是指由不同型号的罗拉槽限定的距离。罗拉槽需在切割前根据需要的工件片的厚度安装在多线切割机上。本发明提供的方法为在多线切割机上，采用金刚石线切割水晶。采用该法切割水晶切缝窄，能减少切割过程中的材料损耗。由于采用金刚石线，因而磨料易于与水晶接触，提高了切割效率。在多线切割机上，选用线径为0. 1 0. 3mm的金刚石线切割效果最优。通常认为金刚石线径粗其切割能力较强，切割效率较高。但本发明创造性的发现金刚石线径小于0. 3mm时，其切割能力要优于线径粗的金刚石线，能获得较高的切割效率。而且能保证所得水晶的合格率。采用线径小于0. 3mm的金刚石线，既能节约成本，又能防止线径较粗造成的物料的损失。如果金刚石线径过细则易在切割过程中造成跳线甚至断线现象，影响出片率和切割效率，不适于切割水晶。经过切割后的水晶为工件片，工件片的厚度为罗拉槽距与所用金刚石线的线径差值。为了配合前述范围的金刚石线线径，相应的罗拉槽距需为0. 25 0. 45mm，所得工件片的厚度才能满足要求。本发明提供的方法用于切割此厚度的工件片时，
效率最高。切割时，固定有待切割器件的工件台的下移动速度设定为0. 3 Imm/分钟，在切割时如果载有待切割磁性材料的工件台下移速度过快，金刚石线未能切割磁性材料至预订位置就被向下压，而则会增加金刚石线的张力，使其容易断裂。而如果工件台下移速度过慢则会使得金刚石线处于空转的时间增长，而延长工作时间。优选的，切割时金刚石线的张力为15 38N、走线速度为300 700m/分钟。按此设定既能保证金刚石线能切割水晶，又能防止由于拉力过大导致的断线，造成频繁的换线。而走线速度也一样，如果走线速度过快，则金刚石线的摩擦严重，容易断裂，而如果走线速度较慢则又降低了工作效率，增加了产品的损耗。新线供给速度为2 IOm/分钟，如果新线供给速度过慢，则会由于长时间使用同一段金刚石线切割器件，而增加使金刚石线断裂的次数，频繁的换线只会降低工作效率。如果新线供给速度过快，则会造成金刚石线的浪费。按照上述参数在多线切割机上切割水晶能达到提高切割效率的目的，而且所得工件片的合格率可高达99%。根据上述参数设定，采用多线切割机切割以5列X4行X3层的方式粘贴在工件台上的水晶，切割的水晶尺寸为207*20*7mm。切割时间仅为70 120分钟。相对常规的砂浆切割法，的切割时间140 171分钟，提高明显。上述工艺参数不是通过有限次实验就可以得到的，例如金刚石线径的选择，都是通过发明人创造性的解决问题得到的。所用多线切割机可以为市售的各类多线切割机。优选为BXQ150A型多线切割机。该设备走线速度快，有利于加快切割速度，提高线割机加工。该多线切割机各种动、静态响应措施完善，提高了机器精度。高精度的切割机可以减少切割线径的无效磨擦。切割线径的减小一方面会使加工材料损耗减少，加工晶片表面损伤层浅，粗糙度小，从而提高了出片率。实施例以下实施例中所用物料和仪器均为市售。
实施例1采用BXQ150A型多线切割机，将线径为0. Imm的金刚石线依次从放线轴顺序安装至收线轴，然后将尺寸为207*20*7mm的压电水晶以5列X 4行X 3层方式粘贴在工件台上。安装槽距为0. 25mm的罗拉槽，走线速度为300米/分钟、张力为15N、新线供给量为10m，采用双向高速走线方式进行切割。切割后的工件片出片合格率可达98%，切割时间为120分钟。检测切割器件后的金刚石线线径为2 5um。任意两个工件片间的切缝的损失为0. 01 0. 15mm。实施例2采用BXQ150A型多线切割机，将线径为0. 3mm的金刚石线依次从放线轴顺序安装至收线轴，然后将尺寸为207*20*7mm的压电水晶以5列X4行X 3层方式粘贴在工件台上。安装罗拉槽距为0. 45mm的罗拉槽，走线速度为700米/分钟、张力为38N、新线供给量为2m，采用双向高速走线方式进行切割。切割后的工件片出片合格率可达98%，切割时间为70分钟。检测切割器件后的金刚石线线径为3 10um。任意两个工件片间的切缝的损失为0. Ol 0. 15mm。实施例3采用BXQ150A型多线切割机，将线径为0. 2mm的金刚石线依次从放线轴顺序安装至收线轴，然后将尺寸为207*20*7mm的压电水晶以5列X4行X 3层方式粘贴在工件台上。安装罗拉槽距为0. 35mm的罗拉槽，走线速度为500米/分钟、张力为30N、新线供给量为8m，采用双向高速走线方式进行切割。切割后的工件片出片合格率可达98%，切割时间为100分钟。检测切割器件后的金刚石线线径为2 Sum。任意两个工件片间的切缝的损失为0. 1 0. 21mm。对比例对比例1与实施例1的区别在于采用砂浆切割机进行处理，砂浆切割机的参数安装常规方法设定。切割后的工件片出片合格率可达90%，切割时间为171分钟。任意两个工件片间的切缝的损失为0. 2 0. 51mm。对比例2与实施例3的区别在于，所设定参数为金刚石线径为0. 35mm、罗拉槽距为0. 5mm、金刚石线张力为40N、走线速度为800米/分钟。切割后的工件片出片合格率为92%，切割时间为130分钟。检测切割器件后的金刚石线线径为14um。任意两个工件片间的切缝的损失为0. 1 0. 35mm。对比例3与实施例3的区别在于，设定参数为金刚石线径为0. 05mm、罗拉槽距为0. 15mm、金刚石线张力为10N、走线速度为200米/分钟。切割后的工件片出片合格率为93%，切割时间为150min。检测切割器件后的金刚石线线径为12um。任意两个工件片间的切缝的损失为0. 15 0. 35mm。由实施例1 3和对比例1 3的对比可见，按本发明提供的方法切割金刚石线时出片合格率最高，切割时间最短，切缝损失最小。虽然切割时间相差不大，但工业生产过程中累计以后，能节约更多的时间，减少材料的耗损。 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种用金刚石线切割水晶的方法，其特征在于，在多线切割机上采用线径为0.1 0. 3mm的金刚石线切割水晶，工艺参数为罗拉槽距为0. 25 0. 45mm,新线供给速度为2 IOm/分钟，工作台下移速度为0. 3 1. Omm/分钟。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工艺参数还包括所述金刚石线张力为15 38N。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述金刚石线的走线速度为300 700米/分钟。
4.根据权利要求1 3中任一项所述的方法，其特征在于，所述多线切割机为BXQ150A 型多线切割机。
全文摘要
本发明提供了一种用金刚石线切割水晶的方法，在多线切割机上采用线径为0.1～0.3mm的金刚石线切割水晶，工艺参数为罗拉槽距为0.25～0.45mm，新线供给速度为2～10m/分钟，工作台下移速度为0.3～1.0mm/分钟。本发明提供的方法用于切割压电水晶时，所得工件片的切缝仅为0.100-0.210mm，使得生产中材料耗损少，出片率高，切锯速度快，成本低。
文档编号B28D5/04GK102555090SQ201210030188
公开日2012年7月11日 申请日期2012年2月10日 优先权日2012年2月10日
发明者王静 申请人:长沙岱勒新材料科技有限公司