专利名称：一种高效低成本的蓝宝石晶圆棒掏棒方法
技术领域：
本发明涉及的是一种晶圆棒掏棒方法，具体是指一种闻效低成本的蓝宝石晶圆棒掏棒方法。
背景技术：
蓝宝石晶体硬度高、加工抗カ大，掏棒加工时刀具磨削晶体产生的大量热量对刀具会产生危害，产生的磨屑粘附在刀具上也会严重影响刀具的磨削性能。为冷却刀具和排除磨屑，现有通常有两种掏棒加工方式掏棒刀中心通水和中心不通水。
采用掏料刀中心通水方式能较好地解决冷却问题，但存在以下缺点1、需要采用昂贵的数控加工中心设备，2、刀具夹持机构复杂。采用掏料刀中心不通水方式的操作人员通常用摇臂钻床进行掏棒，这种方法由操作员人工控制进刀，在掏棒过程中会存以下问题1、冷却液不能大量到达掏棒部位，2、排屑效果差，3、加工效率低。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种即可冷却刀具又可有效排除磨屑的一种高效低成本的蓝宝石晶圆棒掏棒方法。实现本发明的技术方案如下
一种高效低成本的蓝宝石晶圆棒掏棒方法，主要由以下步骤组成
(1)将蓝宝石晶体固定于机床上，打开冷却水管持续引入冷却液；
(2)将刀具移动到待加工的部位，通过I个以上的加工循环形成蓝宝石晶圆棒，每个加エ循环中刀具完成掏棒、提拉、排屑、下移四个步骤，其中
掏棒将刀具转速调节为300 500r / min，开始掏棒；
提拉掏棒的深度达到2 5mm时，快速提拉刀具，将冷却液压入蓝宝石晶体的磨削部
位；
排屑调整刀具转速，使其转速控制在500 IOOOr / min，3 6s后，将刀具转速调节为 300 500r / min ；
下移将刀具下移至待加工的部位。进ー步，所述步骤(2)中加工循环的次数为20 30次。为了达到更好的排屑效果，所述冷却液浓度为I. 5% 4. 1%。另外，所述步骤(2)中刀具的提拉高度与刀具的下移高度相同。作为ー种优选，所述机床为数控钻铣床。为了实现多种直径的蓝宝石晶圆棒的生产，所述刀具直径为2 6英寸。本发明具有以下优点及有益效果
I、本发明采用循环磨削的方式不断地压入和排出磨削部位的冷却液，从而有效地冷却加工的刀具，同时通过该冷却液地压入和排出有效地将磨削部位的磨屑带出，同时达到刀具冷却和排出磨屑的目的。2、通过本发明循环磨削的方法，可掏出长度大于250mm的晶圆棒，有效地实现更长的晶圆棒地生产，更大的满足市场需求；同时，通过本发明的方法，可有效地提高生产的效率，其生产效率可提高50%以上。3、本发明的方法适用于掏料刀中心不通水方式，与掏料刀中心通水方式的设备相比，本发明使用的设备大大地简化了机械的结构，从而提高了刀具的可靠性，同时，也极大地降低了投入成本，根据统计得出，本发明采用的设备与中心通水方式的设备相比，其成本降低60%以上。4、本发明冷却液浓度配制为I. 5% 4. 1%，此浓度不仅可达到较好的排屑效果，而且使冷却液对设备腐蚀的效果降到最低，实现排屑与防腐蚀最佳平衡。
5、本发明采用数控钻铣床实现蓝宝石晶圆棒掏棒方法，从而可对步骤(2)实现编程控制，极大地降低人工投入成本；同吋，由于本发明的方法均由编程控制，极大地減少人エ的失误，増加本发明方法的精确度，从而有效地提高成品的质量。6、本发明采用不同口径大小的刀具，从而实现不同直径的蓝宝石晶圆棒地生产，生产的蓝宝石晶圆棒可满足更多使用者的需求。
图I是蓝宝石晶体的固定结构示意图。图2是刀具下移至蓝宝石晶体上方时的结构示意图。图3是步骤(2)中提拉时冷却液的流向示意图。图4是步骤(2)中排屑时冷却液的流向示意图。
具体实施例方式下面结合实施例及其附图对本发明作进ー步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。实施例I
本发明ー种高效低成本的蓝宝石晶圆棒掏棒方法，主要由以下步骤组成
(I)将蓝宝石晶体固定于机床上，打开冷却水管持续弓I入冷却液。本发明中机床选择为数控钻铣床，可通过数控钻铣床实现以下步骤地编程控制，从而实现全自动化，通过该选择可有效的降低成本。本步骤的具体过程如下如图I所示，将蓝宝石晶体I通过T形螺栓2固定于机床的玻璃垫块3上，该玻璃垫块3是固定于机床工作台4上，从而有效地将蓝宝石晶体I固定于机床上。打开冷却水管5，使却水管5流出冷却液，从而使冷却液持续地流到蓝宝石晶体I上。本步骤中采用的冷却液是ー种油性洗磨液，本发明采用的冷却液为云南光电辅料有限公司生产，其型号为MB-03。本发明的冷却液与水混合配置浓度为I. 5% 4. 1%，在该浓度条件下，可最大化的将磨削部位的磨屑排出，同时为了能达到排屑与防腐蚀的最佳平衡，即到达最佳排屑效果的同时尽量避免该冷却液对设备地腐蚀，本实施例中该冷却液的浓度为 3. 5%ο(2)将刀具移动到待加工的部位，通过I个以上的加工循环形成蓝宝石晶圆棒，每个加工循环中刀具完成掏棒、提拉、排屑、下移四个步骤。首先将刀具6下移至蓝宝石晶体I的上方，如图2所示。当下移至蓝宝石晶体上方时开始进行加工循环，每个加工循环的具体本步骤如下
掏棒将刀具的转速调节为400r / min,开始掏棒。提拉当掏棒的深度达到5mm时,快速提拉刀具。本步骤通过快速提拉刀具,进而通过磨削部位与液体压强的差值，有效地将冷却液压入蓝宝石晶体的磨削部位，冷却液的流向如图3所示。同时，通过冷却液与磨屑混合，有效地将附着于刀具上的磨屑脱落，更好 地实现刀具掏棒的功效。
排屑当冷却液已经压入蓝宝石晶体的磨削部位后，调整刀具转速，使其转速控制在800r / min。通过该转速可有效带动磨削部位的上部份冷却液高速旋转，从而通过该高速旋转的冷却液将底部大部分的磨屑排出，冷却液流向如图4所示。当刀具转速控制在800r / min的条件下5s后，再调节刀具转速至400r / min。下移将刀具下移至待加工的部位。在ー个加工循环过程中，刀具提拉的高度和下移的高度相同；从而保证这ー个加工循环结束与下ー个加工循环起点的刀尖处于同一位置上。当本实施例中进行了 10个加工循环时，掏棒的深度即可达到50mm。即当蓝宝石晶体的厚度为200mm时，只需完成40个加工循环即可实现蓝宝石晶圆棒的生产。同时，因本实施例采用数控钻铣床，只需设定刀具整体下移的高度达到200mm时即停止机床的工作。通过上述步骤即可完成蓝宝石晶圆棒的加工过程。实施例2
本实施例与实施例I的不同点在干各个步骤中刀具采用的转速不同。掏棒步骤中 刀具转速调节为300r / min;排屑步骤中刀具转速控制在500r / min，6s后，将刀具转速调节为 300r / min。本实施例的提拉步骤中掏棒的深度为2mm ;冷却液的浓度为I. 5%。实施例3
本实施例与实施例I的不同点在干各个步骤中刀具采用的转速不同。掏棒步骤中 刀具转速调节为500r / min ;排屑步骤中刀具转速控制在IOOOr / min，3s后，将刀具转速调节为500r / min。本实施例的提拉步骤中掏棒的深度为4mm ;冷却液的浓度为4. 1%。通过上述实施例均可实现蓝宝石晶体的掏棒，且掏出的蓝宝石晶圆棒的长度均可大于250mm。同吋，由于本发明的刀具直径范围为2 6英寸，因而可通过更换不同口径大小的刀具，实现不同直径的蓝宝石晶圆棒的生产。通过检测发现，本发明的平均每根蓝宝石晶圆棒的生产时间大大少于现有方法的平均每根蓝宝石晶圆棒的生产时间；本发明的生产效率与现有方法的生产效率相比提高了50%以上。根据上述实施例就可以较好的实现本发明。
权利要求
1.一种高效低成本的蓝宝石晶圆棒掏棒方法，其特征在于，主要由以下步骤组成 (1)将蓝宝石晶体固定于机床上，打开冷却水管持续引入冷却液； (2)将刀具移动到待加工的部位，通过I个以上的加工循环形成蓝宝石晶圆棒，每个加工循环中刀具完成掏棒、提拉、排屑、下移四个步骤，其中 掏棒将刀具转速调节为300 500r / min，开始掏棒；提拉掏棒的深度达到2 5mm时，快速提拉刀具，将冷却液压入蓝宝石晶体的磨削部位； 排屑调整刀具转速，使其转速控制在500 IOOOr / min，3 6s后，将刀具转速调节为 300 500r / min ； 下移将刀具下移至待加工的部位。
2.根据权利要求I所述的一种高效低成本的蓝宝石晶圆棒掏棒方法，其特征在于所述步骤(2)中加工循环的次数为20 30次。
3.根据权利要求2所述的一种高效低成本的蓝宝石晶圆棒掏棒方法，其特征在于所述冷却液浓度为I. 5% 4. 1%。
4.根据权利要求3所述的一种高效低成本的蓝宝石晶圆棒掏棒方法，其特征在于所述步骤(2)中刀具的提拉高度与刀具的下移高度相同。
5.根据权利要求I 4任一项所述的一种高效低成本的蓝宝石晶圆棒掏棒方法，其特征在于所述机床为数控钻铣床。
6.根据权利要求5所述的一种高效低成本的蓝宝石晶圆棒掏棒方法，其特征在于所述刀具直径为2 6英寸。
全文摘要
本发明公开了一种高效低成本的蓝宝石晶圆棒掏棒方法；解决现有掏棒方法排屑效果差、冷却液不能大量到达掏棒部位的问题。本发明主要由以下步骤组成(1)将蓝宝石晶体固定于机床上，打开冷却水管持续引入冷却液；(2)将刀具移动到待加工的部位，通过1个以上的加工循环形成蓝宝石晶圆棒，每个加工循环中包括掏棒、提拉、排屑、下移四步。掏棒将刀具转速调节为300～500r∕min，开始掏棒；提拉掏棒的深度达到2～5mm时，快速提拉刀具；排屑调整刀具转速，使其转速控制在500～1000r∕min，3～6s后，将刀具转速调节为300～500r∕min；下移将刀具下移至待加工的部位。本发明具有效率高、排屑效果好、冷却效果佳等优点。
文档编号B28D5/00GK102806609SQ20121028911
公开日2012年12月5日 申请日期2012年8月15日 优先权日2012年8月15日
发明者肖兵, 张会选, 胡海平, 林维, 程兴发 申请人:四川欣蓝光电科技有限公司