金刚石线晶体切割装置的制作方法

本实用新型涉及一种晶体加工设备，特别是涉及一种金刚石线晶体切割装置。

背景技术：

随着激光晶体需求量不断增加，切割加工量大幅增长，晶体切割是激光晶体行业中十分重要的一个步骤，因此，切割工艺、工具及设备受到越来越广泛的关注，并得到迅速发展。在晶体生长完成以后，需要按照使用要求进行切割，加工成合理的形状才能使用。现有的晶体切割方式大多采用内圆切割，这种切片机的刀片刃口厚度在0.28～0.35mm之间，加工效率较低，材料损耗大，出片率低、加工晶片表面质量较低，难以加工硬度大、脆性高以及耐磨性好的材料。并且随着晶圆直径的增大和第三代半导体材料的出现，内圆锯片加工受到其本身结构的限制使得切片切割过程逐渐困难，所以内圆锯片的加工方式在第三代半导体材料和大直径大批量晶片生产中逐渐被边缘化。

为了进一步缩短加工时间，人们将金刚石磨料以一定的方式固定到金属线上，从而产生了固定金刚石线锯，金刚石切割技术得到了应用。但现有的金刚石线切割设备价格昂贵同时在加工过程中，粉尘和水分会四处喷洒，流进执行部件的元器件中，影响执行部件的正常动作，加工效率较低，同时也难以清理，加工环境较为恶劣，装置的使用寿命较短，已经不能满足现在的加工使用要求。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种金刚石线晶体切割装置，能够克服现有技术的不足，提高加工效率和使用寿命，改善加工环境。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：金刚石线晶体切割装置，它包括操作平台、安装在操作平台上的金刚石线执行机构以及晶体执行机构，金刚石线执行机构包括机架I、驱动组件I以及金刚石线，晶体执行机构包括机架II、横向移动架、纵向移动架、基座、晶体固定板、旋转组件以及驱动组件II，其中，机架I和机架II均安装在操作平台上且机架II位于机架I的一侧，驱动组件I安装在机架I上，驱动组件I上设置有绕线轮组，金刚石线缠绕在绕线轮组上，机架II和横向移动架之间设置有横向平面移动副，横向移动架与纵向移动架之间设置有纵向平面移动副，基座安装在纵向移动架上，旋转组件安装在基座上，晶体固定板安装在旋转组件的端部，待加工的晶体粘结在晶体固定板上，驱动组件II安装在机架II上，机架II在横向的两侧面上设置有横向定位板，横向移动架在纵向的两侧面上设置有纵向定位板，横向定位板与横向平面移动副之间设置有横向防尘帘，纵向定位板与纵向平面移动副之间均设置有纵向防尘帘。

所述的驱动组件I包括安装在机架I上的导向轮组、张紧轮组、绕线轮组、电机以及传动装置，其中，电机通过传动装置驱动导向轮组和绕线轮组，金刚石线缠绕在绕线轮组上并经过导向轮组和张紧轮组形成环形切割线。

所述的横向平面移动副由安装在机架II顶部的横向滑轨以及安装在横向移动架底部且与横向滑轨对应的横向滑块组成，横向滑轨和横向滑块的数量一一对应且数量至少为两个，横向滑轨间相互平行布置，横向防尘帘的一端固定在横向滑块上，横向防尘帘的另一端固定在横向定位板上。

所述的纵向平面移动副由安装在横向移动架顶部的纵向滑轨以及安装在纵向移动架底部且与纵向滑轨对应的纵向滑块组成，纵向滑轨和纵向滑块的数量一一对应且数量至少为两个，纵向滑轨间相互平行布置，纵向防尘帘的一端固定在纵向滑块上，纵向防尘帘的另一端固定在纵向定位板上。

所述的驱动组件II包括用于驱动旋转组件的电机减速装置、用于驱动横向平面移动副和驱动纵向平面移动副的液压驱动装置。

所述的驱动组件II包括用于驱动旋转组件的电机减速装置、用于驱动横向平面移动副和驱动纵向平面移动副的气压驱动装置。

所述的旋转组件包括安装在基座中的转轴及安装轴承。

所述的机架I上还设置有喷淋装置，所述的喷淋装置由冷却液箱、冷却液管道以及喷头组成，冷却液管道安装在机架I上，喷头通过冷却液管道与研磨液箱相连，喷头靠近金刚石线。

所述的操作平台上还设置有集料托盘。

金刚石线是用复合电镀的方法将高耐磨性的金刚石颗粒固结在钢丝基体上，而制成固结磨料金刚石锯线。高速往复运动的金刚石线的速度可以达到20-30m/s，使金刚石颗粒与晶体表面高速磨削，由于金刚石颗粒有非常锐利的棱角，并且硬度远大于晶体的硬度，所以晶体与金刚石线接触的区域逐渐被磨削掉，进而达到切割的效果，同时冷却液也可以带走磨削中产生的大量热量。

可见，金刚石线切割具有以下特点：（1）、可加工非导电材料，而传统的放电加工则不能；（2）、可进行多线切割；（3）、刀缝损失小这对加工成本高的半导体和贵重材料非常重要，用直径350 m 的金刚石线切YAG单晶时刀缝才为0 .3048 mm；（4）、可自由改变切割位向。

本实用新型的有益效果是：通过分横向平面移动副、纵向平面移动副以及旋转组件的配合，可以实现晶体多个面的加工，另外设置了防尘布，防止了水和粉尘进入到执行元器件及管线，提高了装置的使用寿命，在保证了加工质量的同时提高了加工效率，并具有使用方便、成本低廉的特点。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的侧视图；

图3为本实用新型横向平面移动副的结构示意图；

图4为本实用新型纵向平面移动副的结构示意图；

图5为本实用新型喷淋装置的结构示意图；

图6为本实用新型金刚石线的结构示意图；

图中，1-操作平台，2-机架I，3-金刚石线，4-机架II，5-横向移动架，6-纵向移动架，7-基座，8-横向平面移动副，9-纵向平面移动副，10-晶体固定板，11-横向定位板，12-纵向定位板，13-横向防尘帘，14-纵向防尘帘，15-冷却液箱，16-冷却液管道，17-喷头，18-集料托盘，31-钢丝线主体，32-铜壳，33-金刚颗粒层，34-镀镍层，81-横向滑轨，82-横向滑块，91-纵向滑轨，92-纵向滑块。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。

如图1、图2所示，金刚石线晶体切割装置，它包括操作平台1、安装在操作平台1上的金刚石线执行机构以及晶体执行机构，金刚石线执行机构包括机架I2、驱动组件I以及金刚石线3，晶体执行机构包括机架II4、横向移动架5、纵向移动架6、基座7、晶体固定板10、旋转组件以及驱动组件II，其中，机架I2和机架II4均安装在操作平台1上且机架II4位于机架I2的一侧，驱动组件I安装在机架I2上，驱动组件I上设置有绕线轮组，金刚石线3缠绕在绕线轮组上，机架II4和横向移动架5之间设置有横向平面移动副8，横向移动架5与纵向移动架6之间设置有纵向平面移动副9，基座7安装在纵向移动架6上，旋转组件安装在基座7上，晶体固定板10安装在旋转组件的端部，待加工的晶体粘结在晶体固定板10上，驱动组件II安装在机架II4上，机架II4在横向的两侧面上设置有横向定位板11，横向移动架5在纵向的两侧面上设置有纵向定位板12，横向定位板11与横向平面移动副8之间设置有横向防尘帘13，纵向定位板12与纵向平面移动副9之间均设置有纵向防尘帘14。横向防尘帘13和纵向防尘帘14为可拉伸折叠的帘布，随着横向移动架5和纵向移动架6的移动来进行调节，始终保证在整个加工过程中覆盖到横向移动架5和纵向移动架6内部，防止了水和粉尘进入到执行元器件及管线。

所述的驱动组件I包括安装在机架I2上的导向轮组、张紧轮组、绕线轮组、电机以及传动装置，其中，电机通过传动装置驱动导向轮组和绕线轮组，电机同时带动导向轮组和绕线轮组，金刚石线3缠绕在绕线轮组上并经过导向轮组和张紧轮组形成环形切割线，该部位为现有常规驱动结构。

如图3，所述的横向平面移动副8由安装在机架II4顶部的横向滑轨81以及安装在横向移动架5底部且与横向滑轨81对应的横向滑块82组成，横向滑轨81和横向滑块82的数量一一对应且数量至少为两个，横向滑轨81间相互平行布置，横向防尘帘13的一端固定在横向滑块82上，横向防尘帘13的另一端固定在横向定位板11上。

如图4，所述的纵向平面移动副9由安装在横向移动架5顶部的纵向滑轨91以及安装在纵向移动架6底部且与纵向滑轨91对应的纵向滑块92组成，纵向滑轨91和纵向滑块92的数量一一对应且数量至少为两个，纵向滑轨91间相互平行布置，纵向防尘帘14的一端固定在纵向滑块92上，纵向防尘帘14的另一端固定在纵向定位板12上。

所述的驱动组件II包括用于驱动旋转组件的电机减速装置、用于驱动横向平面移动副8和驱动纵向平面移动副9的液压或气压驱动装置。

所述的旋转组件包括安装在基座7中的转轴及安装轴承。

如图5，所述的机架I2上还设置有喷淋装置，所述的喷淋装置由冷却液箱15、冷却液管道16以及喷头17组成，冷却液管道16安装在机架I2上，喷头17通过冷却液管道16与冷却液箱15相连，喷头17靠近金刚石线3。

所述的操作平台1上还设置有集料托盘18，用于收集粉尘及加工过程中产生的粉尘。

作为本实用新型的进一步改进，如图6，金刚石线3由从内而外依次设置的钢丝线主体31、铜壳32、金刚颗粒层33以及镀镍层34，高耐磨性的铜壳32和金刚颗粒层33固结在钢丝线主体31上，镀镍层34用复合电镀的方法镀在金刚颗粒层33上，提高金刚石线3的使用寿命，同时用于驱动横向平面移动副8和驱动纵向平面移动副9的液压或气压驱动装置和用于驱动旋转组件的电机减速装置可以通过PLC控制来实现自动化控制，提高装置的自动化性能。

作为本实用新型的进一步改进，机架II4顶部两侧设置有横向行程开关，横向移动架5的顶部设置有纵向行程开关，当横向移动架5和纵向移动架6的行程超过了预设范围则会触发报警装置。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。