一種藍寶石薄片金剛線切片方法
2023-05-31 20:14:26
一種藍寶石薄片金剛線切片方法
【專利摘要】本發明提供了一種藍寶石薄片金剛線切片方法，藍寶石晶塊以C軸或M軸中心線為底面粘於工件表面，切面為A面；用金剛線切割藍寶石晶塊獲得藍寶石薄片，其中金剛線線徑為0.25mm，金剛石粒徑為30-40μm；線張力為35N，線速度為12m/s，工件進給速度為0.25mm/min，切割液流量為350ml/s。本發明用於手機面板的一種藍寶石薄片金剛線切割工藝，該工藝需要使用某種粘合劑將晶棒按特定晶向粘於一種可固定於切片機的工件夾具。從特定晶格面，用導線輪的高轉速帶動金剛線高速運動切割。
【專利說明】一種藍寶石薄片金剛線切片方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種藍寶石薄片金剛線切片方法。
【背景技術】
[0002]藍寶石的組成為氧化鋁(A1203)，是由三個氧原子和兩個鋁原子以共價鍵型式結合而成，其晶體結構為六方晶格結構.它常被應用的切面有A-Plane，C-Plane及R-Plane.由於藍寶石的光學穿透帶很寬，從近紫外光(190nm)到中紅外線都具有很好的透光性.因此被大量用在光學元件、紅外裝置、高強度鐳射鏡片材料及光罩材料上，它具有高聲速、耐高溫、抗腐蝕、高硬度、高透光性、熔點高(2045 V )等特點，它是一種相當難加工的材料。
[0003]人工生長的藍寶石具有很好的耐磨性，硬度僅次於金剛石達到莫氏9級，同時藍寶石緻密性使其具有較大的表面張力，上述兩個特性十分適用於手機等電子觸摸面板。但是人工生長的藍寶石加工成較大直徑的面板需要極大的經濟成本，造成其難以廣泛應用和推廣，同時藍寶石薄片脆性較高，抗衝擊性較低的缺點也限制了其使用範圍。
[0004]現有技術中缺乏一種成熟的金剛線切割成藍寶石薄片的切割方法，現有的金剛線切割方法用於藍寶石切割存在易斷線，切割面表面平整度不高以及無法一次切割獲得2_以下的藍寶石薄片。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供用於手機面板的一種藍寶石薄片金剛線切割工藝，該工藝需要使用某種粘合劑將晶棒按特定晶向粘於一種可固定於切片機的工件夾具。從特定晶格面，用導線輪的高轉速帶動金剛線高速運動切割。
[0006]為實現上述目的，本發明的技術方案是:
一種藍寶石薄片金剛線切片方法，其特徵在於所述切片方法包括以下步驟:
將藍寶石晶塊以C軸或M軸中心線為底面粘於工件表面，切面為A面；
用金剛線切割藍寶石晶塊獲得藍寶石薄片，其中金剛線線徑為0.25mm，金剛石粒徑為30-40 μ m ;線張力為35N，線速度為12m/s，工件進給速度為0.25mm/min,切割液流量為350ml/s。發明人在實踐中發現，金剛線切割時，工件給進速度與線速度的比值為1:2880000時，金剛線不易發生斷裂。
[0007]進一步地，所述切割液溫度為25°C ±2°C。 申請人:研究發現切割液溫度與斷線率為非線性關係。
[0008]進一步地，所述工件搖擺角度為2-10°，工件搖擺頻率為15-40cir/min。藍寶石硬度較高，發明人研究得出，正常的線切割過程容易在金剛線與工件的接觸線上沉積金剛石顆粒及藍寶石碎屑，這種沉積現象可能是造成金剛線斷線的主要因素之一，為了解決這種沉積現象，適當角度和頻率的工件搖擺可以減少碎屑沉積；過高的搖擺角度和頻率切面容易丟失，不易切出平整的切面；過低的角度難以起到除塵作用。
[0009]更進一步的，所述工件搖擺角度為5°，工件搖擺頻率為28cir/min。該條件下為最優條件。
[0010]所述金剛線切割藍寶石晶塊前先將未開刃金剛線切割廢棄晶棒進行開刃。發明人研究得出，未經開刃的金剛線直接切割藍寶石晶塊，容易在造成崩邊和定位不準。
[0011]進一步地，所述其中金剛線線徑為0.25mm，金剛石粒徑為30-40 μ m，切割液中含有粒徑為20 μ m金剛石顆粒和粒徑為50 μ m的剛玉顆粒。
[0012] 申請人:研究得出，在切割液中加入金剛石顆粒和剛玉顆粒的混合物，可以提高金剛線的使用壽命，同時較大粒徑的剛玉顆粒可以將阻塞在金剛線與工件的接觸線上沉積的金剛石顆粒及藍寶石碎屑帶走，減少斷線率。
[0013]進一步地,所述切割液組分含量按重量份如下:去尚子水100-200,粒徑為20 μ m金剛石顆粒2-8，粒徑為50 μ m的剛玉顆粒1-8，分子量為200的聚乙二醇32，硼酸酯10-40。
[0014]進一步地，所述切割液組分含量按重量份如下:去離子水100，粒徑為20 μ m金剛石顆粒8，粒徑為50 μ m的剛玉顆粒8，分子量為200的聚乙二醇32，硼酸酯40。
[0015]進一步地，所述切割液組分含量按重量份如下:去離子水100，粒徑為20 μ m金剛石顆粒2，粒徑為50 μ m的剛玉顆粒1，分子量為200的聚乙二醇32，硼酸酯10。
[0016]進一步地，所述切割液組分含量按重量份如下:去離子水100，粒徑為20 μ m金剛石顆粒6，粒徑為50 μ m的剛玉顆粒7，分子量為200的聚乙二醇32，硼酸酯30。
[0017]上述方案的切割液配方，經實踐證明可以減少斷線率，提高切面的表面平整度。
【具體實施方式】
[0018]實施例1
將藍寶石晶塊以C-axis和M-axis中心線為底面粘於工件表面，切面為A-plane。
[0019]金剛線線徑:0.25mm,金剛線金剛石粒徑:30-40μπι。
[0020]將未開刃金剛線切割廢棄晶棒開刃。
[0021]加工參數:張力:35Ν，線速度:12m/s，工件進給:0.25mm/min,切割液流量:350ml/s，切割液溫度:25°C，工件搖擺角度:5°，工件搖擺頻率:28cir/min。
[0022]按照本實施例的藍寶石金剛線切割工藝獲得的藍寶石薄片，一次合格率為97%，平面度為ΙΟμπι,翅曲為ΙΟμπι,厚薄尺寸公差為12μηι。
[0023]本發明的有益效果是:可以製備大尺寸藍寶石觸摸面板毛坯產品，該工藝縮短藍寶石切片的加工時間，提高生產質量，降低生產成本。
[0024]實施例2
與實施例1不同的是，本實施例的加工參數:
張力:35Ν，線速度:9.6m/s,工件進給:0.2mm/min,切割液流量:350ml/s，切割液溫度:35°C，工件搖擺角度:2°，工件搖擺頻率:15cir/min。
[0025]實施例3
與實施例1不同的是，本實施例的加工參數:
張力:35N，線速度:12m/s，工件進給:0.25mm/min，切割液流量:350ml/s，切割液溫度:35°C，工件搖擺角度:10°，工件搖擺頻率:40cir/min。
[0026]實施例4
與實施例1不同的是，本實施例的加工參數: 張力:35N，線速度:9.6m/s,工件進給:0.2mm/min,切割液流量:350ml/s，切割液溫度:45°C，工件搖擺角度:5°，工件搖擺頻率:28cir/min。
[0027]實施例5
與實施例1不同的是，本實施例金剛線中金剛石的粒徑為50 μ m，切割液中金剛石的粒徑為30-40μπι。較大粒徑的金剛線與較小粒徑的切割液配合，可以提高藍寶石晶塊的表面平整度，可以切割出低於2mm厚度的藍寶石薄片。
[0028]實施例6
與實施例1不同的是，切割液組分含量按重量份如下:去離子水100，粒徑為20μπι金剛石顆粒2，粒徑為50 μ m的剛玉顆粒1，分子量為200的聚乙二醇32，硼酸酯10。
[0029]實施例7
與實施例1不同的是，所述切割液組分含量按重量份如下:去離子水150，粒徑為20 μ m金剛石顆粒6，粒徑為50 μ m的剛玉顆粒5，分子量為200的聚乙二醇32，硼酸酯20。
[0030]實施例8
與實施例1不同的是，所述切割液組分含量按重量份如下:去離子水200，粒徑為20 μ m金剛石顆粒8，粒徑為50 μ m的剛玉顆粒8，分子量為200的聚乙二醇32，硼酸酯40。
[0031]實施例9
與實施例1不同的是，所述切割液組分含量按重量份如下:去離子水120，粒徑為20 μ m金剛石顆粒4，粒徑為50 μ m的剛玉顆粒4，分子量為200的聚乙二醇32，硼酸酯15。
[0032]實施例10
與實施例1不同的是，所述切割液組分含量按重量份如下:去離子水180，粒徑為20 μ m金剛石顆粒7，粒徑為50 μ m的剛玉顆粒7，分子量為200的聚乙二醇32，硼酸酯40。
【權利要求】
1.一種藍寶石薄片金剛線切片方法，其特徵在於所述切片方法包括以下步驟: 將藍寶石晶塊以C軸或M軸中心線為底面粘於工件表面，切面為A面； 用金剛線切割藍寶石晶塊獲得藍寶石薄片，其中金剛線線徑為0.25mm，金剛石粒徑為30-40 μ m ;線張力為35N，線速度為12m/s，工件進給速度為0.25mm/min,切割液流量為350ml/s。
2.根據權利要求1所述的藍寶石薄片金剛線切片方法，其特徵在於所述切割液溫度為250C ±2°C。
3.根據權利要求1所述的藍寶石薄片金剛線切片方法，其特徵在於所述工件搖擺角度為2-10°，工件搖擺頻率為15-40cir/min。
4.根據權利要求3所述的藍寶石薄片金剛線切片方法，其特徵在於所述工件搖擺角度為5°，工件搖擺頻率為28cir/min。
5.根據權利要求1所述的藍寶石薄片金剛線切片方法，其特徵在於所述金剛線切割藍寶石晶塊前先將未開刃金剛線切割廢棄晶棒進行開刃。
6.根據權利要求1所述的藍寶石薄片金剛線切片方法，其特徵在於所述其中金剛線線徑為0.25mm,金剛石粒徑為30-40 μ m,切割液中含有粒徑為20 μ m金剛石顆粒和粒徑為50 μ m的剛玉顆粒。
7.根據權利要求1所述的藍寶石薄片金剛線切片方法，其特徵在於所述切割液組分含量按重量份如下:去離子水100-200，粒徑為20 μ m金剛石顆粒2-8，粒徑為50 μ m的剛玉顆粒1-8，分子量為200的聚乙二醇32，硼酸酯10-40。
8.根據權利要求7所述的藍寶石薄片金剛線切片方法，其特徵在於所述切割液組分含量按重量份如下:去離子水100-200，粒徑為20 μ m金剛石顆粒8，粒徑為50 μ m的剛玉顆粒8，分子量為200的聚乙二醇32，硼酸酯40。
9.根據權利要求1所述的藍寶石薄片金剛線切片方法，其特徵在於所述切割液組分含量按重量份如下:去離子水100-200，粒徑為20 μ m金剛石顆粒2，粒徑為50 μ m的剛玉顆粒I，分子量為200的聚乙二醇32，硼酸酯10。
10.根據權利要求1所述的藍寶石薄片金剛線切片方法，其特徵在於所述切割液組分含量按重量份如下:去離子水100-200，粒徑為20 μ m金剛石顆粒6，粒徑為50 μ m的剛玉顆粒7，分子量為200的聚乙二醇32，硼酸酯30。
【文檔編號】C10M173/02GK103640097SQ201310605397
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年11月26日 優先權日:2013年11月26日
【發明者】吳雲才 申請人:浙江上城科技有限公司