[发明专利]晶体毛坯的切割方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种晶体毛坯的处理方法，尤其涉及一种大尺寸蓝宝石晶体毛坯的切割方法。

背景技术

无色蓝宝石(sapphire)分子式为α-Al₂O₃，由三个氧原子和两个铝原子以共价键形式结合而成，其晶体结构为六方晶体结构，蓝宝石硬度很高(莫氏硬度9级)，仅次于金刚石，它常被应用的切面有A-Plane、C-Plane和R-Plane。蓝宝石晶体是一种集优良光学性能、物理性能和化学性能的独特结合体，其优良的性能使蓝宝石晶体成为现代工业重要基础材料，除被军用红外装置、导弹、潜艇、卫星空间技术、探测和高功率强激光等尖端科技广泛应用外，它还为微电子、光电子、半导体、光通信、信息显示、精密机械、国防军事及国内外重大科学工程等众多热电领域技术发展尤其是蓝(白)光LED照明产业提供了窗口材料。

目前采用泡生法、提拉法等方法已可以生长出直径在300mm以上的大尺寸蓝宝石晶体，但由于蓝宝石晶体硬度很高，如何才能快速、精确完成蓝宝石晶体毛坯的加工处理便成为值得关注的问题。

目前普遍采用的蓝宝石晶体毛坯切割方式通常包括内、外圆切割法、带锯切割和金刚线的直线进给切割方式。内、外圆切割法使用刀口边缘镶有金刚石颗粒的金属圆片来切割晶体，切割得到的晶体尺寸精度不高，平整度较差，且不能连续切割，切割效率低；带锯切割法以边缘渡金刚砂的金属锯条进行切割，这种切割方式的不足在于：切割效率低，切割出的晶体表面质量较差，特别是针对大尺寸的蓝宝石晶体，而且承载金刚砂的金属基材容易出现断裂的现象，锯带使用周期短，需要经常进行更换；而金刚线的直线进给切割方式利用金刚线的高速往复运动，实现对晶体的切割，其是将蓝宝石晶体毛坯置于金刚线的上方，待金刚线高速运行时，迫使蓝宝石晶体毛坯压迫金刚线，经由该高速运行的金刚线对蓝宝石晶体毛坯的弧面进行摩擦而开始直线式切割作业，当金刚线由蓝宝石晶体毛坯一侧切割至另一侧时，即将蓝宝石晶体毛坯切割为蓝宝石晶片，这种金刚线的直线进给切割方式虽然提高了切割后的晶体的表面质量，但是，由于圆柱体的蓝宝石晶体在切割至一半时，与刚开始切割时相比，金刚线与蓝宝石晶体毛坯由于为线接触方式，其接触面最大，金刚线受到的运行阻力最大，存在冷却效果不好，切割过程中会产生大量热量，同时，切割至一半时，金刚线行程最大，切割缓慢，从而造成切割效率低的问题。

发明内容

为了解决以上现有技术中蓝宝石晶体毛坯在切割处理过程中所存在的问题，本发明提供了一种晶体毛坯的切割方法，包括晶锭C面的切割、晶棒端面的切割、以及籽晶的加工，不仅能提高晶体毛坯的切割效率、质量和切割精确度，还可以有效利用余料，提高晶体毛坯的利用率，降低加工成本。

本发明所提供的技术方案为：一种晶体毛坯的切割方法，包括以下步骤：

确定蓝宝石晶体毛坯的切割位置，并划标记线做好切割位置标记；

将蓝宝石晶体毛坯固定安装在切割工作台上，并调整金刚线与蓝宝石晶体毛坯的垂直高度，使金刚线对准并压在蓝宝石晶体毛坯的标记线上，并保证金刚线进给所形成的平面与蓝宝石晶体毛坯上的标记线切割后形成的切割平面重合；

打开冷却液阀门，通过冷却液对蓝宝石晶体毛坯进行冷却，利用金刚线以摇摆式切割方式沿标记线对蓝宝石晶体毛坯进行切割，其中，所述摇摆式切割方式为：蓝宝石晶体毛坯保持固定不动，金刚线沿垂直于蓝宝石晶体毛坯放置的方向进给运行，且金刚线在其进给所形成的平面内进行摇摆，而与蓝宝石晶体毛坯形成不同位置的切割接触点，以在不同位置的切割接触点处连续切割蓝宝石晶体毛坯。

进一步的，所述将所述蓝宝石晶体毛坯固定安装在切割工作台上的步骤为：

蓝宝石晶体毛坯采用AB胶或者Q胶粘贴在工件板上，再将工件板固定在切割机上。

进一步的，所述的晶体毛坯的切割方法还包括：在切割完成后，取下切割部分材料，所述的取下切割部分材料的步骤为：取下蓝宝石晶体毛坯切割后的余料及粘贴在其上的工件板，放入烘箱内进行加热脱胶处理，脱胶后取下切割好的晶体。进一步的，金刚线以摇摆式切割方式沿标记线对蓝宝石晶体毛坯进行切割时，所述金刚线的线速度为600～1000m/min，所述金刚线的线进给量为1～4mm/min。

进一步的，金刚线以摇摆式切割方式沿标记线对蓝宝石晶体毛坯进行切割时，所述金刚线采用回线的进给方式，其中，进线量600～1000m，回线量400～800m。

进一步的，金刚线以摇摆式切割方式沿标记线对蓝宝石晶体毛坯进行切割时，所述金刚线各处张力均匀分布，其张力为25～40N。