[发明专利]一种易碎超薄片或薄膜材料的切割方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种易碎超薄片或薄膜材料的切割方法，属于一种易碎超薄片或薄膜材料被无损切割成微米级尺寸样品的方法。

背景技术：

由于实际需要，经常要将易碎超薄片或薄膜材料切割成微米级尺寸的样品。但是在易碎超薄片或薄膜材料切割成微米级尺寸的过程切割过程中存在两方面的问题。首先，由于切割工具与易碎超薄片或薄膜材料相互接触时存在至少一种的相互作用力，容易使得易碎超薄片或薄膜材料在切割过程中发生位移，使得每一次切割工具与易碎超薄片或薄膜作用前都必须重新对准，才能保证最终要求样品的尺寸和数目，这不仅增加了切割的难度还降低了切割的精度。其次，由于切割最终所得样品为易碎超薄片或薄膜材料切割成微米级尺寸的样品，切割过程中由于切割工具与样品之间的相互作用力或者其他因素有可能导致微米级样品的破损或者位移甚至遗失。因此在切割过程中我们需要将易碎超薄片或薄膜无损的固定在工作台面上，且保证切割作业完成后，样品可以无损的与固定工作台面分开，以便转移。

常见的固定方法有三种，一种是利用夹持工具将超薄片或薄膜夹持固定在工作台面上；第二种是将超薄片或者薄膜材料用胶粘在工作台面上；第三种是在工作台面上开设吸附孔，以使工作台的上表面形成吸附面，吸附孔通过设置在工作台面下侧的吸附管道与真空泵相连通，切割作业时，真空泵工作，超薄片或薄膜被吸附在工作台面上。

然而，现有的工件固定方法均存在缺陷。当采用夹具夹持易碎超薄片或薄膜时，切割下的中间部分便不能得到固定，若超薄片或薄膜材料的脆性较大，夹具夹持过程中很容易将材料夹碎，因而造成材料的破损，使材料质量受到严重影响，比如当夹持超薄的陶瓷材料时，陶瓷很容易被夹碎；当采用胶粘方法将超薄片或薄膜材料固定在工作台面上时，完成切割再次分离样品和工作台面时，很难保证微米级样品的质量；当采用传统真空吸附的方法固定易碎超薄片或薄膜时，不能保证切割下的微米级样品都恰好覆盖至少一个吸附孔上，因而无法保证切割样品的全部固定，且切割过程中自材料上掉下的碎屑将会在真空吸附的作用下进入吸附孔，从而造成吸附管道的堵塞，甚至损坏真空泵。

发明内容：

本发明目的在于，提供一种易碎超薄片或薄膜材料的切割方法，该方法涉及的真空吸附装置是由吸附面工作台、步进电机、真空泵、硅片、切割工具组成，采用机械刀具或锋利金属丝或飞秒激光或聚焦离子束等切割工具，作用在易碎超薄片或薄膜材料上，使其按要求被切割开，将切割工具沿切割断面垂直方向平移，再将切割工具作用在易碎超薄片或薄膜材料上，使其按要求被切割开，按照这种方式进行重复，直到完成切割要求的样品数目为止。

本发明所述的一种易碎超薄片或薄膜材料的切割方法，该方法中涉及的真空吸附装置是由吸附面工作台、步进电机、真空泵、硅片、切割工具组成，具体操作按下列步骤进行：

a、在带有吸附孔（6）的吸附面工作台（2）上铺设带有孔（8）的透气硅片（5），将易碎超薄片或薄膜材料（1）放置在透气硅片（5）上；

b、开启真空泵（3），通过吸附面工作台（2）上的孔（6）和透气硅片（5）上的孔（7）将易碎超薄片或薄膜材料（1）被吸附在透气硅片（5）上；

c、采用切割工具对易碎超薄片或薄膜材料（1）进行切割开；

d、在易碎超薄片或薄膜材料（1）被切割开后，将切割工具通过步进电机（4）控制沿切割断面垂直方向平移100-300um；

e、待易碎超薄片或薄膜材料（1）完全切割成微米级样品后，关闭真空泵（3），吸附面工作台（2）与透气硅片（5）脱离吸附，易碎超薄片或薄膜材料（1）即可分离。

步骤a中的吸附面工作台（2）上的吸附孔（6）与真空泵（3）连接。

步骤a中所述的透气硅片（5）的厚度为30-100μm，透气硅片（5）上的孔（7）为0.5-10μm，间距为5-10μm。

步骤a中吸附面工作台（2）与透气硅片（5）之间的负压值为-50～-25kpa。

步骤b易碎超薄片或薄膜材料（1）为超薄陶瓷薄片、陶瓷薄膜、超薄芯片或超薄食品。

步骤c中的切割工具为机械刀具或锋利金属丝或飞秒激光或聚焦离子束，其中机械刀具的刀锋为10-30nm，锋利金属丝的线宽为5-30nm。