[发明专利]劈割脆性材料的方法和装置

说明书

技术领域

本发明主要涉及劈割，并且更具体而言，涉及将脆性材料劈成薄切片(thin section)的方法和装置。

背景技术

半导体或类似材料的薄平“晶片”对于光电设备和其它固态电子设备，以及用于各种系统例如微电子机械系统(MEMS)的基片是很有用的。目前，它们通常是将材料的晶块或铸造坯料锯开然后将所得薄片抛光得到的。锯切方法会产生大量的废弃物并且成本昂贵。这样的高成本限制了某些产品的市场，例如光电系统。打磨和抛光晶体以获得薄切片的传统技术会给晶体带来瑕疵和污染。依靠附加工艺制造薄切片的可替代方法还未能证实可获得高质量材料。迄今为止设计出的用于劈成薄片的方法，即在晶体上粘接延伸体，只对很小的切片适用，并且去除粘合剂很麻烦而缓慢。传统劈割很薄的切片的主要问题之一在于劈割时两个部分极其不同的性状。晶体的主体保持相当的刚性，但是薄切片不能抵抗同样的力，因此劈刀片向旁边转向，在达到完全劈开前使薄切片断裂。

因此，需要改进的劈割脆性材料的方法和装置。

发明内容

依据本发明的方面，提供了用于劈割脆性材料的棒料的切片的装置。所述装置包括，适于将棒料的切片部分固持在待劈割位置的支撑件；刀片；致动器，该致动器与刀片连接用于驱动刀片至少部分通过棒料以生成棒料的被劈割部分；和用于在劈割期间接合棒料端部的随动器。还提供了用于劈割脆性材料棒料的方法。

根据本发明的一个方面，提供一种劈割脆性材料棒的方法，该脆性材料棒具有表面和端部，所述方法包括在邻近所述棒的端部的劈割平面中在所述表面中形成起始沟槽，使用起始沟槽而引发棒中的裂隙，驱动刀片整个地通过所述棒以重复地推进所述裂隙通过所述棒并从所述棒形成被劈割的脆性材料片，借助跟随刀片运动的支撑件而支撑所述被劈割的片以防止所述被劈割的片破裂。

附图说明

图1是侧立面图，示意性示出了依据本发明实施例的用于劈割脆性材料的装置。

图2是放大的侧立面图，示意性示出了图1装置的处于第一位置的刀片。

图3是侧立面图，示意性示出了处于第二位置的图2装置部分的刀片。

图4是与图2相似的处于第一位置的本发明用于劈割脆性材料的装置的另一实施例的侧立面图。

图5是与图3相似的处于第二位置的图4的装置部分的侧立面图。

图6是与图2相似的本发明用于劈割处于第一位置的脆性材料装置的另外实施例的侧立面图。

图7是与图3相似的图6处于第二位置的装置部分侧立面图。

图8示意性示出了依据本发明一个方法的劈割过程的开始。

图9示意性示出了依据本发明另一个方法的劈割过程的开始。

图10示意性示出了依据本发明另外方法的劈割过程的开始。

图11A示意性示出了在本发明另一个方法中的劈割过程的开始阶段过程中处于第一位置的刀片。

图11B示意性示出了在图11A中表示的劈割中处于第二位置的刀片。

图12A是与图2相似的本发明处于第一位置的用于劈割脆性材料装置的另一实施例的侧立面图。

图12B是与图3相似的处于第二位置的图12A的装置部分的侧立面图。

图13A示意性示出了依据本发明方法劈割脆性材料的槽、刀片和支撑板。

图13B示意性示出了依据本发明方法的劈割过程的开始。

图13C示意性示出了在依据本发明方法的图13B所示步骤中引发的裂隙的扩展(propagation)。

图13D示意性示出了依据本发明方法的劈割过程的扩展。

图14A示意性示出了依据本发明方法劈割脆性材料棒料的刀片和支撑板。

图14B示意性示出了依据本发明方法的劈割过程的开始。

图14C示意性示出了在依据本发明方法的图14B所示步骤中引起的裂隙的扩展。

图14D示意性示出了依据本发明方法的劈割过程的扩展。

图15是放大透视图，示意性示出了依据本发明实施例的刀片。

具体实施方式

在下文中参考附图对本发明的各种实施例进行说明。要指出的是，示图不是按比例绘制的并且具有相似结构或功能的部分在全部示图中以相同的参考数字表示。还要指出的是，正文和示图只是要便于描述本发明的具体实施例。并不是要将它们作为本发明的穷举说明或对本发明范围的限定。另外，结合本发明特定实施例描述的情况并非必须限定于该实施例，而是可以在本发明的任何其它实施例中实施。