專利名稱：大工件的精確切割的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對大工件的切割和切片。具體地，本發(fā)明涉及使用含有多條細金屬絲
的線狀鋸(wiresaw)對玻璃或玻璃陶瓷的大工件精確切片。比如，本發(fā)明用于精確切割 大的氧化硅玻璃工件以生產(chǎn)大的氧化硅玻璃薄片，該薄片用于生產(chǎn)大尺寸的圖像遮罩 (imagemask譯材。
背景技術(shù)：
已知線狀鋸可作為用于切割固體工件的工具。通常，在線狀鋸中，用包含的磨料 顆?；蛟谂c金屬絲一起移動的分散于切割漿液中的磨料顆粒的幫助下，放置一根或多 根細金屬絲，與待切割的工具接觸，并在預(yù)定的壓力下使金屬絲相對于工件移動。鑒 于磨料顆粒和工件之間的摩擦和磨料顆粒產(chǎn)生的切割作用，工件的一些部分被除去， 在其中形成狹縫，以此，將工件切成多片?，F(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)了對固體物體的精確切 割，但是這僅僅涉及較小的工件，諸如直徑小于30厘米的工件。
比如，美國專利第5758633號公開了用于精確切割半導(dǎo)體材料的金屬絲割鋸設(shè)備， 其包含多根切割金屬絲。該割鋸設(shè)備包括由交替或連續(xù)運動的導(dǎo)絲筒支承的平行金屬 絲。每一個圓筒都包括一個繞固定軸轉(zhuǎn)動的可旋轉(zhuǎn)套筒。因此，可以更好地分配施加 于旋轉(zhuǎn)材料上的負荷、減少熱源、提高割鋸的精度，更便于拆卸和維護。然而，在這 篇專利文獻中公開的設(shè)備，是設(shè)計用于切割半導(dǎo)體塊，諸如單晶硅、GaS、 InP、 GGG(釓 鎵石榴石)、合成藍寶石等，用于生產(chǎn)半導(dǎo)體芯片和其它器件。這些待切割的材料的大 小通常為直徑不超過50厘米。該文獻中公開的割鋸設(shè)備明顯不能用于精確地切割直徑 大于1米的尺寸的玻璃和玻璃陶瓷塊。
近來，隨著LCDTFT顯示器市場的快速發(fā)展，在用于制造LCDTFT面板的圖像 遮罩的生產(chǎn)中，對直徑大于l米的大的玻璃薄板的需求不斷增加。許多所需的玻璃薄 板無法使用傳統(tǒng)的玻璃平板生產(chǎn)方法(諸如軋制和浮法)來生產(chǎn)，而必需通過對直徑大 于1米、厚度為幾十厘米的大的玻璃工件進行切片，然后對切割的玻璃板表面進行精 確拋光才能制成。
4大的玻璃工件，特別是由火焰水解法生產(chǎn)的氧化硅制成的那種，起初是十分昂貴 的。因此，要求其切割方法具有盡可能高的產(chǎn)率而材料的損失盡可能小。還十分需要 如此切割的板表面具有低的粗糙度，以減少下游的研磨和拋光工作。而且，對于將被 用作圖像遮罩基材的那些精密的玻璃板，要求高的表面平直度和厚度均勻性。因此， 也要求切割方法的高精確度。最后同樣重要的是，由于大的玻璃工件十分龐大，因此 會很重，通常重達幾噸。在精確的切割過程中操作和處理這樣大而重的玻璃工件是一 項嚴峻的挑戰(zhàn)。有關(guān)在切割前后保護這些昂貴的材料以及對加工這些材料或在這些材 料附近的工人的安全問題都是重大的且不易解決。
對大尺寸玻璃工件切片的另一個問題是，如果使用切割漿液時，金屬絲與足夠量 的切割漿液的移動能力。由于金屬絲按切割方向移動的距離較長，在切割路徑中引入 切割漿液的量不足的可能性很大。不足量的切割漿液會導(dǎo)致切割速度減慢和切割金屬 絲過熱。在使用細切割金屬絲時，這些問題尤其突出；然而，要實現(xiàn)低材料損失需要 細的切割金屬絲。
迄今為止，已有的對這種大塊玻璃材料切片的方法使用單根金屬絲。這導(dǎo)致低產(chǎn) 率、高材料損失、切片工件的厚度均勻性低和表面粗糙度較高，因此需要進行大量的 切片后研磨和拋光以便生產(chǎn)可用的薄的玻璃產(chǎn)品。
因此，人們確實需要能夠?qū)Υ蟛ＡЪ_切片的方法。本發(fā)明滿足了這種需要。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明提供了一種能夠?qū)v向方向(linear direction)尺寸至少為1米的工件 精確切片的方法，該方法包含以下步驟
(I)將工件固定在操作臺上；
(n)提供多根基本上平行的、基本上筆直的、直徑約為100微米至600微米的金屬 絲，并使這些金屬絲和工件的表面接觸；
(ni)使多根金屬絲以縱向方向移動，任選地與其上分布的切割漿液一起移動；和
(IV)使多根金屬絲沿切片方向相對工件移動； 其中在步驟(IV)中，這些金屬絲基本上保持筆直和相互平行。
根據(jù)本發(fā)明的方法的某些實施方式，在步驟(II)中，多根金屬絲具有基本上相同的 直徑。
根據(jù)本發(fā)明的方法的某些實施方式，在步驟(II)中，多根金屬絲是單根連續(xù)金屬絲的不同線段。在某些特定的實施方式中，由起始端的金屬絲供應(yīng)線軸提供該單根金屬
絲，由在另一端的接收線軸接收該金屬絲。在某些實施方式中，在步驟(n)、 (m)和(iv)
中，通過使金屬絲的縱向方向反轉(zhuǎn)而不斷地再利用金屬絲的一部分。
根據(jù)本發(fā)明的方法的某些實施方式，在步驟(n)中，金屬絲被扭絞或使其具有凹陷 以便在其中容納切割漿液。
根據(jù)本發(fā)明的方法的某些實施方式，在步驟(ni)中，金屬絲基本上以相同的線速 率移動。
根據(jù)本發(fā)明的方法的某些實施方式，在步驟(n)中，提供的多根金屬絲本身不含有 磨料顆粒，在步驟(ni)中，將切割槳液分配在金屬絲的表面并能夠沿縱向方向與金屬 絲一起移動。
根據(jù)本發(fā)明的方法的某些實施方式，在步驟(m)中，將切割漿液分配在多根金屬
絲上，所述切割漿液含有選自SiC、金剛石、CBN、藍寶石、A1203、 Ce02和它們的 混合物的磨料顆粒。
根據(jù)本發(fā)明的方法的某些實施方式，該方法產(chǎn)生的切口損失小于約20%，在某些 實施方式中，小于約10%，在某些實施方式中，小于約5%。
根據(jù)本發(fā)明的方法的某些實施方式，相鄰金屬絲之間的間隔基本上相同，并且在 切割過程中保持不變。
根據(jù)本發(fā)明的方法的某些實施方式，切片過程中金屬絲的溫度保持在5(TC的范圍內(nèi)。
在本發(fā)明的方法的某些實施方式中，線性方法基本上與切割方法垂直。
在本發(fā)明的方法的某些實施方式中，在切片過程中其兩面都與割鋸金屬絲接觸而 產(chǎn)生的玻璃板的厚度變化小于400微米，在某些實施方式中，小于200微米，在其它 的某些實施方式中，小于100微米。
在本發(fā)明的方法的某些實施方式中，在切片過程中其兩面都與割鋸金屬絲接觸而 產(chǎn)生的玻璃板的表面平直度小于400微米，在某些實施方式中，小于200微米，在其 它的某些實施方式中，小于100微米，在另外的某些實施方式中，小于40微米。
在本發(fā)明的方法的某些實施方式中，在切片過程中其兩面都與割鋸金屬絲接觸而 產(chǎn)生的玻璃板的平均厚度變化小于400微米，較優(yōu)地小于200微米，更優(yōu)地小于100 微米。
在本發(fā)明的方法的某些實施方式中，在割鋸過程中其兩面都與割鋸金屬絲接觸而產(chǎn)生的玻璃板的對角線長度大于800微米。
在本發(fā)明的方法的某些實施方式中，在割鋸過程中其兩面都與割鋸金屬絲接觸而 產(chǎn)生的玻璃板的表面平直度與對角線長度之比小于約1x10"，在某些實施方式中，小
于約8xl(T5，在其它的某些實施方式中，小于約5xl(T5，在某些實施方式中，小于約 2xl(T5，在另外的某些實施方式中，小于約lxl0—5。
在本發(fā)明的方法的某些實施方式中，多根金屬絲的位置由位于待切片的工件兩側(cè) 的導(dǎo)絲體的導(dǎo)槽確定。
在本發(fā)明的方法的某些實施方式中，其上設(shè)置有割鋸金屬絲的導(dǎo)絲體的表面涂布 有聚氨酯。
在本發(fā)明的方法的某些實施方式中，在步驟(IV)中，金屬絲從工件的頂部向下移 動至工件的底部。在其它某些實施方式中，在步驟(IV)中，金屬絲從工件的底部向上 移動至工件的頂部。
在本發(fā)明的方法的某些實施方式中，在步驟(I)中，只將工件的底部固定在操作臺 上。在某些其它實施方式中，還將工件的上表面固定到支承物上。
本發(fā)明的優(yōu)點是，能夠?qū)蔷€長度大于1米(諸如約1米至4米)的大玻璃工件 進行切片。本發(fā)明的方法能夠?qū)崿F(xiàn)低切口損失、各個平板之間以及單個板內(nèi)的高的厚 度均一性、和切片后即具有的低表面粗糙度。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的具體描述中敘述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員從這些
描述中能夠容易地理解或通過按照說明書和其權(quán)利要求書以及附圖中所述實施發(fā)明而 認識到其中一部分。
應(yīng)該理解，以上的一般性描述和隨后的詳細描述都僅僅是本發(fā)明的示例，并意在 為理解要求保護的本發(fā)明的本質(zhì)和特征而提供縱覽或總綱。
包含的附圖提供了對本發(fā)明的進一步理解，附圖被結(jié)合在說明書內(nèi)并構(gòu)成說明書 的一部分。
附圖簡要說明 在附圖中，


圖1是正在根據(jù)本發(fā)明的方法對大玻璃工件進行切片的正視圖的圖解說明。 圖2是根據(jù)本發(fā)明的方法在進行切片的大玻璃工件的俯視圖的圖解說明。本發(fā)明的
具體實施例方式
本發(fā)明可以用于對由各種材料，如玻璃、玻璃陶瓷、金屬、復(fù)合材料、塑料等構(gòu) 成的工件進行切片。將參考對大的玻璃工件(如由氧化硅玻璃制成的工件)的切片過程 來說明本發(fā)明。然而，應(yīng)該理解本發(fā)明的方法不局限于玻璃材料。通過選擇合適的金 屬絲和切割漿液，可以將本發(fā)明的方法應(yīng)用于各種類型的工件材料。
如本文使用的，"縱向方向"指當金屬絲與工件接觸時金屬絲的延伸方向。所有 的金屬絲在移動時具有兩個相反的縱向方向。參考圖1和2，所述縱向方向包括X和 X，方向。金屬絲基本在一個平面上移動通過工件。金屬絲移動的方向之一是縱向方向。 金屬絲移動通過工件的另一個方向是"切片方向"。參考圖1和2，所述切片方向包
括y和y'方向。
如本文使用的，當采用本發(fā)明的方法進行加工時，工件是通常由固態(tài)物質(zhì)構(gòu)成的 一塊材料。工件可以取各種形狀，諸如圓柱形、長方形、球形等。工件可以是具有或 沒有內(nèi)部孔隙的大塊材料。因此，工件可以是固體玻璃剛玉(boule)、蜂窩體結(jié)構(gòu)、管 狀物等。
圖l和2是本發(fā)明的方法的運作的圖解說明。圖1是側(cè)視圖，圖2是俯視圖。在 圖1的切片設(shè)備系統(tǒng)101中，工件103在切片方向x和x'的尺寸為D，該工件通過設(shè) 置成與工件103接觸的多根金屬絲109進行切片。金屬絲109被懸空并允許其在兩個 導(dǎo)絲體107之間延伸。金屬絲109可以沿切片方向x或x'移動。將切割漿液115從漿 液IG存器和分配器111中分配到金屬絲的表面。當金屬絲沿縱向方向移動通過大塊工 件時，施加壓力使金屬絲切割工件并按切片方向y移動，在某些時候(諸如在切片終點) 按相反的方向y'移動。圖2是圖l所示的相同裝置的俯視圖。在該圖中，圖解說明了 多根基本上平行和基本上筆直的金屬線或金屬線段109。由導(dǎo)絲體107的導(dǎo)槽保證并 確定金屬絲109的平行和間隔。從圖1和2可以看出，在切片操作的終點，工件被金 屬絲切成多個薄片。
本發(fā)明的方法能夠?qū)Υ蟮墓ぜ?，如由玻璃、玻璃陶瓷、金屬、木材等制成的工?進行切片。參考圖1和2，這些大的工件在縱向方向的尺寸D至少為l米，如1.5米， 在某些實施方式中為2米，在某些實施方式中為3米，在某些其它實施方式中有4米 之大。本發(fā)明的方法特別有利于切割這種大尺寸的工件。
第一步，將待切片的工件固定在操作臺上。盡管不是必須地，但是建議與操作臺 接觸的工件表面區(qū)域具有與操作臺的接觸表面區(qū)域互補的構(gòu)形。也就是，如果操作臺具有基本上平坦的表面，則要求與操作臺接觸的工件區(qū)域也基本是平坦的。因此，對 于具有基本為圓柱形的工件，如果要求其切片方向與圓柱體的軸垂直，則要求將該工 件的圓柱形表面的一部分切除，以形成一個可被放置在操作臺上的小的平坦平面。如 果要求切片的工件是無平坦側(cè)面的圓形，則可以對操作臺進行機加工，使操作臺具有 能放置所述工件的凹形接受表面。正如所能想象的，對于重達幾噸級的大玻璃工件， 要求操作臺必須是堅固而沉重的以便使得它是穩(wěn)定的。在這樣的情況下，優(yōu)選將工件 放置在操作臺的頂部而不是操作臺的下方。工件與操作臺的接合可通過比如機械夾緊、 螺紋連接等或通過使用粘合劑(如環(huán)氧樹脂)的來實施。為了防止在切片過程結(jié)束時切 片的工件散落，優(yōu)選使用強力粘合劑將工件粘貼到操作臺上。該粘合劑可以在切片過 程結(jié)束后通過化學(xué)方法或機械方法除去。在切片過程中，操作臺的一部分可以切割和 犧牲。
通常，僅將工件的一面，諸如底面或頂面固定到操作臺上。然而，在步驟(II)開始
之前或步驟(n)、 (m)、 (iv)開始以后(即金屬絲開始切割工件之前和之后)，不排除在將
工件固定到操作臺下面，并通過比如夾緊、螺紋連接或通過使用粘合劑(諸如環(huán)氧樹脂) 在上部區(qū)域進一步穩(wěn)定固定到某些支承裝置上。需要時可以犧牲部分或全部的上支承 裝置。
在本發(fā)明的方法中，提供多根金屬絲并使它們能夠與進行切片的工件的表面接
觸。"多根"是指切片過程中金屬絲或金屬絲的線段總數(shù)為至少2根，在某些實施方 式中大于5根，在某些其他的實施方式中大于10根，在某些實施方式中大于20根。 用于切割的金屬絲或金屬絲線段的總數(shù)對于本發(fā)明來說不是關(guān)鍵的，只要其大于2。 實際的數(shù)量可以不同，并可以由本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)待切片的工件的大小、尺寸、 特別是對要生產(chǎn)的切片要求的厚度等進行調(diào)整。
通常，在本發(fā)明的方法中使用的金屬絲的直徑通常約為100至600微米。使金屬 絲保持相互基本平行，優(yōu)選基本上在同一個平面內(nèi)。對金屬絲施加張力，使得它們在 整個切割過程中基本上是筆直的。為使所述切片具有高表面平直度，有必要在切割過 程中保持金屬絲基本上筆直。直徑大于600微米的金屬絲會導(dǎo)致高的切口損失。如本 文使用的，"切口損失"指在切片操作過程中工件所損失材料的重量百分數(shù)。直徑小 于IOO微米的金屬絲不被優(yōu)選，因為它們的強度不足以承受為使它們保持筆直而施加 的張力。而且，如上所述，如果金屬絲本身不包含用于切削的顆粒，則它們必須與供 給的切割漿液一起移動以對工件切片。由于太細的金屬絲的表面積小，所以它們攜帶的切割漿液的量很可能太少。切割漿液起到兩重作用通過摩擦進行切削和冷卻金屬 絲。因此，由于槳液的量不足和其冷卻效果小于有效冷卻效果，則細金屬絲可能過熱 和斷裂。為了攜帶更多的切割漿液或冷卻流體，要求將金屬絲扭絞或以其它方式包含 多種表面不規(guī)則形狀(諸如凹陷)，特別是當工件在縱向方向具有大尺寸時。雖然認為 在要求高表面平直度和厚度均勻性時，扭絞的金屬絲并不特別適合于切片過程，但是 本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，扭絞的金屬絲能夠用于生產(chǎn)具有下述表面特征的切片玻璃板，并且實 際表現(xiàn)出增強了傳遞研磨漿液的能力。
如上所述，切割金屬絲可能本身包含浸于其中的磨料(切削)顆粒。這些磨料顆粒
可以是浸于和/或嵌在金屬絲中的如SiC、金剛石、藍寶石、Ce02、 A1203、 CBN(立方 氮化硼)等。如果使用這些金屬絲，在切片過程中應(yīng)使用冷卻流體。正如圖1和2中所 示以及上文描述的切削漿料，可將冷卻流體供應(yīng)至金屬絲表面?；蛘?，可以使用不含 磨料顆粒的常規(guī)鋼絲。因為這些金屬絲可能沒有進行切片的工件的材料(諸如氧化硅、 其它玻璃或玻璃陶瓷材料)那樣硬，所以它們本身不能切割這些工件。因此，必須使用 其中分散有磨料顆粒的切割漿液。這些磨料顆粒可以是SiC、 SiN、金剛石、藍寶石、 Ce02、 A1203、 CBN和它們的組合。優(yōu)選將這些顆粒均勻地分布在切割漿液中。切割 漿液中磨料顆粒的尺寸和加載量可以變化。通常，在給定的金屬絲速度和金屬絲壓力 下，較大的尺寸和較高的加載量產(chǎn)生較快的切削速度。如果希望切片件具有高表面光 滑度(諸如在生產(chǎn)LCD圖像遮罩基材的情況下)，則要求切割漿液中使用直徑較小的磨 料顆粒。
通常希望金屬絲具有基本上相同的尺寸、在縱向方向(盡管它們的速度的方向可能 不同并且可能彼此相反)和切割方向具有基本上相同的速率。也希望在切片過程中金屬 絲具有基本相同的張力。"基本上相同的尺寸"指金屬絲的直徑在它們的平均尺寸的 ±25%之內(nèi)，或者在它們的平均尺寸的±10%范圍內(nèi)。在切片過程中，因為金屬絲已經(jīng) 受到不同程度的磨損和撕裂，所以它們的實際尺寸可能改變，但是通常希望落在上述 的范圍內(nèi)。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的方法能夠?qū)崿F(xiàn)非常小的切口損失，通常小于約20%，在某些 實施方式中小于約10%，在某些其他實施方式中小于約5%。低切口損失是通過較小 的金屬絲直徑、切片過程中沿金屬絲的縱向方向基本上線性的移動路徑、切片過程中 極少偏離金屬絲的縱向方向的移動路徑、對金屬絲移動的密切引導(dǎo)、磨料顆粒的尺寸、 用于切割的金屬線的溫度和其他事項來實現(xiàn)的。因此，本發(fā)明的方法具有高生產(chǎn)量的優(yōu)點。切片過程中，較好地，金屬絲的溫度保持在50。C范圍之內(nèi)，在某些實施方式中
在30。C范圍之內(nèi)，在某些其他的實施方式中在20。C范圍之內(nèi)，在某些實施方式中在 10°C范圍之內(nèi)。上述的溫度范圍代表最高溫度和最低溫度之間的差異。
如上所述，本發(fā)明的方法制造的切片板能夠在整個平板上都具有高的厚度均一性 (因此該板的兩個主要切割表面具有高的表面平行性)，即使在所述板具有直徑大于1 米的大尺寸時也是如此。在本文公開的本發(fā)明之前，人們認為由于導(dǎo)絲體之間的距離 較長，金屬絲移動路徑可能偏離直線并在切片過程中隨時間改變，從而在平板表面產(chǎn) 生不均勻的板厚度。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，如上所述通過選擇金屬絲的尺寸和通過密切控制 導(dǎo)絲體的引導(dǎo)作用以及金屬絲的張力，可以使在切片過程的不同時間的金屬絲的移動 方向以及金屬絲之間的距離保持基本恒定。這種控制的結(jié)果是所述板的主要切片面的 高平行性和板表面的高的厚度均勻性。
為了在單次切片操作和多次切片操作過程中在不同切片的板之間實現(xiàn)均一的板
厚度，則控制相鄰金屬絲之間的間隔很重要。切片的板的平均厚度由相鄰金屬絲之間 的距離確定。因此，相鄰金屬絲之間的距離越均勻，切片的板的平均厚度越均一。相 鄰金屬絲之間的距離是由導(dǎo)絲體上相鄰導(dǎo)槽之間的距離確定的。因此，為了在切片的 板上達到高的厚度均一性，要求在切片過程中保持相鄰金屬絲之間的間隔基本恒定。 在大多數(shù)情況下，這需要使金屬絲中的張力在切片過程中保持基本恒定。
因此，為了在板之間獲得高的厚度均勻性和在單個板內(nèi)獲得的高的厚度均勻性， 精確控制導(dǎo)絲體的導(dǎo)槽之間的距離并且使導(dǎo)槽的尺寸在切片操作過程中保持基本不變 是很重要的。因此，希望在導(dǎo)絲體，特別是導(dǎo)槽上涂布一層硬質(zhì)材料，該材料基本上 不會由于壓力或磨損而發(fā)生嚴重變形。這些材料可以是比如聚氨酯聚合物。
多根切割金屬絲可以是由單獨的機械裝置和/或電子裝置提供、接收和控制的單獨 的和獨立的金屬絲。在這種情況下，如果希望在板厚度、平直度等方面達到高的均一 性，則金屬絲的尺寸、速度等基本上相同是很重要的。如果使用多根獨立的金屬絲， 則要求金屬絲的移動高度一致。
在本發(fā)明方法的一個特別有用的實施方式中，切割金屬絲僅是單根連續(xù)的金屬絲 的不同線段。因此'；可由單個的金屬絲線軸供應(yīng)并由單個的金屬絲線軸接收金屬絲。 通過纏繞在導(dǎo)絲體的導(dǎo)槽上，單根金屬絲可以提供多根能同時進行切割的切割金屬絲 線段。相鄰的金屬線段在任何給定的時間能按相同的縱向方向或相反的縱向方向運動。 在切割過程中，該單根金屬絲可以始終按一個方向運動。在操作終點可以通過反轉(zhuǎn)縱向方向再利用所用過的金屬絲。或者，在切割過程中，單根金屬絲可以向多個方向移 動。也就是，該金屬絲可以向右移動約IO米，然后逆向移動約9米，然后再次逆向移
動約10米，然后再次逆向移動約9米等。該過程再利用的凈效應(yīng)是，在單個運動周期
中只用完很短的金屬線段(比如小于約1米)，因此單個的金屬線線軸使用時間長得多。
本發(fā)明的方法能生產(chǎn)其主表面上厚度變化小于約400微米的玻璃薄板，在某些實 施方式中所述厚度變化小于約200微米，在某些其他實施方式中所述厚度變化小于約 IOO微米，在另外的某些實施方式中所述厚度變化小于約50微米。本發(fā)明的方法能生 產(chǎn)在多個玻璃板之間平均厚度變化小于約400微米的玻璃薄板，在某些實施方式中所 述平均厚度變化小于約200微米，在某些其他實施方式中所述平均厚度變化小于約100 微米，在另外的某些實施方式中所述平均厚度變化小于約50微米。
本發(fā)明的方法能夠在切片過程中以其兩面都與切割金屬絲接觸來生產(chǎn)其表面平 直度小于400微米的玻璃薄板，在某些實施方式中表面平直度小于200微米，在其他 某些實施方式中表面平直度小于100微米，在另外的某些實施方式中表面平直度小于 40微米。
本發(fā)明的方法優(yōu)選用于生產(chǎn)對角線長度大于800毫米的切片的板。"對角線長度" 指在樣品板的主表面的平面內(nèi)兩點之間的最長距離。因此，對于矩形板，對角線長度 是主表面的對角線的長度。對于具有圓形主表面的板，對角線長度是該圓的直徑。在 這種大的平板中，在一些實施方式中，在對板進行任何進一步研磨和拋光之前，切片 的板的整體平直度與對角線長度(兩者使用相同的單位)之比小于約1><10'4，在某些實施 方式中小于約8x10—5，在其他某些實施方式中小于約5x10—5，在另外的某些實施方式 中小于約2xl0—5，在另外某些實施方式中小于約lxl(T5。
如上所述，為了獲得切片板的高的厚度均一性以及切片板的高的表面平直度，要 求在整個切片過程中使與工件接觸的金屬絲保持基本上筆直。"基本上筆直"是指單 根金屬絲的彎曲小于該金屬絲直接接觸的工件的寬度的約15%，優(yōu)選小于約10%，在 某些實施方式中優(yōu)選小于約5%。因此，如果與工件接觸的金屬絲的總長為LW，并且 進行切片的位置的寬度為W，則金屬絲的彎曲量是(LW-W)。保持金屬絲基本上筆直 是指使比率(LW-W)/WxlOO。/。保持小于約15%,優(yōu)選小于約10%，在某些實施方式中 優(yōu)選小于8%。這能夠通過調(diào)節(jié)金屬絲的張力和導(dǎo)槽來實現(xiàn)。輕微的彎曲是進行切片 所需要的，然而，太大的彎曲使金屬絲偏離其預(yù)定位置，造成厚度變化和表面平直度 下降。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，顯然可以對本發(fā)明作各種修改和變化，而不脫離本 發(fā)明的精神和范圍。因此，本發(fā)明意欲涵蓋本發(fā)明的修改形式和變化形式，只要這些 修改形式和變化形式落在附加的權(quán)利要求和它們的等同物的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種能夠?qū)v向方向尺寸至少為1米的工件精確切片的方法，該方法包含以下步驟(I)將工件固定在操作臺上；(II)提供多根基本上平行的、基本上筆直的、直徑約為100微米至600微米的金屬絲，并使多根金屬絲和工件的表面接觸；(III)使多根金屬絲，任選與其上分布的切割漿液一起以縱向方向移動；和(IV)使多根金屬絲沿切割方向相對工件移動，同時保持這些金屬絲基本上筆直和相互平行。
2. 如權(quán)利要求i所述的方法，其特征在于，在步驟(n)中，多根金屬絲具有基本相同的直徑。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟(II)中，多根金屬絲是單根連續(xù)的金屬絲的不同線段。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟(II)中，金屬絲被扭絞或以具有在其中容納切割漿液的凹陷。
5. 如權(quán)利要求i所述的方法，其特征在于，在步驟(m)中，金屬絲按基本上相同的線速度運動。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟(II)中，所提供的多根金屬絲 本身不包含磨料顆粒，在步驟(III)中，切割漿液被分配在金屬絲的表面并允許沿縱向 方向與金屬絲一起運動。
7. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，在步驟(III)中，將切割漿液分布在多 根金屬絲上，所述切割漿液含有選自SiC、金剛石、藍寶石、A1203、 Ce02、 CBN和 它們的混合物的磨料顆粒。
8. 如權(quán)利要求l所述的方法，該方法的切口損失小于約20%。
9. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，在切片過程中相鄰金屬絲之間的間隔 保持基本恒定。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，相鄰金屬絲之間的間隔基本上相同。
11. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使金屬絲的溫度保持在50°C范圍內(nèi)。
12. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，由在起始端的金屬絲供應(yīng)線軸提供單根金屬絲，由在另一端的接收線軸接收金屬絲。
13. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在步驟(II)、 (III)和(IV)中，通過反轉(zhuǎn)金屬絲的縱向方向，繼續(xù)再利用金屬絲的一部分。
14. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述縱向方向與切片方向基本垂直。
15. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，在切片過程中以其兩側(cè)都與割鋸金 屬絲接觸的方式生產(chǎn)的玻璃板的厚度變化小于約400微米。
16. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，在切片過程中以其兩側(cè)都與切割金 屬絲接觸的方式生產(chǎn)的玻璃板的表面平直度小于約400微米。
17. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，在切片過程中以其兩側(cè)都與切割金 屬絲接觸的方式生產(chǎn)的玻璃板的平均厚度變化小于約400微米。
18. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，在切片過程中以其兩側(cè)都與切割金 屬絲接觸的方式生產(chǎn)的玻璃板的對角線長度大于約800毫米。
19. 如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，在切片過程中以其兩側(cè)都與切割金 屬絲接觸的方式生產(chǎn)的玻璃板的表面平直度與對角線長度之比小于約1x10-4。
20. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，多該金屬絲的位置由位于進行切片 的工件的兩側(cè)的導(dǎo)絲體的導(dǎo)槽確定。
21. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟(IV)過程中，金屬絲向下運動。
22. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟(IV)過程中，金屬絲向上運動。
23. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，在步驟(I)中，工件的下部和/或上部 被固定。
24. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟(I)中，工件由Si02玻璃制成。
25. 如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，在步驟(I)中，工件在縱向方向的尺 寸至少是1米。
全文摘要
本文公開了一種能夠?qū)v向方向尺寸至少為1米的基材精確切片的方法，該方法包含以下步驟(I)將工件固定在操作臺上；(II)提供多根基本上平行的、基本上筆直的、直徑約為100微米至600微米的金屬絲，并使這些金屬絲和工件的表面接觸；(III)使這些金屬絲，任選地與其上分布的切割漿液一起以縱向方向移動；和(IV)使這些金屬絲沿切片方向相對工件移動；同時保持這些金屬絲基本上筆直和相互平行。該方法能用于對直徑大于2米的氧化硅玻璃基材進行切片，產(chǎn)生的切片具有高的表面平直度，且厚度變化小。
文檔編號B28D1/02GK101432091SQ200780015025
公開日2009年5月13日 申請日期2007年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月28日
發(fā)明者A·R·尼伯, C·M·達坎吉羅, J·M·克拉克, W·R·安格爾四世 申請人:康寧股份有限公司