TWI893953B - 針對脆性材料的線切割及噴流控制方法 - Google Patents

Abstract

一種針對脆性材料的線切割及噴流控制方法，包含以下步驟：(A)藉由一放電單元驅動一線極單元對一脆性材料進行線切割，以使該脆性材料產生一加工間隙；(B)藉由一下噴流單元沿該線極單元朝上噴出一第一冷卻介質，並藉由一上噴流單元沿該線極單元朝下噴出一第二冷卻介質；(C)藉由一壓感單元感測該第一冷卻介質或該第二冷卻介質沖抵於該脆性材料後反彈的衝擊力，以生成並傳送一受力值；及(D)當該控制單元判斷該受力值大於該閾值，便驅使該上噴流單元降低自身朝下噴出的該第二冷卻介質的流速，直到該受力值下降至小於該閾值，來防止該脆性材料的殘渣卡置於該加工間隙。

Description

針對脆性材料的線切割及噴流控制方法

本發明是有關於一種線切割及噴流控制方法，特別是指一種針對脆性材料的線切割及噴流控制方法。

一種現有的線切割及噴流控制方法，藉由一線切割放電加工機的一線極單元對一脆性材料沿預定路徑進行線切割，再由該放電加工機的一噴嘴單元形成水霧以達到降溫的目的。

然而，脆性材料(例如：聚晶金剛石晶圓)對於溫度變化相當敏感，即便透過該噴嘴單元形成水霧予以降溫，仍容易導致該脆性材料內部產生開裂。

另外，該線極單元在對該脆性材料進行線切割時，會使該脆性材料產生一加工間隙與殘渣。由於該脆性材料所產生的殘渣的體積會顯著大於其他材料，殘渣便相對容易卡置在該加工間隙，而使該脆性材料更容易因為二次放電而破裂。

因此，本發明的目的，即在提供一種能克服上述缺點的針對脆性材料的線切割及噴流控制方法。

於是，本發明針對脆性材料的線切割及噴流控制方法，適用於供一加工裝置加工一脆性材料，該加工裝置包括一用以供該脆性材料安裝的基座、一沿一加工方向可移動地設置於該基座的線極單元、一電連接該線極單元的放電單元、一沿該加工方向可移動地設置於該基座的下噴流單元、一沿該加工方向可移動地設置於該基座且沿一上下方向位於該下噴流單元上方的上噴流單元、一設置於該下噴流單元與該上噴流單元的其中一者的壓感單元，及一控制單元，該控制單元電連接該放電單元、該下噴流單元、該上噴流單元與該壓感單元且內存一閾值，該線切割及噴流控制方法包含以下步驟：(A)藉由該放電單元驅動該線極單元對該脆性材料進行線切割，以使該脆性材料產生一加工間隙；(B)藉由該下噴流單元沿該線極單元朝上噴出一第一冷卻介質，並藉由該上噴流單元沿該線極單元朝下噴出一第二冷卻介質；(C)藉由該壓感單元感測該第一冷卻介質或該第二冷卻介質沖抵於該脆性材料後反彈的衝擊力，以生成一相應的受力值，並傳送該受力值至該控制單元；及(D)藉由該控制單元持續接收該受力值，當該控制單元判斷該受力值大於該閾值，便驅使該上噴流單元降低自身朝下噴出的該第二冷卻介質的流速，直到該受力值下降至小於該閾值。

本發明的功效在於：藉由該壓感單元感測該第二冷卻介質沖抵於該脆性材料後反彈的衝擊力，再藉由該控制單元根據該受力值以調整施加於該脆性材料的衝擊力，確保該脆性材料的殘渣從該加工間隙朝上排出，得以在避免該線極單元熔斷的前提下避免該脆性材料因為二次放電導致毀損。

100:加工裝置

1:基座

2:線極單元

3:放電單元

4:下噴流單元

5:上噴流單元

6:壓感單元

7:控制單元

9:脆性材料

W:加工間隙

D1:軸向

D2:加工方向

D3:上下方向

A~D:步驟

本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是本發明針對脆性材料的線切割及噴流控制方法的一實施例所適用的一加工裝置及一脆性材料的一外觀示意圖；圖2是該實施例所適用的該加工裝置的一線極單元及該脆性材料的一不完整的外觀示意圖；及圖3是該實施例的一流程圖。

參閱圖1至圖3，本發明針對脆性材料的線切割及噴流控制方法的一實施例，適用於供一加工裝置100加工一脆性材料9。該脆性材料9沿一軸向D1延伸且呈圓柱狀，可為矽晶圓、石墨烯晶圓、聚晶金剛石晶圓(PCD)或其餘脆性材料。

該加工裝置100包括一用以供該脆性材料9安裝的基座1、一沿一實質垂直於該軸向D1的加工方向D2可移動地設置於該基座1的線極單元2、一電連接該線極單元2的放電單元3、一沿該加工方向D2可移動地設置於該基座1的下噴流單元4、一沿該加工方向D2可移動地設置於該基座1且沿一上下方向D3位於該下噴流單元4上方的上噴流單元5、一設置於該下噴流單元4與該上噴流單元5的其中一者的壓感單元6，及一電連接該放電單元3、該下噴流單元4、該上噴流單元5與該壓感單元6且內存一閾值的控制單元7。在本實施例中，該壓感單元6設置於該上噴流單元5。在本實施例的變化例中，該壓感單元6設置於該下噴流單元4。

該下噴流單元4與該線極單元2同動，該下噴流單元4用於面向該脆性材料9沿該線極單元2的延伸方向朝上噴出一第一冷卻介質。在本實施例中，該第一冷卻介質為去離子水。

該上噴流單元5與該線極單元2同動，該上噴流單元5用於面向該脆性材料9沿該線極單元2的延伸方向朝下噴出一第二冷卻介質。在本實施例中，該第二冷卻介質亦為去離子水。

在本實施例中，該壓感單元6為壓電感測器。

在本實施例中，該控制單元7由一處理器及一儲存複數程式指令且電連接該處理器的電腦可讀取記錄媒體共同實施。

在本實施例的變化例中，該控制單元7也可以由現場可程 式化邏輯閘陣列(field-programmable gate array，簡稱FPGA)、微處理器(microprocessor)或系統單晶片(system on chip)據以實施。

實際操作時，本實施例包含以下步驟：

步驟(A)，藉由該放電單元3驅動該線極單元2對該脆性材料9進行線切割，以使該脆性材料9產生一加工間隙W。

在本實施例中，該控制單元7驅動該線極單元2沿該加工方向D2移動，並由該控制單元7控制該放電單元3驅動該線極單元2對該脆性材料9進行線切割，以使該脆性材料9產生該加工間隙W。

步驟(B)，藉由該下噴流單元4沿該線極單元2朝上噴出該第一冷卻介質，並藉由該上噴流單元5沿該線極單元2朝下噴出該第二冷卻介質，且該下噴流單元4與該上噴流單元5間的間隔距離保持實質相同，以冷卻該線極單元2，避免該線極單元2熔斷。

步驟(C)，藉由該壓感單元6感測該第一冷卻介質或該第二冷卻介質沖抵於該脆性材料9後反彈的衝擊力，以生成一相應的受力值，並傳送該受力值至該控制單元7。在本實施例中，藉由該壓感單元6感測該第二冷卻介質朝下沖抵於該脆性材料9後反彈的衝擊力，以生成相應的該受力值。在本實施例的變化例中，藉由該壓感單元6感測該第一冷卻介質朝上沖抵於該脆性材料9後反彈的衝擊力，以生成相應的該受力值。

步驟(D)，藉由該控制單元7持續接收該受力值，當該控制單元7判斷該受力值大於該閾值，便驅使該上噴流單元5降低自身朝下噴出的該第二冷卻介質的流速，直到該受力值下降至小於該閾值，以沖走該脆性材料9經過線切割後產生的殘渣。在本實施例中，該閾值為5公斤力。

採用上述做法的原因在於，該脆性材料9經過線切割後產生的殘渣的大小會遠大於常見的鋼材經過線切割後產生的殘渣的大小，故在該加工間隙W以不同方向噴出該第一冷卻介質與該第二冷卻介質來冷卻該線極單元2時，需要考慮該第一冷卻介質與該第二冷卻介質所產生的擾動是否會導致該脆性材料9的殘渣卡置於該脆性材料9的該加工間隙W而進行二次放電，導致被線切割後的該脆性材料9炸裂與毀損。

在本實施例中，由於該脆性材料9沿該軸向D1延伸且呈圓柱狀，導致該線極單元2在沿該加工方向D2逐漸靠近該脆性材料9之中心軸線的過程中，該加工間隙W沿該上下方向D3所延伸的長度會逐漸變大，導致愈靠近該脆性材料9之中心軸線時，該脆性材料9會更貼近該下噴流單元4的出水口與該上噴流單元5的出水口，而導致該下噴流單元4施加於該脆性材料9的衝擊力及該上噴流單元5施加於該脆性材料9的衝擊力會逐漸變大。又，實際阻礙該脆性材料9的殘渣從該加工間隙W朝上排出的阻力，即對應該上噴流單 元5施加於該脆性材料9的衝擊力。因此可以根據設置於該上噴流單元5的該壓感單元6所感測的該受力值是否逐漸變大，進而獲知該上噴流單元5施加於該脆性材料9的衝擊力是否逐漸變大，從而獲知阻礙該脆性材料9的殘渣朝上排出的阻力是否逐漸變大。值得一提的是，在本實施例的變化例中，也可以根據設置於該下噴流單元4的該壓感單元6所感測的該受力值是否逐漸變大，來類推該上噴流單元5施加於該脆性材料9的衝擊力是否逐漸變大。

因此，本實施例先藉由該壓感單元6感測該第二冷卻介質沖抵於該脆性材料9後反彈的衝擊力，再藉由該控制單元7根據該受力值以調整施加於該脆性材料9的衝擊力，確保該脆性材料9的殘渣從該加工間隙W朝上排出，從而避免該脆性材料9因為二次放電導致毀損。

再者，藉由該下噴流單元4沿該線極單元2朝上噴出該第一冷卻介質，並由該上噴流單元5沿該線極單元2朝下噴出該第二冷卻介質，而共同冷卻該線極單元2，從而避免該線極單元2熔斷。

綜上所述，本發明針對脆性材料的線切割及噴流控制方法，得以避免該脆性材料9因為二次放電導致毀損，確實能達成本發明的目的。

惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書 內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。

A~D:步驟

Claims (2)

1. 一種針對脆性材料的線切割及噴流控制方法，適用於供一加工裝置加工一脆性材料，該加工裝置包括一用以供該脆性材料安裝的基座、一沿一加工方向可移動地設置於該基座的線極單元、一電連接該線極單元的放電單元、一沿該加工方向可移動地設置於該基座的下噴流單元、一沿該加工方向可移動地設置於該基座且沿一上下方向位於該下噴流單元上方的上噴流單元、一設置於該下噴流單元與該上噴流單元的其中一者的壓感單元，及一控制單元，該控制單元電連接該放電單元、該下噴流單元、該上噴流單元與該壓感單元且內存一閾值，該線切割及噴流控制方法包含以下步驟：(A)藉由該放電單元驅動該線極單元沿該加工方向移動，並由該控制單元控制該放電單元驅動該線極單元對該脆性材料進行線切割，以使該脆性材料產生一加工間隙；(B)藉由該下噴流單元沿該線極單元朝上噴出一第一冷卻介質，並藉由該上噴流單元沿該線極單元朝下噴出一第二冷卻介質，且該下噴流單元與該上噴流單元間的間隔距離保持實質相同；(C)藉由該壓感單元感測該第二冷卻介質沖抵於該脆性材料後反彈的衝擊力，以生成一相應的受力值，並傳送該受力值至該控制單元；及(D)藉由該控制單元持續接收該受力值，當該控制單元判斷該受力值大於該閾值，便控制該上噴流單元降低自身朝下噴出的該第二冷卻介質的流速，直到該受力值下降至小於該閾值。
2. 如請求項1所述的針對脆性材料的線切割及噴流控制方法，其中，在步驟(D)中，藉由該控制單元持續接收該受力值，當該控制單元判斷該受力值大於該閾值，便控制該上噴流單元降低自身朝下噴出的該第二冷卻介質的流速，直到該受力值下降至小於該閾值，該閾值為5公斤力。