蓝宝石切割工艺研究
蓝宝石玻璃 切割加工工艺
蓝宝石玻璃切割加工工艺
蓝宝石玻璃是一种非常珍贵的宝石，它的切割加工工艺是非常
精细和复杂的。
首先，蓝宝石玻璃的切割加工需要经过严格的规划
和设计。
宝石匠师通常会使用计算机辅助设计软件来设计切割方案，以最大限度地展现蓝宝石玻璃的色彩和光泽。
设计完成后，宝石匠
师会使用专业的切割工具，如切割机和研磨机，根据设计方案将蓝
宝石玻璃进行精确的切割和打磨。
在切割加工过程中，宝石匠师需要考虑蓝宝石玻璃的硬度和脆
弱性，以避免造成损坏。
他们会采用精细的切割技术，如切割、打
磨和抛光，以确保蓝宝石玻璃的外观和光学特性得到最大程度的展现。
此外，不同形状和大小的蓝宝石玻璃可能需要不同的切割方法，因此宝石匠师需要根据实际情况进行灵活的调整和处理。
除了切割加工，蓝宝石玻璃的加工工艺还包括其他方面，如打孔、镶嵌和抛光等。
这些工艺都需要经验丰富的宝石匠师来完成，
以确保蓝宝石玻璃的最终形态达到最佳效果。
总的来说，蓝宝石玻璃的切割加工工艺是一项需要精湛技艺和
专业知识的工作。
宝石匠师通过精心设计和精细加工，将蓝宝石玻璃打造成各种精美的珠宝和工艺品，展现出其独特的美丽和价值。
蓝宝石加工工艺流程
蓝宝石加工工艺流程蓝宝石作为一种珍贵的宝石，其加工工艺流程非常独特而复杂。
下面我们来详细了解一下蓝宝石的加工工艺流程。
首先，蓝宝石的加工从原矿的挖掘开始。
挖掘蓝宝石矿石通常需要使用爆破和挖掘机等工具。
在挖掘过程中，需要小心保存蓝宝石矿石的完整性，以保证它们能够顺利地进入后续的加工工艺。
挖掘完矿石后，需要将其运送到加工厂。
在工厂中，首先会对矿石进行初步的筛选和分级。
分级主要是根据矿石的质量和颜色来进行的。
好的矿石将被保留下来进入下一步的加工工艺。
接下来，矿石会通过切割工艺进行初级切割。
切割的目的是为了使矿石的外观更加平整，以便于后续的加工。
切割通常是使用金刚石工具进行的，因为金刚石具有极高的硬度和磨削能力。
切割完成后，矿石会进入打磨工艺。
打磨的目的是使矿石的表面更加光滑和亮丽。
打磨通常采用机械或化学方法进行，具体的方式取决于矿石的质量和形状。
完成打磨后，矿石会进入镶嵌工艺。
镶嵌是将蓝宝石石头嵌入到首饰中的过程。
通常，矿石会被切割成各种形状，如圆形、方形、椭圆形等，然后经过精密的镶嵌过程，将其固定在金属的基座上。
最后，蓝宝石首饰会进行抛光和清洁，以使其表面更加光滑和闪亮。
在抛光过程中，使用的工具通常是细砂纸和抛光液。
抛光完毕后，还需要进行清洁，以将残留的污垢去除掉。
整个蓝宝石加工过程通常需要经过多个环节，并且每个环节都需要经验丰富的技师进行操作。
在加工的每个阶段都需要仔细处理，以保证蓝宝石首饰的质量和美观。
总结起来，蓝宝石的加工工艺流程包括矿石挖掘、初级切割、打磨、镶嵌、抛光和清洁等环节。
这些环节需要经验丰富的技师进行操作，以保证蓝宝石首饰的质量和美观。
通过精心加工，使蓝宝石展现出其独特的色彩和光泽，成为人们喜爱的珍贵首饰。
蓝宝石片的皮秒激光划片工艺研究
18红外2020年12月文章编号:1672-8785(2020)12-0018-06蓝宝石片的皮秒激光划片工艺研究张忆南1!莫德锋1!洪斯敏1!李雪1!$.中国科学院上海技术物理研究所，上海200083；2.中国科学院红外成像材料与器件重点实验室，上海200083)摘要：由于具有硬度高、热导低及脆性大的特点，蓝宝石材料的精细较困难。
对皮秒脉冲激光用于蓝宝石片划片的特点进行了分析和讨论。
在此基础上，对用于红外组件封装的蓝宝石片的皮秒激光划片参数进行了，并得到了列参数。
对于红外阵列封装中常用的厚度为0.4mm的蓝宝石过渡电极板，在组合划片参P(100)X((.01/20)YiZ(12)Z((.1/3)时到了最佳划片效果。
分析了激光参数变化对划片的影响，并对实际划片操作中的一些问题进行了探讨。
关键词：蓝宝石片；激光划片；皮秒脉冲激光；材料特性中图分类号：TB942文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-8785.2020.12.003Study on Picosecond Laser Dicing Process ofSapphire SubstratesZHANG Yi-nan5,，Mo De-feng5,，HONG Si-min5,，LI Xue5，(1.Shanghai Institute of Technical Physics，Chinese Academy of Sciences，Shanghai200083，China；2.Key Laboratory of Infrared Imaging Materials and Devices，ChineseAcademyofSciences!Shanghai200083!China)Abstract:Fine processing of sapphire material is quite difficult because of its high hardness，low thermal conductance and fragility.Through analyzing and discussing the features of picosecond pulse laser for dicing ofsapphire substrates，the parameters of the laser dicing have been researched in the process of sapphire components and parts for infrared focal plane array packaging，and a series of optimized parameters have been obtained.For the sapphire transition electrode plate with a thickness of0.4mm commonly used in infrared focalplanearaypackaging!thebestdicingefectisachieved whenthecombineddicingparameterisP(100)X(0.01/20)YiZ(12)Z(0.1/3)0Theinfluenceofthechangeoflaserpowerparametersondicingisanalyzed!and some problems in the actual dicing operation are discussed.Key words:sapphire；laser dicing；picosecond pulse laser；materal property收稿日期：2020-08-16作者简介：张忆南(1987-)，上海人，工程师，主要从事红外探测器组件封装工作。
蓝宝石加工
说十分重要
安徽康蓝光电股份有限公司
CMP清洗
• 后CMP清洗的目的，是移除颗粒和其他化学 沾污否则，会导致缺陷产生从而降低成品率
• 带有DI水的机械净化清洗器 • DI水体积越大，刷洗压力越高，清洗效率
也越高 • 三个基本步骤： 清洁，漂洗和干燥
– 抛光垫越光滑，形貌选择度越差，平坦化效
果也越差. – 抛光垫越粗糙，保形范围也越长，平坦化抛光的效果也 越好
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抛光垫恢复器
• 由于抛光过程的磨损，抛光垫会变得越来越 光滑
• 需要重新创造粗糙的抛光垫表面 • 用在位抛光垫恢复器对抛光垫进行恢复 • 调节器重新恢复抛光垫表面粗糙度 • 移除使用过的抛光液 • 给表面涂以新的抛光液
磨片对晶片的TTV影响很大，并且是崩边、破片、 划道等不良容易产生的工序
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去厚的机理（也适用于线切和抛光）
三体磨削机理：磨粒处于两个相互滑动或滚动无题表面 两体磨削机理：磨粒与一个零件表面接触 压滚磨削机理：磨粒受到压力压入工件并滚动 去厚速度：Rr= K P V; P—压强，V—相对速度 普雷斯顿系数K=1/(2E)；
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SC-1 H2O2:NH3H2O:H2O=1:1:5 氧化和缓慢刻蚀，形成亲水的钝化层，不断氧化刻蚀去
除颗粒，去除有机物，铵离子的络合作用去除活度较高的 金属，但一些金属的氢氧化物会沉积在氧化膜上。结合兆 声能获得更好的去除粒子的效果 SC-2 H2O2:HCl:H2O=1:1:5经过SC-1清洗，某些金属仍沉 积于晶片表面。通过SC-2清洗去除金属离子，使晶片表 面再变成亲水性
脉冲绿激光划切蓝宝石基片的工艺参量研究_谢小柱
第38卷第5期2014年9月激光技术LASEＲTECHNOLOGYVol．38，No．5September ，2014文章编号：1001-3806（2014）05-0632-06脉冲绿激光划切蓝宝石基片的工艺参量研究谢小柱1，高勋银1，陈蔚芳2，3，魏昕1，胡伟1（1．广东工业大学机电工程学院，广州510006；2．南京航空航天大学机电学院，南京210016；3．江苏省精密与微细制造技术重点实验室，南京210016）摘要：为了提高划切蓝宝石的成品率和划切效率，研究了脉冲绿激光（波长532nm ）的偏振性、脉冲激光能量、激光焦点位置、扫描速率、扫描次数等工艺参量对蓝宝石基片划切质量的影响。
结果表明，脉冲绿激光划切蓝宝石基片时，扫描方向平行于入射面线偏振方向，焦点位置为负离焦50μm ，可以获得良好的微划槽；脉冲激光能量增加，划槽深度和宽度增加；扫描速率增加，切槽深度减小，划槽宽度先增加后减小；扫描次数增加，划槽深度和宽度增加。
这些结果对合理选择激光划切蓝宝石基片工艺参量以获得较好质量的刻槽有一定帮助。
关键词：激光技术；激光划切；蓝宝石；532nm 激光；工艺参量研究中图分类号：TN249文献标志码：Adoi ：10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.05.012Study on scribing parameters of sapphire substrate with pulse green laserXIE Xiaozhu 1，GAO Xunyin 1，CHEN Weifang 2，3，WEI Xin 1，HU Wei 1（1．School of Electromechanical Engineering ，Guangdong University of Technology ，Guangzhou 510006，China ；2．College of Mechanical Engineering ，Nanjing University of Aeronauties and Astronauties ，Nanjing 210016，China ；3．Jiangsu Key Laboratory of Precision and Micro-manufacturing Technology ，Nanjing 210016，China ）Abstract ：To improve the yield rate and scribing efficiency of sapphire substrate ，the effect of polarization direction ，laser power ，focus position ，cutting speed ，scanning times on the scribing quality of sapphire substrate with pulse green laser （λ=532nm ）was studied．The results show that narrow and deep grooves can be obtained when the polarizationdirection is parallel to the incidence plane and the laser focus position is negative defocus 50μm when scribing sapphire substrate with pulse green laser．The groove depth and width increase while the pulse laser power increases．The groove depth decreases and the groove width increases at first and then decreases with the increase of the scanning speed．The groove depth and width increase with the increase of the scanning times．The results are helpful for selection of reasonable laser scribing technical parameters to achieve optimal groove performance．Key words ：laser technique ；laser scribing ；sapphire ；532nm laser ；process parameters study基金项目：国家自然科学基金资助项目（50805027）；广东省自然科学基金资助项目（S2013010014070）；江苏省精密与微细制造技术重点实验室开放基金资助项目作者简介：谢小柱（1975-），男，副教授，博士，主要从事激光加工、精密加工技术等方面的研究。
蓝宝石晶片研磨工艺的研究
2009年3月三门峡职业技术学院学报M盯．．2009塑!兰竺!塑!竺竺婴璺!!!墨璺里里!里堑兰坠!墨竺生里垫!!!：!!型!!系部撷英蓝宝石晶片研磨工艺的研究王永辉赵慧峰(三门峡职业技术学院电-*t,-y-程系，河南三门峡472000)摘要：通过对蓝宝石晶片研磨试验的研究．得出了不同磨料种类、不同磨料浓度和加工压力对表面粗糙度和材料去除率的影响。
结果表明，在众多磨料中Si O，比较适宜研磨，用此磨料在浓度15w t％时材料去除率比较高，在压力9．8N时综合效果较佳，而M gO磨料适合获得理想表面粗糙度。
关键词：蓝宝石晶片；研磨；工艺参数中图分类号：T S933．21文献标识码：A文章编号：1671—9123(2009)01-0119—03收稿日期：2009-01-12作者简介：王永辉(1981一)，男，河南南阳人，三门峡职业技术学院教师，河南科技大学控制工程专业硕士。
．0引言蓝宝石单晶，又称白宝石。
具有硬度高、透光性好、耐磨性高、化学稳定性好、热传导性、电磁绝缘性、力学特性优良等特点。
被广泛应用于工业、国防和科研等多个领域．同时它也是一种用途广泛的单晶基片材料。
与过去的单晶S i和M gO相比，在单晶蓝宝石衬底上生长G aN的晶格失陪系数要小．因此是光电子器件的重要衬底材料。
为了满足蓝宝石超光滑表面的要求．通常采用化学机械抛光(C M P)技术进行加工。
由于蓝宝石的硬度比较高且质地较脆．在研磨过程中用金刚石为磨料造成的表面划痕在抛光过程中去除的速率很低，大大耗费了工时，影响了产品的竞争力。
本文通过蓝宝石晶片研磨试验．研究不同磨料以及不同工艺参数对蓝宝石研磨表面和去除率的影响．得出了相对较好的加工工艺l n。
1蓝宝石晶片研磨试验研磨试验所用设备采用国产ZY P200研磨抛光机。
如图1所示。
研磨加工时．研磨盘在电机的带动下随主轴转动．载物盘装在研磨盘上随同旋转。
载物盘两边有两个支撑载物盘的导轮．同时带有一个驱动电机．在研磨过程中载物盘可以在摩擦力的作用下自由转动．也可以开启电机使载物盘匀速转动。
蓝宝石磨削表面微观形貌特征研究
蓝宝石磨削表面微观形貌特征研究蓝宝石是一种非常珍贵的宝石素材，它们被广泛用于珠宝制作、观赏以及科学研究。
但是，由于蓝宝石晶体的硬度极高，制作、加工和磨削过程需要使用精密的工具和技术。
本文主要讨论蓝宝石磨削表面微观形貌特征研究的相关内容。
蓝宝石晶体硬度高，但具有脆性，容易在切割和打磨过程中产生断裂和损伤。
在加工过程中，因为蓝宝石的硬度极高，在机械上的加工需要非常高的能量，这会导致蓝宝石表面的粗糙度较大。
因此，在蓝宝石表面磨削加工过程中，表面质量成为一个重要的考虑因素。
蓝宝石表面的质量除了受到机械加工条件的影响外，还依赖于磨削液和磨削工具的质量。
在磨削液方面，磨削液的质量不仅仅关系到磨削的加工质量，还关系到蓝宝石晶体的表面性质。
磨削液可以消除切削热，并防止产生损伤。
在磨削工具方面，高质量的磨削工具可以在加工过程中控制磨削的表面质量，并减少裂纹和损伤的发生。
在研究蓝宝石表面微观形貌特征方面，可以使用扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）等表征技术。
通过这些表征技术，可以展示蓝宝石表面的微观形貌，并获得微观质量参数，如表面粗糙度和方向性系数等。
表面粗糙度是指表面上的微观变化，并被广泛用于表面质量的评价。
通过研究表面粗糙度，可以确定适当的磨削液和磨削工具，以减少表面粗糙度，并生产高质量的蓝宝石表面。
不同的磨削液和磨削工具可以产生不同的表面粗糙度，因此可以通过表面粗糙度来确定最佳磨削条件。
方向性系数是另一个微观质量参数，在分析表面形态时考虑到这个参数非常重要。
方向性系数可以帮助实现表面质量的合理控制，以达到产品的最佳效果。
通过方向性系数的研究，可以得到表面的各向异性和各向同性的性质，从而解释蓝宝石表面的质量性质。
总之，蓝宝石磨削表面微观形貌特征研究是生产高质量蓝宝石制品的关键，因此对该领域的研究尤为重要。
通过研究表面粗糙度和方向性系数等参数，可以控制磨削液和磨削工具的选择，从而实现高质量蓝宝石表面的制作。
光纤激光切割蓝宝石基片的工艺研究
激 兴与 光电子 学 进展
５ ２ ，０ ８ ｌ ４ ０ ３ （ ２ ０ １ ５ ）
Ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ＆ ０ｐ ｔ ｏ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ Ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ
￣２ ０ １ ５ ￣ 中 国激 光 》 杂 志社
光 纤激 光 切 割 蓝 宝 石基 片 的工 艺 研 究
表 面产生粉末物质 和崩边的原 因， 并 分 析 了激 光 加 工 工 艺 参 数 （ 激 光 能量 密 度 、 切 割速度 、 重复频率 、 辅助气体压力） 与 蓝 宝 石 基 片 上 下 表 面 崩边 尺 寸 的 关 系 。研 究 结 果 表 明 ： 光 纤 激 光 与 蓝 宝 石 之 间 的相 互 作 用 主 要 是 光 热 作 用 ， 蓝 宝 石 材 料 吸 收激 光 能 量 后 发 生 熔 化 、 气 化现象 。同时 ， 伴 随辅 助 气 体 Ｎ。 被击穿后产 生的等离子体对激 光的吸收 ， 在 蓝 宝 石 内部 出 现 了 钥 匙 孔 现 象 ， 钥 匙 孔 的长 度 对 切 割 质 量 有 较 大 的影 响 。综 合 考 虑 激 光 切 割 蓝 宝 石 基 片 工 艺 参 数 以及
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蓝宝石切割工艺研究
蓝宝石材料因其优良的特性，成为多个特定行业领域广泛使用的基础材料，但是其高硬度特性也决定了其切割方面的难度，提高对蓝宝石的切割工艺水平，对于蓝宝石材料的应用意义重大。
本文主要就蓝宝石的切割工艺进行了研究。
现代科学技术的飞速发展，推动着各行各业的不断进步，行业领域的建设发展都是以相应的基础建设材料为基础的，尤其是一些特殊行业领域，如航空航天、微电子、光电子等，其技术的革新往往伴随着对于材料的更高要求，为了适应行业领域的发展，质量优良，性能符合要求标准的材料至关重要。
蓝宝石因其本身的优良特性，成为许多行业领域的重要材料，而如何对其实现有效切割也成为一个十分重要的问题。
一、蓝宝石概述
在光电子和微电子等行业领域中，蓝宝石晶体发挥着十分重要的作用，除此之外，在一些对于材料性能要求十分苛刻的行业领域中，也经常能看到蓝宝石晶体的应用。
这主要是以为蓝宝石晶体具有十分突出的物理特性、化学特性以及光学特性。
在种类十分繁多的氧化物晶体中，蓝宝石晶体具
有最高的硬度值，而且在高温环境下，蓝宝石依然具有极高的强度，同时其透过率与热属性也十分优秀。
在介电特性和热透性以及电气特性以及防腐蚀方面蓝宝石晶体也具有十分显著的优势。
但是作为一种硬脆材料，除了碳化硅和金刚石之外，蓝宝石晶体的硬度是所有物质中最大的，具有8.5左右的莫氏硬度值，而且其晶格结构表现出极高的同向性，再加上极强的分子结合，使得在需要对其进行切割时具有很大的难度，很难有效高效地对其进行切割，这在一定程度上限制了蓝宝石晶体地实际应用。
二、蓝宝石多线切割概论
传统的蓝宝石切割工艺是对棒状或者锭状的蓝宝石晶体采用内圆切割的技术，将其切成片状。
这种切割方法对蓝宝石晶体材料的损耗比较严重，不仅出片率和效率比较低，而且晶片表面也因为切割工艺的缺陷出现质量下降的问题，致使无法利用切割出的蓝宝石进行高耐磨性和脆性、以及高硬度的材料。
线切割技术在蓝宝石晶体切割过程中的应用，大大满足了当前各个行业领域发展对于蓝宝石晶片的高要求，利用线切割技术得到的蓝宝石晶片，不仅能够实现低损耗，而且能够实现大片经。
多线切割技术最初应用的时候，使用的游离磨粒的方法，通过线带动碳化硅等游离磨粒实现对蓝宝石晶体的切割。
但是，游离磨粒的缺点在于其体积十分小，所以其与蓝宝石晶体的实际接触面积十分有限，造成
切割过程中的移除率比较低，无法进行快速的切割加工。
另一方面，游离磨粒的使用会对蓝宝石晶体的表面质量造成一定的损伤，进而影响蓝宝石晶片的进一步应用。
在此基础上。
金刚石固定磨料线切割技术的发展和应用有效解决了蓝宝石晶体切割过程中的问题，与传统的游离磨粒线切割工艺技术相比，在切割蓝宝石晶体方面，能够实现高于其数倍的加工效率。
金刚石固定磨料线切割技术中，在钢丝表面会将金刚石磨料固定其上，常用的固定手段是电镀。
在对蓝宝石晶体进行切割加工时，金刚石磨料在锯丝上会通过压力和运动加速对蓝宝石晶体进行切割加工。
三、多线切割技术分析
作为可以高效高质量切割各种硬脆材料的金刚石多线
切割机，在切割过程中，其切割线能够实现十分稳定的张力波动，获得的蓝宝石晶片的表面可以获得0.3μm的表面粗糙度。
与其他同类产品相比，多线切割具有十分突出的优势。
金刚石多线切割设备的成功研制，主要原因在于有效实现了自动排线、张力缓冲、摇摆切割等多项技术的共同合作，并在张力反馈技术基础上，解决了切割线有感张力闭环的控制方式问题。
为了保证蓝宝石切割效率以及成品质量，在将多线切割机正式投入应用之前，研究人员对其进行了一系列的优化工作，并构建出了最大程度上的工艺数据库，进一步提高了蓝宝石晶体的切割质量。
金刚石多线切割机拥有两个导
向轮、张紧轮以及收放线轮，共同构成了多线切割机的布线结构。
在金刚石多线切割过程中，主要借助工件给进机构的运动进行对蓝宝石晶体的切割，而切割线则保持整体静止的状态。
研究人员在对金刚石多线切割机进行研发的过程中，充分利用了数学建模和大量的运算，并在大量实验数据的支持下对其进行了深入的优化，使其实现了智能化的控制以及科学合理的切割方式与整体结构。
切割机可以同时打来的导向槽高达800条，基于此能够一次性对蓝宝石的多片切割，切割效率显著提升。
对于蓝宝石晶体的切割而言，切割工艺的技术水平和切割设备的质量水平直接关系到蓝宝石的切割质量以及后续
的应用，因此不断优化提高切割工艺水平，改进切割机设备，具有十分重大的意义。
在利用金??石线切割设备进行蓝宝石的切割时，金刚石线的各项物理性能以及在切割机运转过程中的运行特征都会影响到获得的蓝宝石晶片的表面质量和
粗糙程度，进而决定蓝宝石晶片的应用价值。
除此之外，切割设备其他部件的性能以及各种切割工艺参数的设置，也会对蓝宝石晶片的质量产生重大的影响。
因此，在应用多线切割设备对蓝宝石材料进行切割加工时，要重点注意这些方面的内容，以保证切割质量以及加工效率。