组合式刀具及对陶瓷基板led进行分离式切割的方法
【专利摘要】本发明公开了一种组合刀具及对陶瓷基板LED进行分离式切割的方法。组合刀具包括主轴及依次设在主轴上的主轴法兰、砂轮片、法兰垫片、盘形铣刀片、垫片及锁紧装置，砂轮片的直径大于盘形铣刀片的直径。切割方法是：利用组合刀具对LED片材进行横向切割和纵向切割，在切割过程中，砂轮片对陶瓷基板进行磨削加工，盘形铣刀片对胶层进行铣削加工，且砂轮片和盘形铣刀片同时进行。本发明利用不同形态的刀具和不同的加工方式能同时对胶层和陶瓷基板进行分离式切割且能提高切割效率和质量。
【专利说明】组合式刀具及对陶瓷基板LED进行分离式切割的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种不同直径和不同形态的组合式刀具及基于该组合式刀具对陶瓷基板LED进行分离式切割的方法。
【背景技术】
[0002]目前大功率LED单颗器件的发热量随功率大幅上升，为了解决散热问题，其中的一个解决方案是采用金属或陶瓷基板，其中，COB LED可以采用金属基板，也可以采用陶瓷基板，而CHIP LED主要采用陶瓷基板。CHIP LED是生产时，通常是生产已经点胶的大片片材，然后对片材进行切割，但陶瓷属于脆硬性材料，只能采用更硬的金刚石砂轮切割，切割方式为磨削加工。
[0003]金刚石砂轮根据粘结剂的不同可以分为金属基金刚石砂轮和树脂基金刚石砂轮，基体材质的性质决定了金刚石砂轮的硬度，从而适合于不同材料的切割，满足不同的加工精度要求。总的来说，树脂基金刚石砂轮硬度较低，自锐性良好，适用于打磨更硬更脆的材料，获得的表面精度更高，但是磨损较快；金属基金刚石砂轮则相反。然而，在CHIP LED芯片表面已经点胶的情况下，采用树脂基金刚石砂轮则会存在硅胶粘刀的情况，使一部分金刚石的刀刃不能参加切削，影响了陶瓷的切割的效果，常见的切割问题是切面倾斜成梯形面；同时，磨削加工的切削力较大，容易拉扯到芯片上的金线，而且大的切削力带来大的切削热，容易烧坏硅胶。使用金属基金刚石砂轮则可顺利切割硅胶，在一定程度上减轻或避免硅胶粘刀的情况，但是砂轮硬度较高，加剧了陶瓷基板的破裂，形成大量的裂纹、崩碎和突起等。单一的金刚石砂轮已经难以解决脆性材料和塑性材料的混合切割。
【发明内容】
[0004]本发明的第一目的是提供一种利用不同形态的刀具能同时对胶层和陶瓷基板进行分离式切割且能提高切割效率和质量的组合式刀具。
[0005]本发明的第二目的是提供一种利用不同形态的刀具能同时对胶层和陶瓷基板进行分离式切割且能提高切割效率和质量的切割方法。
[0006]为达到上述第一目的，组合式刀具，包括主轴、主轴法兰、砂轮片、法兰垫片、盘形铣刀片、垫片及锁紧装置，从后向前主轴法兰、砂轮片、法兰垫片、盘形铣刀片、垫片及锁紧装置依次设在主轴上，其中，砂轮片的直径大于盘形铣刀片的直径，盘形铣刀片每个切削刃的前角和后角均为正值；法兰垫片的厚度与预切割方向对应的LED边长相同；所述的砂轮片为树脂基金刚石砂轮片，盘形铣刀片的材料为与金属基金刚石砂轮的材料一致。
[0007]上述结构的组合式刀具，砂轮片与盘形铣刀片之间的间距刚好为一个LED的尺寸，通过控制法兰垫片的厚度则能精确的保证切割后的LED尺寸。所述的主轴法兰固定在主轴上，用于定位砂轮片，进而用法兰垫片安装盘形铣刀片，然后通过锁紧螺母锁紧砂轮片和盘形铣刀片。针对上述刀具，由于砂轮片与盘形铣刀片的直径不同，在走刀过程中，利用盘形铣刀片的切削刃对胶层进行铣削加工，利用砂轮片对陶瓷基板进行磨削加工，从而实现了利用两刀具能同时在不同位置对胶层和陶瓷基板进行分离切割的目的。采用上述组合式刀具，取其各自刀具形态的优点，避开了各自刀具材料的缺点，因此，该组合刀具不仅能提闻切割效率，而且提闻了切割的质量。
[0008]进一步的，靠近盘形铣刀片的法兰垫片端面上设有用于定位盘形铣刀片的凸台；靠近砂轮片的法兰垫片端面上设有自主轴穿过的孔向外延伸的凹槽，凹槽以外的法兰垫片端面压紧砂轮片；靠近盘形铣刀片的垫片端面上设有自主轴穿过的孔向外延伸的凹槽，凹槽以外的垫片端面压紧盘形铣刀片；锁紧装置压紧在垫片上。通过设置凸台和凹槽，以便于更加牢固的固定砂轮片和盘形铣刀片。
[0009]进一步的，砂轮片与盘形铣刀片的半径差与陶瓷基板的厚度相等或略大，这样，保证在一次走刀过程中刚好能切除胶层和陶瓷基板，便于对设备进行控制。
[0010]进一步的，所述的锁紧装置为锁紧螺母。
[0011]为达到上述第二目的，基于所述的组合式刀具对陶瓷基板LED进行分离式切割的方法，包括如下步骤:
(1)将组合刀具安装在机床的主轴上，根据LED的边长选用法兰垫片的厚度，若LED呈正方形，只需一个法兰垫片，若LED呈长方形，则需在另一台机床上使用另一个厚度的法兰垫片安装刀具；
(2)把已点胶的陶瓷基板粘在贴膜上，再贴在托盘上，然后固定托盘到工作台上；
(3)调节工作台的垂直位置，使得砂轮片一次走刀能完全切断陶瓷基板；
(4)进行第一次横向切割,第一次横向切割时,盘形统刀片切割胶层,砂轮片未进行切
割;
(5)移动工作台，使工作台移动的尺寸为砂轮片与盘形铣刀片的中心距，利用组合刀具进行第二次横向切割，此时，盘形铣刀片切割下一道路径的胶层，砂轮片刚好对应于上一道已经被切割掉胶层的路径并对陶瓷基板进行切割；
(6)按照上述步骤(5)依次进行横向切割直到盘形铣刀片切割到最后一道胶层；
(7)移动工作台，使工作台移动的尺寸为砂轮片与盘形铣刀片的中心距，利用组合刀具进行最后一次横向切割，此时，盘形铣刀片未切割，砂轮片刚好对应于上一道已经被切割掉胶层的路径并对陶瓷基板进行切割；
(8)若LED呈正方形，则转入(9);若LED呈长方形，则取出托盘，安装到另一台机床的工作台上，将工作台旋转90°，重复上述步骤(4)、(5)、(6)、(7)；
(9)将工作台旋转90°，机床自动补偿刀具的磨损量；
(10)进行第一次纵向切割，第一次纵向切割时，盘形铣刀片切割胶层，砂轮片未进行切
割;
(11)移动工作台，使工作台移动的尺寸为砂轮片与盘形铣刀片的中心距，利用组合刀具进行第二次纵向切割，此时，盘形铣刀片切割下一道路径的胶层，砂轮片刚好对应于上一道已经被切割掉胶层的路径并对陶瓷基板进行切割；
(12)按照上述步骤(11)依次进行纵向切割直到盘形铣刀片切割到最后一道胶层；
(13)移动工作台，使工作台移动的尺寸为砂轮片与盘形铣刀片的中心距，利用组合刀具进行最后一次纵向切割，此时，盘形铣刀片未切割，砂轮片刚好对应于上一道已经被切割掉胶层的路径并对陶瓷基板进行切割，从而完成对陶瓷基板LED进行的分离式切割。[0012]上述切割方法，由于砂轮片与盘形铣刀片的直径不同，两者的形态不同，所谓的形态不同是指砂轮片与盘形铣刀片的结构和材料组成都不同，在走刀过程中，利用盘形铣刀片能对胶层进行顺利的铣削加工。由于盘形铣刀片进行的是铣削加工，参与切削的是整个切削刃的刀刃，且切削刃的尺寸较大，被切掉的硅胶沿着前刀面流动，尽管仍然会有粘刀，但是刀刃始终露出，粘刀的影响几乎可以忽略。正前角又促进了硅胶切屑的流动和排出。不像金刚石砂轮磨削加工那样，每个金刚石颗粒的切削刃很细微，粘刀的硅胶会覆盖部分切削刃，影响加工质量。同时，由于带刀齿的盘形刀片为刀齿结构，避免了磨削加工，因此，切削力较小，不容易拉扯到芯片上的金线，而且切削热少，不容易烧伤胶层。利用树脂基金刚石砂轮片对陶瓷基板进行切割，其自锐性良好，适用于打磨更硬更脆的材料，获得的表面精度更高，避免陶瓷基板的破裂，形成大量的裂纹、崩碎和突起等，从而实现了利用两刀具能同时对胶层和陶瓷基板进行分离切割的目的，而且又能提高切割质量和效率。
[0013]进一步的，把已粘在贴膜上的点胶的陶瓷基板粘在托盘上，再固定到工作台的吸盘上，以便于固定和拆卸陶瓷基板，且固定的可靠性好。
[0014]进一步的，砂轮片与盘形铣刀片的半径差与陶瓷基板的厚度相等或略大，这样，保证在一次走刀过程中刚好能切除胶层和陶瓷基板，便于对设备进行控制。
[0015]进一步的，两把刀具之间的距离等于LED的边长，即法兰垫片的厚度，可以根据LED的边长选用合适厚度的法兰垫片，从而决定了切割后的LED尺寸。
[0016]进一步的，靠近盘形铣刀片的法兰垫片端面上设有用于定位盘形铣刀片的凸台；靠近砂轮片的法兰垫片端面上设有自主轴穿过的孔向外延伸的凹槽，凹槽以外的法兰垫片端面压紧砂轮片；靠近盘形铣刀片的垫片端面上设有自主轴穿过的孔向外延伸的凹槽，凹槽以外的垫片端面压紧盘形铣刀片；锁紧装置压紧在垫片上。通过设置凸台和凹槽，以便于更加牢固的固定砂轮片和盘形铣刀片。
[0017]进一步的，树脂基金刚石砂轮片磨损达到一定程度时更换半径小一点的盘形铣刀片，保证树脂基金刚石砂轮片与盘形铣刀片半径差与陶瓷基板厚度相当，以提高切割的质量。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为组合式刀具的立体图。
[0019]图2为组合式刀具的立体图分解图。
[0020]图3为法兰垫片的示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行进一步详细说明。
[0022]如图1至图2所示，组合式刀具包括主轴1、主轴法兰2、砂轮片3、法兰垫片4、盘形铣刀片5、垫片6及锁紧装置，所述的主轴法兰2固定在主轴I上，一般两者为一体结构，从后向前砂轮片3、法兰垫片4、盘形铣刀片5、垫片6套在主轴I上，并利用法兰垫片4安装砂轮片2，锁紧装置为锁紧螺母，锁紧螺母7通过螺纹连接在主轴I的一端，用于锁紧固定砂轮片3、法兰垫片4、盘形铣刀片5、垫片6，其中，法兰垫片4的厚度根据LED的尺寸灵活选用，砂轮片2的直径大于盘形铣刀片5的直径，半径差与陶瓷基板的厚度相等或略大；法兰垫片4的厚度与预切割方向对应的LED的边长相同，如图3所示，靠近盘形铣刀片5的法兰垫片4端面上设有用于定位盘形铣刀片的凸台41 ;靠近砂轮片3的法兰垫片4端面上设有自主轴穿过的孔向外延伸的凹槽42，凹槽42的外直径大于凸台41的外直径，凹槽42以外的法兰垫片端面压紧砂轮片3 ;靠近盘形铣刀片的垫片端面上设有自主轴穿过的孔向外延伸的凹槽61，凹槽61以外的垫片端面压紧盘形铣刀片；锁紧螺母压紧在垫片6上。安装刀具的过程是，先将砂轮片3套在主轴I上，让砂轮片3的一端面与主轴法兰2接触，然后将法兰垫片4套在主轴I上，凹槽42以外的法兰垫片端面与砂轮片3接触，然后安装盘形铣刀片5，让凸台与盘形铣刀片接触，然后，将垫片6套在主轴I上，让凹槽62以外的垫片端面与盘形铣刀片接触，最后锁紧锁紧螺母，使得凹槽42以外的法兰垫片端面压紧砂轮片3，凸台压紧盘形铣刀片，凹槽62以外的垫片端面压紧盘形铣刀片，从而实现对刀具的牢固安装。
[0023]所述的砂轮片2为树脂基金刚石砂轮片，盘形铣刀片5的材料为与金属基金刚石砂轮的材料一致。
[0024]利用上述组合刀具对陶瓷基板LED进行分离式切割的方法是:
(I)将组合刀具安装在机床的主轴I上，根据LED的边长选用法兰垫片4的厚度，若LED呈正方形，只需一个法兰垫片4，若LED呈长方形，则需在另一台机床上使用另一个厚度的法兰垫片4安装刀具。
[0025](2)把已点胶的陶瓷基板粘在贴膜上，再贴在托盘上，然后固定到工作台的吸盘上，以提高对陶瓷基板的固定牢固性。
[0026](3)调节工作台的垂直位置，使得砂轮片2 —次走刀能完全切断陶瓷基板。
[0027](4)进行第一次横向切割,第一次横向切割时,盘形统刀片5切割胶层,砂轮片2未进行切割。
[0028](5)移动工作台，使工作台移动的尺寸为砂轮片与盘形铣刀片的中心距，利用组合刀具进行第二次横向切割，此时，盘形铣刀片5切割下一道路径的胶层，砂轮片2刚好对应于上一道已经被切割掉胶层的路径并对陶瓷基板进行切割。
[0029](6)按照上述步骤(5)依次进行横向切割直到盘形铣刀片5切割到最后一道胶层。
[0030](7)移动工作台，使工作台移动一颗LED使工作台移动的尺寸为砂轮片与盘形铣刀片的中心距，利用组合刀具进行最后一次横向切割，此时，盘形铣刀片5未切割，砂轮片2刚好对应于上一道已经被切割掉胶层的路径并对陶瓷基板进行切割。
[0031](8)若LED呈正方形，则转入(9);若LED呈长方形，则取出托盘，安装到另一台机床的工作台上，将工作台旋转90°，重复上述步骤(4)、(5)、(6)、(7)；
(9)将工作台旋转90°，机床自动补偿刀具的磨损量。
[0032](10)进行第一次纵向切割，第一次纵向切割时，盘形铣刀片5切割胶层，砂轮片2未进行切割。
[0033](11)移动工作台，使工作台移动的尺寸为砂轮片与盘形铣刀片的中心距，利用组合刀具进行第二次纵向切割，此时，盘形铣刀片5切割下一道路径的胶层，砂轮片2刚好对应于上一道已经被切割掉胶层的路径并对陶瓷基板进行切割。
[0034](12)按照上述步骤(11)依次进行纵向切割直到盘形铣刀片5切割到最后一道胶层。[0035](13)移动工作台，使工作台移动的尺寸为砂轮片与盘形铣刀片的中心距，利用组合刀具进行最后一次纵向切割，此时，盘形铣刀片5未切割，砂轮片2刚好对应于上一道已经被切割掉胶层的路径并对陶瓷基板进行切割，从而完成对陶瓷基板LED进行的分离式切割。
[0036]在本实施方式中，主要针对CHIP LED进行切割。
[0037]在切割过程中，如果树脂基金刚石砂轮片磨损达到一定程度时更换半径小一点的带刀齿的盘形刀片，保证树脂基金刚石砂轮与盘形铣刀片5的半径差与陶瓷基板厚度相当。
[0038]本实施方式，由于砂轮片2与盘形铣刀片4的直径不同，两者的形态不同，在走刀过程中，利用盘形铣刀片5能对胶层进行顺利的铣削加工。由于盘形铣刀片进行的是铣削加工，参与切削的是整个切削刃的刀刃，且切削刃的尺寸较大，被切掉的硅胶沿着前刀面流动，尽管仍然会有粘刀，但是刀刃始终露出，粘刀的影响几乎可以忽略。正前角又促进了硅胶切屑的流动和排出。不像金刚石砂轮磨削加工那样，每个金刚石颗粒的切削刃很细微，粘刀的硅胶会覆盖部分切削刃，影响加工质量。同时，由于盘形铣刀片5为刀齿结构，避免了磨削加工，因此，切削力较小，不容易拉扯到芯片上的金线，而且切削热少，不容易烧伤胶层。利用砂轮片2对陶瓷基板进行切割，其自锐性良好，适用于打磨更硬更脆的材料，获得的表面精度更高，避免陶瓷基板的破裂，形成大量的裂纹、崩碎和突起等，从而实现了利用两刀具能同时对胶层和陶瓷基板进行分离切割的目的，而且又能提高切割质量和效率。
【权利要求】
1.组合式刀具，其特征在于:包括主轴、主轴法兰、砂轮片、法兰垫片、盘形铣刀片、垫片及锁紧装置，从后向前主轴法兰、砂轮片、法兰垫片、盘形铣刀片、垫片及锁紧装置依次设在主轴上，其中，砂轮片的直径大于盘形铣刀片的直径，盘形铣刀片每个切削刃的前角和后角均为正值；法兰垫片的厚度与预切割方向对应的LED边长相同；所述的砂轮片为树脂基金刚石砂轮片，盘形铣刀片的材料为与金属基金刚石砂轮的材料一致。
2.根据权利要求1所述的组合式刀具，其特征在于:靠近盘形铣刀片的法兰垫片端面上设有用于定位盘形铣刀片的凸台；靠近砂轮片的法兰垫片端面上设有自主轴穿过的孔向外延伸的凹槽，凹槽以外的法兰垫片端面压紧砂轮片；靠近盘形铣刀片的垫片端面上设有自主轴穿过的孔向外延伸的凹槽，凹槽以外的垫片端面压紧盘形铣刀片；锁紧装置压紧在垫片上。
3.根据权利要求1所述的组合式刀具，其特征在于:砂轮片与盘形铣刀片的半径差与陶瓷基板的厚度相等或略大。
4.根据权利要求1所述的组合式刀具，其特征在于:所述的锁紧装置为锁紧螺母。
5.基于权利要求1所述的组合式刀具对陶瓷基板LED进行分离式切割的方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)将组合刀具安装在机床的主轴上，根据LED的边长选用法兰垫片的厚度，若LED呈正方形，只需一个法兰垫片，若LED呈长方形，则需在另一台机床上使用另一个厚度的法兰垫片安装刀具； (2)把已点胶的陶 瓷基板粘在贴膜上，再贴在托盘上，然后固定托盘到工作台上； (3)调节工作台的垂直位置，使得砂轮片一次走刀能完全切断陶瓷基板； (4 )进行第一次横向切割，第一次横向切割时，盘形统刀片切割胶层，砂轮片未进行切割; (5)移动工作台，使工作台移动的尺寸为砂轮片与盘形铣刀片的中心距，利用组合刀具进行第二次横向切割，此时，盘形铣刀片切割下一道路径的胶层，砂轮片刚好对应于上一道已经被切割掉胶层的路径并对陶瓷基板进行切割； (6)按照上述步骤(5)依次进行横向切割直到盘形铣刀片切割到最后一道胶层； (7)移动工作台，使工作台移动的尺寸为砂轮片与盘形铣刀片的中心距，利用组合刀具进行最后一次横向切割，此时，盘形铣刀片未切割，砂轮片刚好对应于上一道已经被切割掉胶层的路径并对陶瓷基板进行切割； (8)若LED呈正方形，则转入(9);若LED呈长方形，则取出托盘，安装到另一台机床的工作台上，将工作台旋转90°，重复上述步骤(4)、(5)、(6)、(7)； (9)将工作台旋转90°，机床自动补偿刀具的磨损量； (10)进行第一次纵向切割，第一次纵向切割时，盘形铣刀片切割胶层，砂轮片未进行切割; (11)移动工作台，使工作台移动的尺寸为砂轮片与盘形铣刀片的中心距，利用组合刀具进行第二次纵向切割，此时，盘形铣刀片切割下一道路径的胶层，砂轮片刚好对应于上一道已经被切割掉胶层的路径并对陶瓷基板进行切割； (12)按照上述步骤(11)依次进行纵向切割直到盘形铣刀片切割到最后一道胶层； (13)移动工作台，使工作台移动的尺寸为砂轮片与盘形铣刀片的中心距，利用组合刀具进行最后一次纵向切割，此时，盘形铣刀片未切割，砂轮片刚好对应于上一道已经被切割掉胶层的路径并对陶瓷基板进行切割，从而完成对陶瓷基板LED进行的分离式切割。
6.根据权利要求5所述的基于组合式刀具对陶瓷基板LED进行分离式切割的方法，其特征在于:把已粘在贴膜上的已点胶的陶瓷基板粘在托盘上，再固定到工作台的吸盘上。
7.根据权利要求5或6所述的基于组合式刀具对陶瓷基板LED进行分离式切割的方法，其特征在于:砂轮片与盘形铣刀片的半径差与陶瓷基板的厚度相等或略大。
8.根据权利要求5所述的基于组合式刀具对陶瓷基板LED进行分离式切割的方法，其特征在于:靠近盘形铣刀片的法兰垫片端面上设有用于定位盘形铣刀片的凸台；靠近砂轮片的法兰垫片端面上设有自主轴穿过的孔向外延伸的凹槽，凹槽以外的法兰垫片端面压紧砂轮片；靠近盘形铣刀片的垫片端面上设有自主轴穿过的孔向外延伸的凹槽，凹槽以外的垫片端面压紧盘形铣刀片；锁紧装置压紧在垫片上。
9.根据权利要求5所述的基于组合式刀具对陶瓷基板LED进行分离式切割的方法，其特征在于:树脂基金刚石砂轮片磨损达到一定程度时更换半径小一点的盘形铣刀片，保证树脂基金刚石砂轮片 与盘形铣刀片的半径差与陶瓷基板厚度相当。
【文档编号】H01L33/20GK104037292SQ201410273652
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月19日 优先权日:2014年6月19日
【发明者】何永泰, 王跃飞, 乔翀, 李坤锥, 李恒彦, 熊毅 申请人:广州市鸿利光电股份有限公司