刀具、刀具安装结构及加工设备的制作方法

1.本技术涉及加工技术领域，尤其涉及一种刀具、刀具安装结构及加工设备。


背景技术：

2.led芯片是led显示器、led灯的重要部件。而晶圆则是制作led芯片的基础件。晶圆在制作过程中，裂片是不可缺少的一道工序。晶圆裂片就是用劈刀在晶圆上劈出裂痕。一般劈刀由刀头和刀身组成，裂片过程中，劈刀会发生损坏，主要表现为刀头的刀刃变钝，因此需要返修削磨，使刀刃由钝变尖。相关技术中，制作劈刀时，如图1所示，在刀身110
′
上开一个u形槽，将刀头120
′
的背部嵌入u形槽中，然后在两者接触的部分进行焊接。也就是仅在刀身110
′
和刀头120
′
接触面的边缘进行焊接，焊接层较浅，使得刀身110
′
和刀头120
′
的连接强度较小，焊接不牢固。且焊接层露于刀具100
′
表面，随着刀具100
′
的磨损和返修，焊接层不断磨损减薄，刀具100
′
的重复利用次数较少，成本较高。


技术实现要素：

3.为解决上述技术问题，本技术提供一种能增强刀身与刀头的焊接强度以及增加刀具可返修磨削次数的的刀具、刀具安装结构及加工设备。
4.为达此目的，本技术采用以下技术方案：
5.一种刀具，包括刀身及与所述刀身连接的刀头；所述刀头的材料硬度较所述刀身的材料硬度高；所述刀身包括相对的第一端及第二端，所述刀头包括口部及背部，所述第一端与所述背部连接，所述第一端及所述背部中至少一者的边缘设置有坡面，所述坡面上设置有堆焊层，所述堆焊层用于将所述刀身与所述刀头焊接。
6.作为上述刀具的可选方案，所述坡面绕所述第一端或所述背部的周向设置一圈。
7.作为上述刀具的可选方案，所述坡面为斜面、弧形面或弯折面。
8.作为上述刀具的可选方案，所述坡面为斜面，倾斜角度为30
°‑
60
°
。
9.作为上述刀具的可选方案，所述刀身为模具钢刀身，所述刀头为钨钢刀头。
10.作为上述刀具的可选方案，所述刀身上设置有多个腰形安装孔。
11.作为上述刀具的可选方案，所述第一端的长度大于所述第二端的长度作为上述刀具的可选方案，所述坡面设于所述第一端。
12.作为上述刀具的可选方案，所述第一端的端面为第一平面，所述坡面由所述刀身的侧壁向所述第一平面延伸；所述背部的端面为第二平面，所述第二平面与所述第一平面抵接，且所述第一平面的尺寸小于所述第二平面的尺寸。
13.一种刀具安装结构，包括上述刀具，还包括：
14.驱动装置；
15.升降板，与所述驱动装置连接，所述驱动装置能驱动所述升降板升降；
16.第一滑轨，设于所述升降板上；
17.第一滑块，设于所述第一滑轨上，所述刀具与所述第一滑块连接；
18.锤击件，设于所述升降板上且位于所述刀具上方，所述锤击件能上下移动，以锤击所述刀具。
19.一种加工设备，包括上述刀具安装结构。
20.本技术实施例的有益之处在于：刀身的第一端和刀头的背部连接，在刀身的第一端和刀头的背部至少一者的边缘设置坡面，在坡面上堆焊形成堆焊层，堆焊将刀身与刀头连接。本技术实施例中，在刀身和刀头中至少一者上设置坡面同时在坡面上进行堆焊将刀身和刀头连接，不仅可以提升连接强度，同时还可以避免在劈刀使用和返修磨削过程中，堆焊层磨损，可以增加刀具可返修磨削次数，延长刀具的使用寿命。
附图说明
21.图1是现有技术中刀具的结构示意图；
22.图2是本技术一实施例中刀具的结构示意图；
23.图3是本技术一实施例中刀具的分解结构示意图；
24.图4是本技术图3中a部分的放大示意图；
25.图5是本技术一实施例中刀具的侧视结构示意图；
26.图6是本技术图5中b-b截面的结构示意图；
27.图7是本技术一实施例中刀具截面的分解结构示意图；
28.图8是本技术一实施例中刀具的截面结构示意图；
29.图9是本技术一实施例中刀具的截面结构示意图；
30.图10是本技术一实施例中刀具安装结构的结构示意图；
31.图11是本技术一实施例中刀具安装结构的分解结构示意图。
32.图中：
33.100
′
、刀具；110
′
、刀身；120
′
、刀头；
34.100、刀具；
35.110、刀身；111、第一端；1111、第一平面；112、第二端；113、坡面；114、腰形安装孔；
36.120、刀头；121、口部；122、背部；1221、第二平面；
37.130、堆焊层；
38.200、刀具安装结构；
39.210、驱动装置；211、电机；212、丝杆；213、螺母；220、升降板；221、第一滑轨；222、第一滑块；223、安装座；230、锤击件；231、限位件；240、连接板；241、导向螺钉；242、弹性件；250、安装板；251、第二滑轨；252、第二滑块。
具体实施方式
40.下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本技术，而非对本技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本技术相关的部分而非全部结构。
41.在本技术的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连
通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的含义。
42.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
43.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本技术的技术方案。
44.本技术实施例提供了一种刀具。请参考图2至图6，刀具100包括刀身110和刀头120。刀头120与刀身110连接，形成刀具100。刀头120的材料硬度较刀身110的材料硬度高，这样可以使得刀头120比较坚硬耐磨。同时，刀身110采用硬度较低的材料可以降低成本。于一实施例中，刀具100为晶圆裂片用的劈刀。在其它实施例中，刀具100也可以为其它刀具100。本技术实施例中，以劈刀为例进行说明。
45.如图7所示，刀身110包括相对的第一端111和第二端112，刀头120包括口部121和背部122，刀身110的第一端111与刀头120的背部122连接。一般刀具100的刀头120都是朝下安装，因此本技术实施例中，刀身110位于上方，刀头120位于下方，刀身110的第一端111也可以说是刀身110的下端，刀身110的第二端112也可以说是刀身110的上端。如图7所示，刀身110的第一端111和刀头120的背部122中至少一者的边缘设置有坡面113。图7所示的实施例中，坡面113设置在刀身110的第一端111。在其它实施例中，坡面113也可以设置在刀头120的背部122，或者在刀身110的第一端111和刀头120的背部122都设置坡面113。如图6所示，坡面113上设置有堆焊层130，堆焊层130通过在坡面113上进行堆焊形成。堆焊层130堆满坡面113形成的三角区域，堆焊层130用于将刀身110与刀头120连接。
46.采用堆焊的焊接方式，相较于图1所示的仅在刀身110
′
和刀头120
′
接触部分的边缘进行焊接，可增加焊层的厚度。如图6所示，焊层堆满整个坡面113，焊层厚度可增加三倍以上，刀身110和刀头120的连接强度大大提升。堆焊的焊接层厚度较厚，因此堆焊的劈刀可返修次数也更高。
47.另外，在受力方面，使用如图1所示的现有的焊接方法，刀具100
′
在进行劈裂操作时，刀头120
′
所受到的力主要通刀头120
′
与刀身110
′
的焊接层传递给刀身110
′
，而那里的焊接层比较薄，当劈刀在长期且频繁的受到劈裂应力时，可能会导致刀头120
′
与刀身110
′
脱离，刀具110
′
报废。而使用本技术实施例的焊接方式的劈刀，在劈裂时刀头120所受到的力，主要通过刀头120背部122传递给刀身110，受力点落在刀头120背部122与刀身110的接触平面上，堆焊所形成的的焊层则不会因为劈裂应力而受到损伤，提高劈刀的可用次数。
48.本技术实施例中，如图7所示，坡面113设置在刀身110的第一端111。由于刀身110的硬度较刀头120的硬度较小，因此，在刀身110上加工出坡面113相对来说较容易。于一实施例中，刀身110的材料采用模具钢，也就是刀身110为模具钢刀身。刀头120的材料采用钨钢，也就是刀头120为钨钢刀头。
49.结合图2至图6，坡面113绕刀身110第一端111的周向或绕刀头120背部122的周向设置一圈。本技术实施例中，由于坡面113设置在刀身110的第一端111，因此，坡面113绕第
一端111的周向设置一圈。若刀头120的背部122也设置坡面113的话，那刀头120背部122的坡面113也绕刀头120背部122的周向设置一圈。将坡面113设置为绕第一端111的周向一圈，使得刀身110和刀头120连接处的周围都能设置有堆焊层130，连接强度更高。
50.本技术实施中，坡面113为斜面、弧形面或弯折面。如图6所示，坡面113为斜面，斜面的斜率恒定。如图8所示，坡面113也可以是弧形面。如图9所示，坡面113还可以是弯折面。将坡面113设置为如图6所示的斜面相对于弧形面和弯折面更便于坡面113的成形，方便加工。如图7所示，当坡面113为斜面时，坡面113的倾斜角度α为30
°‑
60
°
，例如可以是45
°
。
51.参考图7，刀身110第一端111的端面为第一平面1111，坡面113由刀身110的侧壁向第一平面1111延伸形成，这样使得坡面113延伸到第一端111的端面，也就使得堆焊层130更好的与刀头120接触，将刀头120与刀身110连接。继续参考图7，刀头120背部122的端面为第二平面1221，第二平面1221与第一平面1111抵接，从而使得刀头120承受的载荷可以通过接触平面传递给刀身110。且第一平面的1111的尺寸可以设置为小于第二平面1221的尺寸，结合图6所示，这样使得第二平面1221超出第一平面1111的边缘，第二平面1221与坡面113形成三角形区域，以承载堆焊层130，从而使得刀头120与刀身110的连接强度更高。当然在其它实施例方式中，第一平面的1111的尺寸也可以不小于第二平面1221的尺寸。
52.请参考图2，刀身110上设置有多个腰形安装孔114。腰形安装孔114用于将刀具100安装至外部设备，将螺钉穿过腰形安装孔114后锁紧在外部设备上即可。腰形安装孔114大致沿上下方向延伸，这样使得刀具100在上下方向的位置可调。如图2所示，腰形安装孔114沿上下方向设置两排，每排腰形安装孔114包括多个沿刀具100长度方向间隔设置的腰形安装孔114。设置两排腰形安装孔114可提升刀具100的安装稳定性。在其它实施例中，腰形安装孔114的数量和排列方式可根据需要具体调整，在此不作限制。
53.如图5所示，刀身110第一端111的长度d1大于刀身110第二端112的长度d2，整个刀身110侧面呈倒t字型，这样可以使得刀身110第一端111有足够的长度来与刀头120连接，使刀头120可以做得更长，以满足劈裂需求。同时刀身110第二端112又较短，节省材料的同时，可以缩小与刀具100连接的外部设备的尺寸。
54.本技术实施例中，刀具100的加工步骤为：
55.在刀身110上加工出坡面113；
56.用模具将刀头120与刀身110固定，使刀头120与刀身110相对固定不发生偏移，刀头120的背部122与刀身110的第一端111抵接；
57.进行焊前预热，对刀头120与刀身110进行预热，焊前预热能保证焊透，融合好，避免产生根部裂纹，坡口的设置有利于焊接操作，能尽量减少工件的焊后变形，还能调整焊接热量的输入，方便控制焊接的热量输入，提高焊接缝头的强度；
58.堆焊前按焊条使用说明，对焊条进行烘干；
59.使用堆焊工艺，在坡面113形成的三角区域焊接形成堆焊层130；堆焊前选用合适的堆焊合金，尽量降低母材稀释率，若母材被焊缝过多的稀释引起成分变化，会影响焊缝金属的性能，从而影响金属焊接性能；焊接电压选择20-30v，根据不同宽度的带极选择不同的焊接电流；焊接速度为15-17cm/min；
60.整个堆焊过程不中断，一次性连续堆焊完；堆焊时，使焊件长时间地保持较高的温度；为防止弧抗裂纹的产生，堆焊时要有挡风措施，不能使用风扇直吹工件；焊完之后进行
消除应力热处理，防止开裂。
61.本技术实施例还公开一种刀具安装结构。参考图10及图11，刀具安装结构200包括上述刀具100，还包括驱动装置210、升降板220、第一滑轨221、第一滑块222以及锤击件230。驱动装置210为直线驱动装置210，驱动方向为上下方向，例如可采用电机丝杆结构。升降板220与驱动装置210连接，驱动装置210能驱动升降板220升降。第一滑轨221设置在升降板220上，第一滑轨221沿上下方向延伸。第一滑块222设置在第一滑轨221上，与第一滑轨221配合，能在第一滑轨221上沿上下方向移动。刀具100与第一滑块222连接。具体的，如图11所示，刀具100可通过连接板240安装在第一滑块222上。锤击件230设置在升降板220上，且锤击件230位于刀具100上方。锤击件230能向下移动，以锤击刀具100，使刀具100向下移动劈晶圆，在晶圆上劈出裂痕。
62.锤击件230可采用电磁铁结构，通电后设备控制锤击件230向下移动，锤击刀具100。锤击件230的复位可通过弹簧实现。如图11所示，升降板220上设置安装座223，连接板240通过导向螺钉241与安装座223连接。导向螺钉241穿设在安装座223上，能在安装座223上上下移动。连接板240与导向螺钉241连接，跟随导向螺钉241上下移动。导向螺钉241与安装座223之间还设置有弹性件242。弹性件242可采用弹簧，弹性件242用于将连接板240复位。刀具100安装在连接板240底端。当锤击件230向下锤击连接板240后，连接板240带动刀具100一起向下移动，劈裂晶圆，弹性件242被拉伸蓄能；当锤击件230向上复位时，连接板240在弹性件242的带动下向上复位，带动刀具110复位，等待下一次锤击。
63.如图11所示，第一滑轨221为两条，两条第一滑轨221分别设置在锤击件230的两侧，每条第一滑轨221上均设置第一滑块222。安装座223也为两个，两个安装座223与两条第一滑轨221一一对应，每条第一滑轨221上方设置一个安装座223。连接板240为u形，连接板240的两条边分别与两条第一滑轨221上的第一滑块222连接。刀具100安装在连接板240的底端。结合图2及图10，刀具100通过刀身110上的腰形安装孔114安装在连接板240上。
64.参考图11，锤击件230的上方设置有限位件231，限位件231对锤击件230进行上行限位。
65.如图11所示，刀具安装结构200还包括安装板250、第二滑轨251和第二滑块252。驱动装置210安装于安装板250上。第二滑轨251设置在安装板250上，第二滑块252设于第二滑轨251上与第二滑轨251配合。第二滑轨251沿上下方向延伸。升降板220与驱动装置210的输出端以及第二滑块252连接，以使驱动装置210驱动升降板220上下移动，从而带动刀具100上下移动，使刀具100移动至晶圆上方，继而进行劈裂操作。
66.如图11所示的实施例中，驱动装置210采用电机丝杆结构，驱动装置210包括电机211、丝杆212以及螺母213。升降板220与螺母213连接。丝杆212与电机211的转子连接，电机211带动丝杆212转动。螺母213与丝杆212螺纹配合，丝杆212转动时驱动螺母213上下移动。升降板220与螺母213连接，在螺母213的带动下实现升降。
67.本技术实施例的刀具安装结构200的工作过程为：
68.驱动装置210驱动升降板220下降一定高度，使刀具100降至晶圆上方；
69.锤击件230向下锤击刀具100，使刀具100与连接板240一起向下移动，劈在晶圆上，劈出裂痕；
70.锤击件230向上复位，刀具100在弹性件242的作用下复位；
71.继续下一次劈裂操作，直至劈裂完成。
72.本技术实施例还公开一种加工设备。加工设备包括上述刀具安装结构200。
73.显然，本技术的上述实施例仅仅是为了清楚说明本技术所作的举例，而并非是对本技术的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本技术的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术权利要求的保护范围之内。