[发明专利]光学芯片切割夹具、芯片切割装置以及光学芯片切割方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种组装夹具领域，尤其涉及一种切割芯片用的夹具，本发明还涉及一种应用该芯片切割夹具的芯片切割装置以及一种芯片切割方法。

背景技术

目前，公知的光学芯片制造，是用硅晶(或石英)圆片，在专用的光刻机上刻出多个形如抛物线状的光波导芯片，如图1所示，然后切割成方形独立的的芯片，如图2所示，最后再切割成独立可用的芯片，如图3所示。现有切割硅芯片的主要方法是采用刀锯片、砂轮片、金刚石线、激光、高压水刀等切割方式，这几类机器只能进行单片直线切割；多线金刚石线切割机只能对棒状硅、石英材料进行分片切割，尚不能对刻好的硅晶圆片进行切割。一块6英寸硅晶圆片上，能刻出16-28个形如抛物线状光学芯片，采用以上方法切割时不能将所有芯片完整的切割下来，切割一个芯片必然会损坏其周边的2-3个芯片，如图2所示，一块硅晶圆片上的3/4芯片遭到损坏，造成成本居高不下情况；而且上述的加工方法在切割时作用力直接作用在硅晶圆片的表面上，没有任何辅助工具加入其中，切割过程中的冲击力容易造成芯片的崩角或破裂。目前切割光学芯片，尤其切割抛物线状光学芯片仍以采用直线切割为主，每次只能切割一片，确有提高和改善其实用性与效率，降低成本的必要。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明旨在提供一种切割光学芯片时的专用组装夹具，使用该夹具时进行光学芯片切割，可以一次切割多片芯片，并且切割后的芯片成品率更高。为此，本发明还提供一种应用该夹具的芯片切割装置以及一种光学芯片切割方法。

为了解决上述问题，本发明提供一种光学芯片切割夹具，包括夹具基座和夹具上盖；所述夹具基座上设有固定螺栓和至少两个立柱以及至少两个基座镂空轨迹，该基座镂空轨迹的形状与预加工成型的光学芯片形状相应，所述立柱上套有弹性部件；所述夹具上盖上设有与所述基座镂空轨迹数量和形状相应的上盖镂空轨迹，该夹具上盖上还设有与所述立柱数量相应的立柱通孔和固定通孔，所述立柱穿入到所述立柱通孔中，所述固定螺栓穿入到所述固定通孔中并且该固定螺栓的端部从该固定通孔中伸出，所述固定螺栓的端部上旋有螺母。

优选地，所述弹性部件为弹簧。

优选地，所述立柱为四个并且均匀分布在所述固定螺栓的四周。

更优选地，所述螺母为蝶型螺母。

本发明还提供一种芯片切割装置，包括支架、箱体、滚筒、金刚石线和程控装置；所述滚筒和箱体设置在支架下方，该箱体内装有所述程控装置，所述支架上设置有工作台，该工作台底部设有X轴步进电机和Y轴步进电机，所述程控装置控制X轴步进电机和Y轴步进电机驱动所述工作台沿X轴或Y轴运动，并且该程控装置驱动所述滚筒转动，所述金刚石线的一端绕在所述滚筒上，其中：所述工作台上固定有上述任意一种所述的光学芯片切割夹具，所述金刚石线穿过所述基座镂空轨迹和所述上盖镂空轨迹。

优选地，所述金刚石线两端之间设置至少一个导轮。

优选地，所述支架的台面上设有通孔，该通孔下方设置收纳装置。

更优选地，所述金刚石线的宽度为0.2-2毫米。

本发明还提供一种光学芯片切割方法，该方法应用在上述任意一种芯片切割装置中，该方法包括如下步骤：

设定工作台的运动轨迹，使其与所述光学芯片切割夹具中的基座镂空轨迹和上盖镂空轨迹相同；

将待加工的光学芯片放置在所述光学芯片切割夹具中；

将光学芯片切割夹具固定在工作台上，将切割用金刚石线穿入所述光学芯片切割夹具中的上盖镂空轨迹和基座镂空轨迹中；以及

程控装置驱动滚筒转动并且驱动步进电机控制所述工作台移动。

优选地，在设定工作台的运动轨迹之前，还包括一预先调整所述滚筒的转动速度的步骤。

将硅晶圆芯片安装在夹具的内部，可以同时安装一至几十片不等，在切割时避免了切割力对芯片的直接冲击易造成破裂的现象，达到加工光学芯片，尤其是加工抛物线状光学芯片时，切割简便，高效的目的。还可使成品合格率高，设备成本低，达到降低工时和成本的目的。

此外，应用了该夹具的该芯片切割装置在实际加工过程中，抛物线状光学芯片切割机床工作台的X轴和Y轴方向为可编程序的驱动装置，金刚石线切割轨迹与光学芯片的光波导抛物线切割线完全吻合。操作灵活方便，极大地提高了工作效率和切片成品率。

附图说明

图1为现有技术中的待切割的硅晶圆片示意图；

图2为现有技术中的切割后的抛物线状光学芯片示意图；

图3为现有技术中采用传统方法切割硅晶圆片后的示意图；