Diamantværktøj til forarbejdning af nye industrielle materialer

 

Silicium er et hårdt og skørt materiale med en Mohs hårdhed på 6,5. Det kan laves til polykrystallinsk silicium og monokrystallinsk silicium i henhold til applikationen. Det er meget udbredt i IC-integrerede kredsløb og er også det mest grundlæggende og kritiske materiale i den solcelleproduktionsindustri. Fremstillingsmetoden for monokrystallinsk silicium er normalt at fremstille polykrystallinsk silicium eller amorft silicium først og derefter dyrke stavformet monokrystallinsk silicium fra smelten ved Czochralski-metoden eller suspensionszone-smeltemetoden. Polykrystallinsk silicium er en form for enkeltkrystal silicium. Når smeltet enkeltkrystalsilicium størkner under superafkølede forhold, arrangeres siliciumatomer i form af diamantgitter for at danne mange krystalkerner. Hvis disse krystalkerner vokser til krystalkorn med forskellige orienteringer, så kombineres disse korn for at krystallisere til polysilicium

 

to
Behandlingsflow af monokrystallinsk silicium og polykrystallinsk silicium

Forarbejdningsstrømmen af ​​monokrystallinsk silicium omfatter hovedsageligt skæring-afrunding-firkant-skæring-slibning-skæring-affasning-slibning-kemisk ætsning-polering og andre trin. I modsætning hertil har polysilicium ikke trinene til at skære og afrunde, og skal kun skæres i firkanter og skiver, efter at barren er klargjort. Under hele processen med fremstilling af monokrystallinsk silicium og polykrystallinsk silicium fra barre til chip kræves diamantværktøjer til forskellige formål for at deltage i behandlingen, og behandlingsnøjagtigheden er relativt høj. De specifikke trin og tilsvarende værktøjer og indikatorer er vist i tabel 2. Det kan ses af tabel 2, at bearbejdningsværktøjer baseret på enkeltkrystal silicium og polykrystallinsk silicium hovedsageligt omfatter diamantsavklinger, båndsave, diamantslibeskiver og diamantwiresave mv. .

 

Sammensætningen af ​​safir er Al203, og dens Mohs-hårdhed er 9, næst efter diamantens hårdhed. I den højteknologiske industri bruges det hovedsageligt som substrat for LED-lysemitterende komponenter. Safir er hård og skør og dyr. Det kræver normalt høj præcision, hurtig forarbejdningseffektivitet, lavt materialetab og et rent arbejdsmiljø under forarbejdningen. Diamant er materialet med den højeste hårdhed og den stærkeste slidstyrke i naturen, og diamantværktøj er det bedste valg til at forarbejde dette materiale.

to
Sapphire behandlingsproces

Fra safirglas barren til det endelige substrat safir skive, det omfatter hovedsageligt følgende trin: voksende krystal - trækstang - rulning - krystal stang orientering - udskæring - slibning - affasning - polering, hvert trin er Det skal udstyres med forskellige diamanter værktøjer til at færdiggøre, de vigtigste værktøjer er bor, slibeskiver, trådsave og så videre.

Krystalvækst: Brug en krystalvækstovn til at dyrke safirkrystaller i stor størrelse og høj kvalitet;

Træk stangen ud: Brug safirboret til at trække safirglasstangen ud af safirglasset;

Tøndeslibning: Brug en cylindrisk kværn til at slibe krystalstangen for at opnå nøjagtig ydre cirkelstørrelse;

Orientering: Find nøjagtigt placeringen af ​​safirkrystalstangen på skæremaskinen, hvilket er praktisk til præcis udskæringsbehandling;

Udskæring: Skæring af safirbarren i tynde vafler ved hjælp af en diamanttrådsav;

Slibning: Fjern waferens skæreskade forårsaget af udskæring og forbedre waferens fladhed;

Affasning: Trim kanten af ​​waferen til en cirkulær bueform for at forbedre den mekaniske styrke af kanten af ​​arket;

Polering: Forbedre waferens ruhed, så dens overflade kan nå præcisionen af ​​epitaksial waferepitaxi.

(1) Ydre diamantrundsavklinge

Den ydre diamantrundsavklinge er et tidligere skæreværktøj. Diameteren af ​​den diamantbelagte rundsavklinge på den ydre omkreds er omkring 200 mm. Det bruges mest til at forarbejde enkeltkrystal siliciumrunde stænger til firkantede siliciumstænger. De forarbejdede enkeltkrystal siliciumstænger er symmetriske rektangulære; På nuværende tidspunkt bruges ydre diamantcirkulære savklinger også til at skære safirkrystalstænger, normalt varmpressede sintrede diamantsavklinger med kontinuerlig kant. Dens fordele er enkel struktur, nem betjening og billig klingepris, men dens ulemper er tyk klinge, bred snit, stort materialetab og dårlig parallelitet af skæreoverfladen.

(2) Diamant indvendig cirkelsavklinge

Fordelen ved den indvendige rundsavklinge af diamant er, at den har god stivhed og kan laves meget tynd og når {{0}}.1 mm; udskæringsnøjagtigheden er meget høj, og tykkelsesforskellen på en wafer med en diameter på 200 mm er kun 0,01 mm; hvert stykke kan justeres radialt og skåret tykkelse Det har fleksibel justerbarhed ved behandling af små batcher og flere specifikationer. Ulempen er, at skadelaget på skivens overflade er stort; produktiviteten er lav, og der kan kun skæres et stykke ad gangen; kun lige linjer kan skæres, og buede overflader kan ikke skæres; vafler med for stor diameter kan ikke skæres.

 

To
Indlejringsbor med høj præcision
Bearbejdningsobjektet for indlejringsboret er relativt værdifulde hårde og sprøde materialer, såsom safir. Det bruges hovedsageligt til behandling af urkasser, optisk glas og LED-substrater. Præcisionskravene til boret er meget høje. Hvis vi tager 2-tommers indlejrede bor som eksempel, kan prisen på bor i Japan nå op på mere end 2.500 yuan, og prisen på indenlandske bor kan også nå op på mere end 800 yuan. Sammenlignet med ingeniørbor med samme specifikation (ca. 100 yuan), har sådanne produkter ekstremt høj værditilvækst, og efterspørgslen på markedet stiger år for år, så det har et relativt bredt anvendelsesperspektiv.

Fremstillingsteknologien for indlejringsbor omfatter ultratyndt, ringformet skærehovedfremstillingsteknologi, højpræcisionssvejseteknologi og borekrone-opfølgende slibeteknologi; blandt dem har kvaliteten af ​​det ultratynde ringformede skærehoved en afgørende indflydelse på produktets endelige brugsydelse. Denne teknologi omfatter en række produktionsprocesser og driftsstandarder såsom ensartet blanding, fingranulering, standardiseret varmpressesintring og afformning. Højpræcisionssvejseteknologi er et nøgletrin for at sikre borets koncentricitet og svejsestyrke, herunder overfladebehandling, svejsekoncentricitetsjustering og standardiseret svejsning. ; Den efterfølgende slibning af boret kan yderligere forbedre borets præcision.

Tre
Diamant savklinge

Et japansk firma lancerede et produkt med diamantwiresav i 2006, og det har været meget brugt i Japan og Taiwan. Hidtil har der været store produktioner af diamanttrådsavvirksomheder i Kina, herunder Changsha Daile og Nanjing Sanchao. Diamanttrådssave er også meget brugt til at kvadrere og skære monokrystallinsk silicium, polykrystallinsk silicium og safir, og efterspørgslen på markedet er enorm.

Generelt er diameteren af ​​diamantwiresaven, der bruges til krystalsiliciumkvadering, {{0}}.35 mm, tråddiameteren, der bruges til krystalsiliciumskæring, er 0.12 mm, og tråddiameteren af trådsav, der bruges til safirskæring, er generelt 0,25 mm. Sammenlignet med fri slibende wiresavskæring er skæreeffektiviteten af ​​diamantwiresav væsentligt forbedret, som vist i tabel 4; prismæssigt har diamantwiresav ændret sig fra de oprindelige 3 yuan/m til de nuværende 0,6 yuan per meter. Det fremmer også i høj grad kundernes mulighed for at bruge produkter af høj kvalitet til lave priser.

 

Med anvendelsen og udviklingen af ​​store siliciumwafers og safirwafers vil diamantwiresave blive en ny generation af skæreværktøjer til siliciumwafers og safirwafers. Ved at skære store silicium/safir barrer, spare materialer, høje fordele, stor produktion og høj effektivitet, vil denne serie af uforlignelige fordele blive højt værdsat af silicium wafer og safir forarbejdningsvirksomheder.

 

Fire
Diamantbåndsav

Diamantbåndsavklinger er generelt elektropletterede produkter, velegnede til at skære krystaller med høj hårdhed såsom monokrystallinsk silicium, polykrystallinsk silicium og safir, såvel som skæring af hårde og skøre materialer såsom krystal, glas, jade, stenmosaik, ikke-jernholdige metaller og magnetiske materialer. Stålbåndet er generelt lavet af rustfrit stål af høj kvalitet, sømløs svejseproces, fremragende svejseydelse, god elasticitet og sejhed, høj træthedsmodstand, høj trækstyrke, lang levetid og nøjagtig afbøjning; skærkanten er lavet af højkvalitets diamantpartikler, brugen af ​​stærkt slidstærkt bimetal er jævnt og fast indlagt på skærkanten, som har karakteristika for lang levetid, skarphed, glat skæreoverflade, høj effektivitet og lav støj . Generelt er bredden af ​​båndsavklingen 38 mm, tykkelsen er 0,6 mm, og omkredsen er 3230~6100 mm, hvilket er meget udbredt i større solcellevirksomheder.

Fem
Ultrafinkornet diamantslibeskive

Forarbejdningen af ​​hårde og sprøde materialer omfatter runde slibeskiver, flade slibeskiver, tyndere slibeskiver og polerskiver osv., som bruger slibeskiver til at behandle krystalstænger. Diamantpartikelstørrelsen varierer fra 250 # til 8000 #. Keramisk base, der bruges til slibning og polering af krystallinsk silicium, safir og andre hårde og skøre materialer, hører til den største produktkategori.

Formålet med siliciumwaferslibning er at fjerne savmærker og overfladeskade forårsaget af udskæring og hjulslibning, effektivt forbedre vridningen, fladheden og paralleliteten af ​​siliciumwafers og nå en specifikation, der kan håndteres ved en poleringsproces. Ved slibning af siliciumwafers er det vigtigt at kontrollere størrelsen og ensartetheden af ​​revner. Monokrystallinsk silicium er et hårdt og skørt materiale. Når det slibes, virker slibemidlet rullende og mikroskærende. Materialets skader er hovedsageligt mikrobrydende. Blank finish. Slibningsprocessen kan bruge forglasset diamantslibeskive med en partikelstørrelse på 35 0#, ruheden af ​​den behandlede overflade er omkring 0,5 μm, og slibeskivens diameter er normalt 200 mm ~ 350 mm.

Formålet med polering er at forbedre mikrodefekter på overfladen af ​​enkeltkrystal siliciumwafers for at opnå en waferoverflade med ekstrem høj planhed og minimal overfladeruhed og kræver intet forringende lag og ingen ridser på overfladen. Poleringsmetode: den vigtigste funktion af grov polering er at fjerne det beskadigede lag, den generelle fjernelsesmængde er omkring 10μm ~ 20μm, og en harpiksbaseret slibeskive med en partikelstørrelse på 1000#~4000# kan bruges; hovedfunktionen ved finpolering er at forbedre mikro-ruheden af ​​produktets overflade. Generelt er fjernelsesmængden mindre end 1 μm, og en diamantslibeskive med en partikelstørrelse på 8000 # kan vælges.

Seks
Diamant ultratynd sektion

Det ultratynde skæreblad er et cirkulært tyndt arkobjekt, der består af diamant og bindemiddel, med en tykkelse mellem 0.015 og 0,5 mm. Det kan opdeles i metalbindingsblade og harpiksbindingsblade. Blandt dem er tykkelsen af ​​metalbindings-galvaniseringsbladet 0.015 mm og 0,1 mm, og tykkelsen af ​​metalbond-varmpressningsbladet og harpiksbindingsbladet er 0,1 mm~0,5 mm. Ultratynde skæreskiver er meget brugt i den elektroniske industri til at skære eller slidse forskellige hårde og sprøde materialer, såsom silicium, germanium, galliumphosphid, galliumarsenid, galliumarsenidphosphid, ferrit, lithiumniobat, lithiumtantalat, piezoelektrisk keramik, optisk keramik, glas og så videre; har karakteristika af høj skærepræcision, smalt skær, lang levetid osv. Når det bruges på specialudstyr, kan det bruges med en enkelt kniv eller med flere knive på samme tid. Med den hurtige udvikling af informationselektronikindustrien bliver skærekravene til mikroelektroniske komponenter og integrerede kredsløb højere og højere, og skærevolumenet stiger også. Ifølge oplysninger når det årlige salg af ultratynde skæreskiver i verden op på mere end 500 millioner amerikanske dollars. På nuværende tidspunkt er markedet for sådanne produkter hovedsageligt besat af verdensledende virksomheder som Japan og USA. Knivene produceret af disse virksomheder har stabil ydeevne, komplette specifikationer og høj skærenøjagtighed. mit lands elektronikindustri går ind i en periode med hurtig udvikling, og efterspørgslen efter præcisionsskærende værktøjer er også gået ind i en periode med hurtig vækst. Men på grund af den sene start af udviklingen af ​​denne type produkt i Kina er der stadig mange fejl i dens ydeevne, som ikke kan opfylde kravene til den hurtige udvikling af hjemmemarkedet. Det er nødvendigt at importere et stort antal forskellige typer ultratynde plader fra udlandet hvert år. I Kina er der meget få virksomheder, der forsker og fremstiller tynde slibeskiver og kommer ind på markedet, så forskning og udvikling af ultratynde skæreskiver har et bredt markedsudsigt.

 

(2) For nogle højpræcisions-diamantværktøjer, såsom ultratynde skæreskiver, ultrafinkornede diamantslibeskiver og højpræcisionsbor, er der stadig en kløft mellem indenlandske produkter og udenlandske produkter, hvilket er manifesteret i dårlig eller ustabil ydeevne. Store og mellemstore virksomheder vil være mere villige til at købe dyre udenlandske produkter for at opretholde stabiliteten i produktionen. Dette udgør også en ny udfordring for indenlandske relaterede værktøjsproducenter, det vil sige at forbedre produktets ydeevne så meget som muligt og opretholde produktkvaliteten, mens produktets nøjagtighed opfylder kravene til brug.

ydeevne stabilitet.

(3) Indenlandske produkter skal sigte mod retningen af ​​high-end og præcisions diamantværktøjer. Under produktionsprocessen formuleres strenge produktstandarder og procesforskrifter for at sikre produktets ydeevnestabilitet; derudover højpræcisions CNC værktøjsmaskiner, EDM, Wire cutting og andet udstyr til efterfølgende trimning og forbedring af produktet.