Диамантени инструменти за обработка на нови промишлени материали

 

Силицият е твърд и чуплив материал с твърдост по Моос 6,5. Може да се направи в поликристален силиций и монокристален силиций според приложението. Той се използва широко в IC интегрални схеми и също така е най-основният и критичен материал в производството на фотоволтаична енергия. Производственият метод на монокристален силиций обикновено е първо да се подготви поликристален силиций или аморфен силиций и след това да се отгледа монокристален силиций във формата на пръчка от стопилката по метода на Чохралски или метода на топене на суспензионната зона. Поликристалният силиций е форма на монокристален силиций. Когато разтопеният монокристален силиций се втвърди при свръхохладени условия, силициевите атоми се подреждат под формата на диамантени решетки, за да образуват множество кристални ядра. Ако тези кристални ядра растат в кристални зърна с различна ориентация, тогава тези зърна се комбинират, за да кристализират в полисилиций

 

две
Процес на обработка на монокристален силиций и поликристален силиций

Процесът на обработка на монокристален силиций включва главно рязане-заобляне-квадратно рязане-шлайфане-нарязване-скосяване-шлайфане-химическо ецване-полиране и други стъпки. За разлика от това, полисилицийът няма стъпките на рязане и заобляне и трябва да се нарязва само на квадрати и резени, след като блокът е приготвен. По време на целия процес на приготвяне на монокристален силиций и поликристален силиций от слитък до чип са необходими диамантени инструменти за различни цели, за да участват в обработката, а точността на обработка е сравнително висока. Специфичните стъпки и съответните инструменти и индикатори са показани в таблица 2. От таблица 2 може да се види, че инструментите за обработка, базирани на монокристален силиций и поликристален силиций, включват главно диамантени триони, лентови триони, диамантени шлифовъчни дискове и триони с диамантена тел и др. .

 

Съставът на сапфира е Al203, а твърдостта му по Моос е 9, на второ място след твърдостта на диаманта. Във високотехнологичната индустрия се използва главно като субстрат на светодиодни компоненти, излъчващи светлина. Сапфирът е твърд, чуплив и скъп. Обикновено се изисква висока точност, бърза ефективност на обработката, ниска загуба на материал и чиста работна среда по време на обработката. Диамантът е материалът с най-висока твърдост и най-силна устойчивост на износване в природата, а диамантените инструменти са най-добрият избор за обработка на този материал.

две
Процес на обработка на сапфир

От слитъка от сапфирен кристал до крайния сапфирен срез на субстрата, той включва главно следните стъпки: отглеждане на кристал - издърпване на прът - валцуване - ориентация на кристалния прът - нарязване - шлайфане - скосяване - полиране, всяка стъпка е Трябва да бъде оборудвана с различен диамант инструменти за завършване, основните инструменти са свредла, шлифовъчни дискове, телени триони и т.н.

Растеж на кристали: използвайте пещ за растеж на кристали, за да отгледате големи по размер и висококачествени монокристални сапфирени кристали;

Издърпайте пръчката: използвайте свредлото за сапфир, за да издърпате пръчката от сапфирен кристал от сапфирения кристал;

Шлифоване на цев: Използвайте цилиндрична мелница, за да шлайфате кристалната лента, за да получите прецизна точност на размера на външния кръг;

Ориентация: Точно локализиране на позицията на пръта от сапфирен кристал върху резачката, което е удобно за прецизна обработка на нарязване;

Нарязване: Нарязване на сапфирения блок на тънки вафли с помощта на трион с диамантена тел;

Шлифоване: премахване на повредения слой при рязане на вафла, причинен от нарязването, и подобряване на плоскостта на вафлата;

Скосяване: Изрежете ръба на пластината във формата на кръгла дъга, за да подобрите механичната здравина на ръба на листа;

Полиране: Подобрете грапавостта на пластината, така че нейната повърхност да може да достигне прецизността на епитаксиалната епитаксия на пластината.

(1) Диамантен външен диск за циркулярен трион

Диамантеният външен диск за циркулярен трион е по-ранен режещ инструмент. Диаметърът на диамантено покритие на циркулярния трион по външната обиколка е около 200 mm. Използва се най-вече за обработка на монокристални силициеви кръгли пръти в силициеви квадратни пръти. Обработените монокристални силициеви пръти са симетрични правоъгълни; Понастоящем диамантените външни циркулярни дискове се използват също за рязане на пръти от сапфирен кристал, обикновено горещо пресовани диамантени триони с непрекъснат ръб. Предимствата му са проста структура, лесна работа и евтина цена на острието, но недостатъците му са дебело острие, широк прорез, голяма загуба на материал и лоша паралелност на режещата повърхност.

(2) Диамантен вътрешен диск за циркулярен трион

Предимството на диамантения вътрешен циркулярен диск е, че има добра твърдост и може да бъде направен много тънък, достигайки {{0}}.1 mm; точността на нарязване е много висока, а разликата в дебелината на вафла с диаметър 200 mm е само 0,01 mm; всяка част може да се регулира радиално и да се нарязва на дебелина. Има гъвкава регулируемост при обработка на малки партиди и множество спецификации. Недостатъкът е, че повредения слой на повърхността на среза е голям; производителността е ниска и може да се реже само едно парче наведнъж; могат да се режат само прави линии, а извити повърхности не могат да се режат; вафли с твърде голям диаметър не могат да се режат.

 

две
Високо прецизно гнездово свредло
Обектът на обработка на свредлото за гнездене е сравнително ценни твърди и крехки материали като сапфир. Използва се главно за обработка на кутии за часовници, оптично стъкло и LED субстрати. Изискванията за точност на свредлото са много високи. Вземайки 2-инчовото свредло за гнездене като пример, цената на свредлата в Япония може да достигне повече от 2500 юана, а цената на битовите свредла също може да достигне над 800 юана. В сравнение с инженерните свредла със същата спецификация (около 100 юана), такива продукти имат изключително висока добавена стойност и търсенето на пазара се увеличава от година на година, така че има относително широка перспектива за приложение.

Производствената технология на свредлото за гнездене включва технология за производство на ултратънка пръстеновидна режеща глава, технология за високо прецизно заваряване и технология за последващо шлайфане на свредлото; сред тях качеството на ултратънката пръстеновидна режеща глава има решаващо влияние върху крайната употреба на продукта. Тази технология включва поредица от производствени процеси и работни стандарти, като равномерно смесване, фино гранулиране, стандартизирано синтероване чрез горещо пресоване и изваждане от формата. Технологията за високопрецизно заваряване е ключова стъпка за осигуряване на концентричността и якостта на заваряване на свредлото, включително повърхностна обработка, регулиране на концентричността на заваряване и стандартизирано заваряване. ; Последващото шлайфане на свредлото може допълнително да подобри прецизността на свредлото.

Три
Диамантен трион

През 2006 г. японска компания пусна на пазара продукт с диамантен телеен трион и той се използва широко в Япония и Тайван. Досега в Китай има широкомащабни компании за производство на диамантени телени триони, включително Changsha Daile и Nanjing Sanchao. Трионите с диамантена тел също се използват широко при квадратно изрязване и рязане на монокристален силиций, поликристален силиций и сапфир, а търсенето на пазара е огромно.

Обикновено диаметърът на триона с диамантена тел, използван за изрязване на кристален силиций, е {{0}}.35 mm, диаметърът на телта, използван за рязане на кристален силиций, е 0.12 mm, а диаметърът на телта на теленият трион, използван за рязане на сапфири, обикновено е 0.25 mm. В сравнение с рязане с трион с абразивна тел, ефективността на рязане на трион с диамантена тел е значително подобрена, както е показано в таблица 4; по отношение на цената трионът с диамантена тел се е променил от първоначалните 3 юана/м до сегашните 0,6 юана на метър. Той също така значително насърчава възможността клиентите да използват висококачествени продукти на ниски цени.

 

С прилагането и разработването на големи силиконови пластини и сапфирени пластини, трионите с диамантена тел ще се превърнат в ново поколение инструменти за рязане на силициеви пластини и сапфирени пластини. Рязане на блокове силиций/сапфир с големи размери, спестяване на материали, високи ползи, голяма производителност и висока ефективност, тази поредица от несравними предимства ще бъде високо оценена от предприятията за обработка на силициеви пластини и сапфири.

 

Четири
Диамантен лентов трион

Диамантените лентови триони обикновено са продукти с галванично покритие, подходящи за рязане на кристали с висока твърдост като монокристален силиций, поликристален силиций и сапфир, както и за рязане на твърди и крехки материали като кристал, стъкло, нефрит, каменна мозайка, цветни метали , и магнитни материали. Стоманеният колан обикновено е изработен от висококачествена неръждаема стомана, безшевен процес на заваряване, отлична заваръчна производителност, добра еластичност и издръжливост, висока устойчивост на умора, висока якост на опън, дълъг експлоатационен живот и точно отклонение; режещият ръб е направен от висококачествени диамантени частици, използването на силен, устойчив на износване биметал е равномерно и здраво инкрустиран върху режещия ръб, който има характеристиките на дълъг експлоатационен живот, острота, гладка режеща повърхност, висока ефективност и нисък шум . Обикновено ширината на острието на лентовия трион е 38 mm, дебелината е 0.6 mm, а обиколката е 3230 ~ 6100 mm, което се използва широко в големи фотоволтаични предприятия.

Пет
Диамантено шлифовъчно колело с изключително фино зърно

Обработката на твърди и крехки материали включва кръгли шлифовъчни колела, плоски шлифовъчни колела, изтъняващи шлифовъчни колела и полиращи колела и др., които използват шлифовъчни колела за обработка на кристални пръти. Размерът на диамантените частици варира от 250# до 8000#. Керамичната основа, използвана при шлайфане и полиране на кристален силиций, сапфир и други твърди и крехки материали, принадлежи към най-голямата категория продукти.

Целта на шлайфането на силициеви пластини е да се премахнат следите от триона и слоят от повърхностни повреди, причинени от нарязване и шлифоване на дискове, ефективно да се подобри деформацията, плоскостта и успоредността на силициевите пластини и да се достигне спецификация, която може да се обработва чрез процес на полиране. При смилането на силициеви пластини е важно да се контролира размерът и равномерността на пукнатините. Монокристалният силиций е твърд и чуплив материал. Когато се шлайфа, абразивът има ефект на търкаляне и микрорязане. Повредата на материала е главно микроразрушаване. Гланцирано покритие. Процесът на смилане може да използва стъкловидно диамантено шлифовъчно колело с размер на частиците 350#, грапавостта на обработената повърхност е около 0,5 μm, а диаметърът на шлифовъчното колело обикновено е 200 mm ~ 350 mm.

Целта на полирането е да се подобрят микродефектите по повърхността на монокристални силициеви пластини, за да се получи повърхност на пластина с изключително висока плоскост и минимална грапавост на повърхността и не изисква влошаване на слоя и драскотини по повърхността. Метод на полиране: основната функция на грубото полиране е да се премахне повредения слой, общото количество за отстраняване е около 10 μm ~ 20 μm и може да се използва шлифовъчно колело на базата на смола с размер на частиците 1000#~4000#; основната функция на финото полиране е да подобри микрограпавостта на повърхността на продукта. Обикновено количеството за отстраняване е по-малко от 1 μm и може да се избере диамантено шлифовъчно колело с размер на частиците 8000#.

шест
Диамантена ултратънка секция

Ултратънкото режещо острие е кръгъл тънък листов предмет, съставен от диамант и свързващо вещество, с дебелина между 0.015 и 0,5 mm. Може да се раздели на остриета с метална връзка и остриета със смола. Сред тях дебелината на острието за галванично покритие с метална връзка е 0.015 mm и 0.1 mm, а дебелината на острието за горещо пресоване с метална връзка и острието със смола е 0,1 мм ~ 0,5 мм. Ултратънките режещи дискове се използват широко в електронната индустрия за рязане или нарязване на различни твърди и крехки материали, като силиций, германий, галиев фосфид, галиев арсенид, галиев арсенид фосфид, ферит, литиев ниобат, литиев танталат, пиезоелектрична керамика, оптични керамика, стъкло и др.; имат характеристиките на висока прецизност на рязане, тесен прорез, дълъг експлоатационен живот и т.н. Когато се използва на специално оборудване, може да се използва с един нож или с няколко ножа едновременно. С бързото развитие на индустрията на информационната електроника, изискванията за рязане на микроелектронни компоненти и интегрални схеми стават все по-високи и обемът на рязане също се увеличава. Според информацията годишните продажби на ултратънки режещи дискове в света достигат над 500 милиона щатски долара. В момента пазарът на такива продукти е зает основно от водещи световни компании като Япония и САЩ. Ножовете, произведени от тези компании, имат стабилна производителност, пълни спецификации и висока точност на рязане. Електронната индустрия на моята страна навлиза в период на бързо развитие и търсенето на прецизни режещи инструменти също навлезе в период на бърз растеж. Въпреки това, поради късното начало на разработването на този тип продукт в Китай, все още има много дефекти в работата му, които не могат да отговорят на изискванията на бързото развитие на вътрешния пазар. Необходимо е да се внасят голям брой различни видове ултратънки листове от чужбина всяка година. В Китай има много малко компании, които изследват и произвеждат тънки шлифовъчни дискове и навлизат на пазара, така че изследването и разработването на ултратънки режещи дискове има широка пазарна перспектива.

 

(2) За някои прецизни диамантени инструменти с висока точност, като ултратънки режещи дискове, ултрафинозърнести диамантени шлифовъчни дискове и високопрецизни свредла, все още има разлика между местните продукти и чуждестранните продукти, което е изразяваща се в лошо или нестабилно представяне. Големите и средните предприятия ще бъдат по-склонни да купуват скъпи чуждестранни продукти, за да поддържат стабилността на производството. Това също поставя ново предизвикателство пред местните свързани производители на инструменти, тоест да подобрят производителността на продукта възможно най-много и да поддържат качеството на продукта, докато точността на продукта отговаря на изискванията за употреба.

стабилност на производителността.

(3) Вътрешните продукти трябва да са насочени към висококачествени и прецизни диамантени инструменти. По време на производствения процес са формулирани строги продуктови стандарти и регулации за процеса, за да се гарантира стабилност на работата на продукта; в допълнение, високопрецизни CNC машини, EDM, рязане на тел и друго оборудване за последващо подрязване и подобряване на продукта.