Diamanthulpmiddelen voor de verwerking van nieuwe industriële materialen

 

Silicium is een hard en bros materiaal met een Mohs-hardheid van 6,5. Het kan worden gemaakt in polykristallijn silicium en monokristallijn silicium volgens de toepassing. Het wordt veel gebruikt in IC-geïntegreerde schakelingen en is ook het meest elementaire en kritische materiaal in de fotovoltaïsche energieopwekkingsindustrie. De fabricagemethode van monokristallijn silicium is meestal om eerst polykristallijn silicium of amorf silicium te bereiden en vervolgens staafvormig monokristallijn silicium uit de smelt te laten groeien door middel van de Czochralski-methode of de smeltmethode van de suspensiezone. Polykristallijn silicium is een vorm van monokristallijn silicium. Wanneer gesmolten monokristallijn silicium wordt gestold onder onderkoelde omstandigheden, worden siliciumatomen gerangschikt in de vorm van diamantroosters om vele kristalkernen te vormen. Als deze kristalkernen uitgroeien tot kristalkorrels met verschillende oriëntaties, dan combineren deze korrels om te kristalliseren tot polysilicium

 

twee
Verwerkingsstroom van monokristallijn silicium en polykristallijn silicium

De verwerkingsstroom van monokristallijn silicium omvat voornamelijk snijden-afronden-vierkant-snijden-slijpen-snijden-afschuinen-slijpen-chemisch etsen-polijsten en andere stappen. Polysilicium heeft daarentegen niet de stappen van snijden en afronden en hoeft alleen in vierkanten en plakjes te worden gesneden nadat de staaf is bereid. Tijdens het hele proces van het bereiden van monokristallijn silicium en polykristallijn silicium van ingot tot chip, zijn diamantgereedschappen voor verschillende doeleinden nodig om deel te nemen aan de verwerking en is de verwerkingsnauwkeurigheid relatief hoog. De specifieke stappen en bijbehorende gereedschappen en indicatoren worden weergegeven in tabel 2. Uit tabel 2 blijkt dat bewerkingsgereedschappen op basis van monokristallijn silicium en polykristallijn silicium voornamelijk bestaan ​​uit diamantzaagbladen, bandzagen, diamantslijpschijven en diamantdraadzagen, enz. .

 

De samenstelling van saffier is Al203 en de Mohs-hardheid is 9, de tweede alleen voor de hardheid van diamant. In de hightechindustrie wordt het voornamelijk gebruikt als substraat voor LED-lichtgevende componenten. Saffier is hard en broos en duur. Het vereist meestal hoge precisie, snelle verwerkingsefficiëntie, laag materiaalverlies en een schone werkomgeving tijdens de verwerking. Diamant is het materiaal met de hoogste hardheid en de sterkste slijtvastheid in de natuur, en diamantgereedschappen zijn de beste keuze voor het bewerken van dit materiaal.

twee
Saffier verwerkingsproces

Van de saffierkristalstaaf tot de uiteindelijke saffierschijf van het substraat, het omvat voornamelijk de volgende stappen: groeiend kristal - trekstang - rollen - kristalstaaforiëntatie - snijden - slijpen - afschuinen - polijsten, elke stap is Het moet worden uitgerust met verschillende diamanten gereedschappen om te voltooien, de belangrijkste gereedschappen zijn boren, slijpstenen, draadzagen enzovoort.

Kristalgroei: gebruik een kristalgroeioven om grote en hoogwaardige eenkristallen saffierkristallen te laten groeien;

Trek de stang eruit: gebruik de saffierboor om de saffierkristallen staaf uit het saffierkristal te trekken;

Vatslijpen: gebruik een cilindrische slijper om de kristallen staaf te slijpen om een ​​nauwkeurige nauwkeurigheid van de buitencirkel te verkrijgen;

Oriëntatie: lokaliseer nauwkeurig de positie van de saffierkristalstaaf op de snijmachine, wat handig is voor nauwkeurige snijverwerking;

Snijden: de saffierstaaf in dunne wafels snijden met behulp van een diamantdraadzaag;

Slijpen: verwijder de door snijden veroorzaakte laag van de wafelsnijschade en verbeter de vlakheid van de wafel;

Afkanten: snij de rand van de wafel in een cirkelvormige boogvorm om de mechanische sterkte van de rand van het vel te verbeteren;

Polijsten: verbeter de ruwheid van de wafel zodat het oppervlak de precisie van epitaxiale wafelepitaxie kan bereiken.

(1) Diamant buitenste cirkelzaagblad

Het diamant buitenste cirkelzaagblad is een eerder snijgereedschap. De diameter van het gediamanteerde cirkelzaagblad aan de buitenomtrek is ongeveer 200 mm. Het wordt meestal gebruikt om monokristallijne ronde siliciumstaven te verwerken tot vierkante siliciumstaven. De verwerkte eenkristallijne siliciumstaven zijn symmetrisch Rechthoekig; Momenteel worden buitencirkelzaagbladen van diamant ook gebruikt voor het zagen van staven van saffierkristal, meestal warmgeperste gesinterde diamantzaagbladen met doorlopende rand. De voordelen zijn een eenvoudige structuur, gemakkelijke bediening en een goedkope mesprijs, maar de nadelen zijn een dik mes, brede kerf, groot materiaalverlies en slechte evenwijdigheid van het snijoppervlak.

(2) Diamant binnencirkelzaagblad

Het voordeel van het binnenste cirkelzaagblad met diamant is dat het een goede stijfheid heeft en erg dun kan worden gemaakt, tot {{0}}.1mm; de snijnauwkeurigheid is zeer hoog en het dikteverschil van een wafel met een diameter van 200 mm is slechts 0,01 mm; elk stuk kan radiaal worden aangepast en de snijdikte is flexibel instelbaar bij het verwerken van kleine batches en meerdere specificaties. Het nadeel is dat de schadelaag op het oppervlak van de plak groot is; de productiviteit is laag en er kan slechts één stuk per keer worden gesneden; alleen rechte lijnen kunnen worden gesneden en gebogen oppervlakken kunnen niet worden gesneden; wafels met een te grote diameter kunnen niet worden gesneden.

 

Twee
Uiterst nauwkeurige nestboor
Het verwerkingsobject van de nestboor is relatief waardevol hard en bros materiaal zoals saffier. Het wordt voornamelijk gebruikt voor de verwerking van horlogekasten, optisch glas en LED-substraten. De precisie-eisen van de boor zijn zeer hoog. Als we de 2-inch nesting-boor als voorbeeld nemen, kan de prijs van boren in Japan oplopen tot meer dan 2500 yuan, en de prijs van binnenlandse boren kan ook oplopen tot meer dan 800 yuan. Vergeleken met technische boorbits met dezelfde specificatie (ongeveer 100 yuan), hebben dergelijke producten een extreem hoge toegevoegde waarde en neemt de marktvraag jaar na jaar toe, dus het heeft een relatief breed toepassingsperspectief.

De fabricagetechnologie van nestboor omvat ultradunne ringvormige snijkopproductietechnologie, uiterst nauwkeurige lastechnologie en boorvolgslijptechnologie; onder hen heeft de kwaliteit van de ultradunne ringvormige snijkop een beslissende invloed op de uiteindelijke gebruiksprestaties van het product. Deze technologie omvat een reeks productieprocessen en bedrijfsnormen, zoals uniform mengen, fijne granulatie, gestandaardiseerd warmperssinteren en ontvormen. Uiterst nauwkeurige lastechnologie is een belangrijke stap om de concentriciteit en lassterkte van de boor te waarborgen, inclusief oppervlaktebehandeling, aanpassing van de concentriciteit van het lassen en gestandaardiseerd lassen. ; Het naslijpen van de boor kan de precisie van de boor verder verbeteren.

Drie
Diamant zaagblad

Een Japans bedrijf lanceerde in 2006 een diamantdraadzaagproduct en het wordt veel gebruikt in Japan en Taiwan. Tot nu toe zijn er grootschalige diamantdraadzaagbedrijven in China geweest, waaronder Changsha Daile en Nanjing Sanchao. Diamantdraadzagen worden ook veel gebruikt bij het kwadrateren en snijden van monokristallijn silicium, polykristallijn silicium en saffier, en de marktvraag is enorm.

Over het algemeen is de diameter van de diamantdraadzaag die wordt gebruikt voor het kwadrateren van kristalsilicium {{0}}.35mm, de draaddiameter die wordt gebruikt voor het snijden van kristalsilicium is 0.12mm, en de draaddiameter van de draadzaag die wordt gebruikt voor het snijden van saffier is over het algemeen 0.25 mm. Vergeleken met vrij schurend draadzaagsnijden, is de snij-efficiëntie van diamantdraadzaag aanzienlijk verbeterd, zoals weergegeven in tabel 4; qua prijs is de diamantdraadzaag veranderd van de oorspronkelijke 3 yuan / m naar de huidige 0,6 yuan per meter. Het bevordert ook enorm de mogelijkheid voor klanten om hoogwaardige producten tegen lage prijzen te gebruiken.

 

Met de toepassing en ontwikkeling van grote siliciumwafels en saffierwafels, zullen diamantdraadzagen een nieuwe generatie snijgereedschappen worden voor siliciumwafels en saffierwafels. Het snijden van grote silicium-/saffierstaven, materiaalbesparing, hoge voordelen, grote output en hoge efficiëntie, deze reeks onvergelijkbare voordelen zal zeer worden gewaardeerd door siliciumwafel- en saffierverwerkende bedrijven.

 

Vier
Diamant bandzaag

Diamantbandzaagbladen zijn over het algemeen gegalvaniseerde producten, geschikt voor het snijden van kristallen met een hoge hardheid, zoals monokristallijn silicium, polykristallijn silicium en saffier, evenals voor het snijden van harde en broze materialen zoals kristal, glas, jade, steenmozaïek, non-ferrometalen en magnetische materialen. De stalen riem is over het algemeen gemaakt van hoogwaardig roestvrij staal, naadloos lasproces, uitstekende lasprestaties, goede elasticiteit en taaiheid, hoge vermoeidheidsweerstand, hoge treksterkte, lange levensduur en nauwkeurige doorbuiging; de snijkant is gemaakt van hoogwaardige diamantdeeltjes, het gebruik van sterk slijtvast bimetaal is gelijkmatig en stevig ingelegd op de snijkant, die de kenmerken heeft van een lange levensduur, scherpte, glad snijoppervlak, hoog rendement en laag geluidsniveau . Over het algemeen is de breedte van het lintzaagblad 38 mm, de dikte 0 0,6 mm en de omtrek 3230 ~ 6100 mm, wat veel wordt gebruikt in grote fotovoltaïsche ondernemingen.

Vijf
Diamantslijpschijf met ultrafijne korrel

De verwerking van harde en broze materialen omvat ronde slijpstenen, platte slijpstenen, dunne slijpstenen en polijstschijven, enz., Die slijpstenen gebruiken om kristallen staven te verwerken. De deeltjesgrootte van de diamant varieert van 250# tot 8000#. Keramische basis, gebruikt bij het slijpen en polijsten van kristallijn silicium, saffier en andere harde en broze materialen, behoort tot de grootste productcategorie.

Het doel van het slijpen van siliciumwafels is het verwijderen van de zaagsporen en de oppervlaktebeschadigingslaag veroorzaakt door snijden en wielslijpen, het effectief verbeteren van kromtrekken, vlakheid en parallelliteit van siliciumwafels en het bereiken van een specificatie die kan worden behandeld door een polijstproces. Bij het slijpen van siliciumwafels is het belangrijk om de grootte en uniformiteit van scheuren te beheersen. Monokristallijn silicium is een hard en bros materiaal. Wanneer het wordt gemalen, heeft het schuurmiddel het effect van rollen en microsnijden. De beschadiging van het materiaal is voornamelijk micro-breking. Glanzend afgewerkt. Het slijpproces kan een verglaasd diamantslijpwiel gebruiken met een deeltjesgrootte van 350#, de ruwheid van het bewerkte oppervlak is ongeveer 0,5 μm en de diameter van het slijpwiel is meestal 200 mm ~ 350 mm.

Het doel van polijsten is om microdefecten op het oppervlak van monokristallijne siliciumwafels te verbeteren om een ​​wafeloppervlak te verkrijgen met een extreem hoge vlakheid en minimale oppervlakteruwheid, en vereist geen verslechterende laag en geen krassen op het oppervlak. Polijstmethode: de belangrijkste functie van ruw polijsten is het verwijderen van de beschadigde laag, de algemene verwijderingshoeveelheid is ongeveer 10 μm ~ 20 μm en een op hars gebaseerd slijpwiel met een deeltjesgrootte van 1000 # ~ 4000 # kan worden gebruikt; de belangrijkste functie van fijn polijsten is het verbeteren van de microruwheid van het oppervlak van het product. Over het algemeen is de verwijderingshoeveelheid minder dan 1 μm en kan een diamantslijpschijf met een deeltjesgrootte van 8000 # worden geselecteerd.

Zes
Diamant ultradunne sectie

Het ultradunne snijblad is een cirkelvormig object van dunne plaat bestaande uit diamant en bindmiddel, met een dikte tussen 0.015 en 0.5 mm. Het kan worden onderverdeeld in mesjes voor metaalbinding en mesjes voor harsbinding. Onder hen is de dikte van het mes voor het galvaniseren van metaalverbinding 0.015 mm en 0,1 mm, en de dikte van het mes voor warmpersen met metaalverbinding en het mes voor harsverbinding is 0,1 mm ~ 0,5 mm. Ultradunne doorslijpschijven worden veel gebruikt in de elektronische industrie om verschillende harde en broze materialen te snijden of te gleuven, zoals silicium, germanium, galliumfosfide, galliumarsenide, galliumarsenidefosfide, ferriet, lithiumniobaat, lithiumtantalaat, piëzo-elektrische keramiek, optische keramiek, glas, enz.; hebben de kenmerken van hoge snijprecisie, smalle kerf, lange levensduur, enz. Bij gebruik op speciale apparatuur kan het worden gebruikt met een enkel mes of met meerdere messen tegelijkertijd. Met de snelle ontwikkeling van de informatie-elektronica-industrie worden de snijvereisten voor micro-elektronische componenten en geïntegreerde schakelingen steeds hoger en neemt ook het snijvolume toe. Volgens informatie bereikt de jaarlijkse verkoop van ultradunne doorslijpschijven in de wereld meer dan 500 miljoen dollar. Momenteel wordt de markt voor dergelijke producten voornamelijk bezet door wereldleidende bedrijven zoals Japan en de Verenigde Staten. De messen die door deze bedrijven worden geproduceerd, hebben stabiele prestaties, volledige specificaties en een hoge snijnauwkeurigheid. de elektronica-industrie van mijn land gaat een periode van snelle ontwikkeling in en de vraag naar precisiesnijgereedschappen is ook een periode van snelle groei ingegaan. Vanwege de late start van de ontwikkeling van dit type product in China, zijn er echter nog steeds veel defecten in de prestaties, die niet kunnen voldoen aan de eisen van de snelle ontwikkeling van de binnenlandse markt. Het is noodzakelijk om elk jaar een groot aantal verschillende soorten ultradunne platen uit het buitenland te importeren. In China zijn er maar heel weinig bedrijven die dunne slijpstenen onderzoeken en produceren en de markt betreden, dus het onderzoek naar en de ontwikkeling van ultradunne snijwielen heeft een breed marktperspectief.

 

(2) Voor sommige diamantgereedschappen met hoge precisie, zoals ultradunne doorslijpschijven, diamantslijpschijven met ultrafijne korrel en precisieboren, is er nog steeds een kloof tussen binnenlandse producten en buitenlandse producten, wat is manifesteert zich in slechte of onstabiele prestaties. Grote en middelgrote ondernemingen zullen meer bereid zijn om dure buitenlandse producten te kopen om de productie stabiel te houden. Dit vormt ook een nieuwe uitdaging voor gereedschapsfabrikanten in het binnenland, namelijk om de prestaties van het product zoveel mogelijk te verbeteren en de productkwaliteit te behouden terwijl de nauwkeurigheid van het product voldoet aan de gebruikseisen.

prestatie stabiliteit.

(3) Binnenlandse producten moeten gericht zijn op hoogwaardige en nauwkeurige diamantgereedschappen. Tijdens het productieproces worden strikte productnormen en procesvoorschriften geformuleerd om de stabiliteit van de productprestaties te waarborgen; daarnaast uiterst nauwkeurige CNC-bewerkingsmachines, EDM, draadsnijden en andere apparatuur voor het achteraf bijsnijden en verbeteren van het product.