Eines de diamant per processar nous materials industrials

 

El silici és un material dur i trencadís amb una duresa Mohs de 6,5. Es pot convertir en silici policristalí i silici monocristal·lí segons l'aplicació. S'utilitza àmpliament en circuits integrats IC i també és el material més bàsic i crític en la indústria de generació d'energia fotovoltaica. El mètode de fabricació de silici monocristal·lí sol ser preparar primer silici policristalí o silici amorf, i després fer créixer silici monocristal·lí en forma de vareta a partir de la fusió mitjançant el mètode Czochralski o el mètode de fusió de la zona de suspensió. El silici policristalí és una forma de silici monocristal·lí. Quan el silici d'un sol cristall fos es solidifica en condicions de sobrerefrigeració, els àtoms de silici es disposen en forma de gelosies de diamant per formar molts nuclis de cristall. Si aquests nuclis de cristall creixen en grans de cristall amb orientacions diferents, aquests grans es combinen per cristal·litzar en polisilici.

 

dos
Flux de processament de silici monocristal·lí i silici policristalí

El flux de processament de silici monocristal·lí inclou principalment tall, arrodoniment, tall quadrat, mòlta, tall, xamfranat, mòlta, gravat químic, polit i altres passos. En canvi, el polisilici no té els passos de tall i arrodoniment, i només necessita tallar en quadrats i rodanxes després de preparar el lingot. Durant tot el procés de preparació de silici monocristal·lí i silici policristalí des del lingot fins al xip, es requereixen eines de diamant per a diferents finalitats per participar en el processament i la precisió del processament és relativament alta. Els passos específics i les eines i indicadors corresponents es mostren a la taula 2. A la taula 2 es pot veure que les eines de processament basades en silici monocristal·lí i silici policristalí inclouen principalment fulles de serra de diamant, serres de cinta, moles de diamant i serres de fil de diamant, etc. .

 

La composició del safir és Al203 i la seva duresa Mohs és de 9, només per darrere de la duresa del diamant. A la indústria d'alta tecnologia, s'utilitza principalment com a substrat dels components que emeten llum LED. El safir és dur i trencadís, i car. Normalment requereix alta precisió, eficiència de processament ràpida, baixa pèrdua de material i un entorn de treball net durant el processament. El diamant és el material amb la duresa més alta i la resistència al desgast més forta de la natura, i les eines de diamant són la millor opció per processar aquest material.

dos
Procés de processament de safir

Des del lingot de cristall de safir fins a la rodanxa de safir del substrat final, inclou principalment els passos següents: cristall de creixement - vareta d'estirament - rodament - orientació de vareta de cristall - tall - mòlta - xamfranat - polit, cada pas ha d'estar equipat amb diferents diamants. eines per completar, les eines principals són broques, moles, serres de filferro, etc.

Creixement de cristalls: utilitzeu un forn de creixement de cristalls per fer créixer cristalls de safir d'un sol cristall de gran mida i d'alta qualitat;

Traieu la vareta: utilitzeu el trepant de safir per treure la vareta de cristall de safir del cristall de safir;

Mòlta de barril: utilitzeu una mòlta cilíndrica per moldre la barra de cristall per obtenir una precisió precisa de la mida del cercle exterior;

Orientació: localitzeu amb precisió la posició de la vareta de cristall de safir a la talladora, que és convenient per a un processament de tall precís;

Tallar: tallar el lingot de safir en hòsties fines amb una serra de filferro de diamant;

Mòlta: elimineu la capa de dany de tall de l'hòstia causada pel tall i milloreu la planitud de l'hòstia;

Xamfranat: retalleu la vora de l'hòstia en forma d'arc circular per millorar la resistència mecànica de la vora de la làmina;

Polit: millora la rugositat de l'hòstia perquè la seva superfície pugui assolir la precisió de l'epitaxi de l'hòstia epitaxial.

(1) Fulla de serra circular exterior de diamant

La fulla de serra circular exterior de diamant és una eina de tall anterior. El diàmetre de la fulla de serra circular amb diamant a la circumferència exterior és d'uns 200 mm. S'utilitza principalment per processar barres rodones de silici d'un sol cristall en barres quadrades de silici. Les barres de silici d'un sol cristall processades són rectangulars simètriques; Actualment, les fulles de serra circular exteriors de diamant també s'utilitzen per tallar barres de cristall de safir, normalment fulles de serra de diamant de vora contínua sinteritzada premsada en calent. Els seus avantatges són una estructura senzilla, un funcionament fàcil i un preu barat de la fulla, però els seus desavantatges són la fulla gruixuda, el tall ample, la gran pèrdua de material i el mal paral·lelisme de la superfície de tall.

(2) Fulla de serra circular interior de diamant

L'avantatge de la fulla de serra circular interior de diamant és que té una bona rigidesa i es pot fer molt prima, arribant a {{0}},1 mm; la precisió de tall és molt alta i la diferència de gruix d'una hòstia de 200 mm de diàmetre és de només 0,01 mm; cada peça es pot ajustar radialment i el gruix de rodanxes. Té un ajustabilitat flexible quan es processen lots petits i múltiples especificacions. El desavantatge és que la capa de dany a la superfície de la llesca és gran; la productivitat és baixa, i només es pot tallar una peça alhora; només es poden tallar línies rectes i no es poden tallar superfícies corbes; les hòsties amb un diàmetre massa gran no es poden tallar.

 

Dos
Broca de nidificació d'alta precisió
L'objecte de processament de la broca de nidificació és de materials durs i trencadissos relativament valuosos com el safir. S'utilitza principalment per al processament de caixes de rellotges, vidre òptic i substrats LED. Els requisits de precisió de la broca són molt alts. Prenent com a exemple la broca de nidificació de 2-polzades, el preu de les broques al Japó pot arribar a més de 2.500 iuans i el preu de les broques nacionals també pot arribar als 800 iuans. En comparació amb les broques d'enginyeria de la mateixa especificació (uns 100 iuans), aquests productes tenen un valor afegit extremadament alt i la demanda del mercat augmenta any rere any, de manera que té una perspectiva d'aplicació relativament àmplia.

La tecnologia de fabricació del trepant de nidificació inclou tecnologia de fabricació de capçals de tall anulars ultra prims, tecnologia de soldadura d'alta precisió i tecnologia de rectificat de seguiment de broques; entre ells, la qualitat del capçal de tall anular ultra prim té un impacte decisiu en el rendiment d'ús final del producte. Aquesta tecnologia inclou una sèrie de processos de producció i estàndards operatius com ara la mescla uniforme, la granulació fina, la sinterització estandarditzada per premsa en calent i el desemmotllament. La tecnologia de soldadura d'alta precisió és un pas clau per garantir la concentricitat i la força de la soldadura de la broca, inclòs el tractament superficial, l'ajust de la concentricitat de la soldadura i la soldadura estandarditzada. ; La rectificació de seguiment de la broca pot millorar encara més la precisió de la broca.

Tres
Fulla de serra de diamant

Una empresa japonesa va llançar un producte de serra de fil de diamant el 2006, i s'ha utilitzat àmpliament al Japó i Taiwan. Fins ara, hi ha hagut empreses de serra de fil de diamant de producció a gran escala a la Xina, incloses Changsha Daile i Nanjing Sanchao. Les serres de fil de diamant també s'utilitzen àmpliament en l'quadrat i el tall de silici monocristal·lí, silici policristalí i safir, i la demanda del mercat és enorme.

En general, el diàmetre de la serra de filferro de diamant que s'utilitza per a l'quadrat de silici de cristall és de {{0}},35 mm, el diàmetre de filferro utilitzat per a tallar silici de cristall és de 0,12 mm i el diàmetre de filferro del La serra de filferro que s'utilitza per tallar el safir és generalment de 0,25 mm. En comparació amb el tall de serra de filferro abrasiu gratuït, l'eficiència de tall de la serra de filferro de diamant millora molt, tal com es mostra a la taula 4; Pel que fa al preu, la serra de filferro de diamant ha canviat dels 3 iuans inicials/m als 0,6 iuans actuals per metre, també promou molt l'oportunitat que els clients utilitzin productes d'alta qualitat a preus baixos.

 

Amb l'aplicació i el desenvolupament de hòsties de silici de gran mida i hòsties de safir, les serres de filferro de diamant es convertiran en una nova generació d'eines de tall per a hòsties de silici i hòsties de safir. Tallar lingots de silici/safir de gran mida, estalviar materials, avantatges elevats, gran producció i alta eficiència, aquesta sèrie d'avantatges incomparables serà molt valorada per les empreses de processament d'hòsties de silici i safir.

 

Quatre
Serra de cinta de diamants

Les fulles de serra de cinta de diamant són generalment productes galvanitzats, adequats per tallar cristalls d'alta duresa com ara silici monocristal·lí, silici policristalí i safir, així com per tallar materials durs i trencadissos com ara cristall, vidre, jade, mosaic de pedra, metalls no ferrosos. i materials magnètics. El cinturó d'acer està fet generalment d'acer inoxidable d'alta qualitat, procés de soldadura sense costures, excel·lent rendiment de soldadura, bona elasticitat i duresa, alta resistència a la fatiga, alta resistència a la tracció, llarga vida útil i deflexió precisa; la vora de tall està feta de partícules de diamant d'alta qualitat, l'ús de bimetal resistent al desgast s'incrusta de manera uniforme i ferma a la vora de tall, que té les característiques de llarga vida útil, nitidesa, superfície de tall llisa, alta eficiència i baix soroll. . En general, l'amplada de la fulla de serra de cinta és de 38 mm, el gruix és de 0, 6 mm i la circumferència és de 3230 ~ 6100 mm, que s'utilitza àmpliament a les principals empreses fotovoltaiques.

Cinc
Muela de diamant de gra ultra fi

El processament de materials durs i trencadissos inclou moles rodones, moles planes, moles d'aprimament i moles de poliment, etc., que utilitzen moles per processar barres de cristall. La mida de les partícules de diamant oscil·la entre 250 # i 8000 #. La base ceràmica, utilitzada en la mòlta i el poliment de silici cristal·lí, safir i altres materials durs i trencadissos, pertany a la categoria de productes més gran.

El propòsit de la mòlta d'hòsties de silici és eliminar les marques de serra i la capa de danys superficials causats pel tall i la mòlta de rodes, millorar eficaçment la deformació, la planitud i el paral·lelisme de les hòsties de silici i assolir una especificació que es pot manejar mitjançant un procés de polit. Quan tritureu hòsties de silici, és important controlar la mida i la uniformitat de les esquerdes. El silici monocristal·lí és un material dur i trencadís. Quan està mòlt, l'abrasiu té l'efecte de rodar i de micro-tallar. El dany del material és principalment micro-ruptura. Acabat brillant. El procés de mòlta pot utilitzar una mola de diamant vitrificat amb una mida de partícula de 35 0 #, la rugositat de la superfície processada és d'uns 0,5 μm i el diàmetre de la mola sol ser de 200 mm ~ 350 mm.

L'objectiu del polit és millorar els micro-defectes a la superfície de les hòsties de silici monocristal per obtenir una superfície de l'hòstia amb una planitud extremadament alta i una rugositat superficial mínima, i que no requereix cap deteriorament ni rascades a la superfície. Mètode de poliment: la funció principal del polit en brut és eliminar la capa danyada, la quantitat d'eliminació general és d'uns 10 μm ~ 20 μm i es pot utilitzar una mola a base de resina amb una mida de partícula de 1000 # ~ 4000 #; La funció principal del polit fi és millorar la micro-rugositat de la superfície del producte, generalment, la quantitat d'eliminació és inferior a 1 μm i es pot seleccionar una mola de diamant amb una mida de partícula de 8000 #.

Sis
Secció ultrafina de diamants

La fulla de tall ultrafina és un objecte circular de làmina fina compost de diamant i aglutinant, amb un gruix entre 0.015 i 0,5 mm. Es pot dividir en fulles d'enllaç metàl·lic i fulles d'enllaç de resina. Entre ells, el gruix de la fulla de galvanoplastia d'enllaç metàl·lic és 0.015 mm i 0, 1 mm, i el gruix de la fulla de premsat en calent d'enllaç metàl·lic i la fulla d'enllaç de resina és de 0,1 mm ~ 0,5 mm. Els discos de tall ultra prims s'utilitzen àmpliament a la indústria electrònica per tallar o ranurar diversos materials durs i trencadissos, com ara silici, germani, fosfur de gal·li, arsenur de gal·li, fosfur d'arsenur de gal·li, ferrita, niòbat de liti, tantalat de liti, ceràmica piezoelèctrica, òptica. ceràmica, vidre, etc.; tenen les característiques d'alta precisió de tall, tall estret, llarga vida útil, etc. Quan s'utilitza en equips especials, es pot utilitzar amb un sol ganivet o amb múltiples ganivets alhora. Amb el ràpid desenvolupament de la indústria de l'electrònica de la informació, els requisits de tall per als components microelectrònics i els circuits integrats són cada cop més alts, i el volum de tall també augmenta. Segons la informació, les vendes anuals de discos de tall ultra prims al món arriben a més de 500 milions de dòlars EUA. Actualment, el mercat d'aquests productes està ocupat principalment per empreses líders mundials com el Japó i els Estats Units. Els ganivets produïts per aquestes empreses tenen un rendiment estable, especificacions completes i una alta precisió de tall. La indústria electrònica del meu país està entrant en un període de ràpid desenvolupament i la demanda d'eines de tall de precisió també ha entrat en un període de ràpid creixement. Tanmateix, a causa de l'inici tardà del desenvolupament d'aquest tipus de producte a la Xina, encara hi ha molts defectes en el seu rendiment, que no poden satisfer els requisits del ràpid desenvolupament del mercat nacional. Cal importar un gran nombre de diversos tipus de làmines ultra primes de l'estranger cada any. A la Xina, hi ha molt poques empreses que investiguen i fabriquen moles fines i entren al mercat, de manera que la investigació i desenvolupament de moles de tall ultrafines té una àmplia perspectiva de mercat.

 

(2) Per a algunes eines de diamant de precisió d'alta precisió, com ara discos de tall ultra prims, moles de diamant de gra ultra fi i broques d'alta precisió, encara hi ha una bretxa entre els productes nacionals i els productes estrangers, que és es manifesta en un rendiment baix o inestable. Les empreses grans i mitjanes estaran més disposades a comprar productes estrangers cars per mantenir l'estabilitat de la producció. Això també suposa un nou repte per als fabricants nacionals d'eines relacionades, és a dir, millorar el rendiment del producte tant com sigui possible i mantenir la qualitat del producte mentre la precisió del producte compleix els requisits d'ús.

estabilitat de rendiment.

(3) Els productes nacionals han d'apuntar a la direcció de les eines de diamant de gamma alta i de precisió. Durant el procés de producció, es formulen estrictes normes de producte i regulacions de procés per garantir l'estabilitat del rendiment del producte; a més, màquines-eina CNC d'alta precisió, electroerosió, tall de filferro i altres equips per al posterior retall i millora del producte.