Unelte diamantate pentru prelucrarea noilor materiale industriale

 

Siliciul este un material dur și fragil cu o duritate Mohs de 6,5. Poate fi transformat în siliciu policristalin și siliciu monocristalin în funcție de aplicație. Este utilizat pe scară largă în circuitele integrate IC și este, de asemenea, cel mai elementar și critic material în industria de generare a energiei fotovoltaice. Metoda de fabricație a siliciului monocristalin este, de obicei, de a prepara mai întâi siliciul policristalin sau siliciul amorf, apoi crește siliciul monocristalin în formă de tijă din topitură prin metoda Czochralski sau metoda de topire a zonei de suspensie. Siliciul policristalin este o formă de siliciu monocristalin. Când siliciul monocristal topit este solidificat în condiții de suprarăcire, atomii de siliciu sunt aranjați sub formă de rețele de diamant pentru a forma multe nuclee de cristal. Dacă acești nuclei de cristal cresc în granule de cristal cu orientări diferite, atunci Aceste boabe se combină pentru a cristaliza în polisiliciu

 

Două
Fluxul de procesare a siliciului monocristalin și a siliciului policristalin

Fluxul de procesare a siliciului monocristalin include în principal tăiere-rotunjire-pătrat-tăiere-slefuire-feliere-teșire-slefuire-gravare chimică-lustruire și alte etape. În schimb, polisiliciul nu are etapele de tăiere și rotunjire și trebuie doar tăiat în pătrate și felii după ce lingoul este pregătit. Pe parcursul întregului proces de preparare a siliciului monocristalin și a siliciului policristalin de la lingot la cip, instrumentele diamantate pentru diferite scopuri sunt necesare pentru a participa la procesare, iar precizia procesării este relativ mare. Pașii specifici și instrumentele și indicatorii corespunzători sunt prezentate în Tabelul 2. Se poate observa din Tabelul 2 că instrumentele de prelucrare pe bază de siliciu monocristalin și siliciu policristalin includ în principal pânze de ferăstrău diamantat, ferăstrău cu bandă, roți de șlefuit diamantat și ferăstrău cu sârmă diamantată etc. .

 

Compoziția safirului este Al203, iar duritatea lui Mohs este de 9, a doua după duritatea diamantului. În industria de înaltă tehnologie, este folosit în principal ca substrat al componentelor LED care emit lumină. Safirul este dur și fragil și scump. De obicei, necesită precizie ridicată, eficiență rapidă a procesării, pierderi reduse de material și un mediu de lucru curat în timpul procesării. Diamantul este materialul cu cea mai mare duritate și cea mai puternică rezistență la uzură din natură, iar sculele diamantate sunt cea mai bună alegere pentru prelucrarea acestui material.

Două
Procesul de prelucrare a safirului

De la lingoul de cristal de safir până la felia finală de safir de substrat, acesta include în principal următorii pași: creșterea cristalului - tija de tragere - rulare - orientarea tijei de cristal - tăiere - șlefuire - teșire - lustruire, fiecare pas este Trebuie echipat cu diamante diferite. instrumente pentru a finaliza, instrumentele principale sunt burghie, roți de șlefuit, ferăstrău cu sârmă și așa mai departe.

Creșterea cristalelor: utilizați un cuptor de creștere a cristalelor pentru a crește cristale de safir cu un singur cristal de dimensiuni mari și de înaltă calitate;

Scoateți tija: utilizați burghiul de safir pentru a scoate tija de cristal de safir din cristalul de safir;

Măcinarea butoiului: Folosiți o râșniță cilindrică pentru a măcina bara de cristal pentru a obține o precizie precisă a dimensiunii cercului exterior;

Orientare: localizați cu precizie poziția tijei de cristal de safir pe dispozitivul de feliere, ceea ce este convenabil pentru prelucrarea precisă a felierei;

Tăiere: Tăierea lingoului de safir în napolitane subțiri folosind un ferăstrău cu sârmă de diamant;

Măcinare: îndepărtați stratul de deteriorare a tăierii napolitanelor cauzat de feliere și îmbunătățiți planeitatea napolitanei;

Teșire: tăiați marginea plachetei într-o formă de arc circular pentru a îmbunătăți rezistența mecanică a marginii foii;

Lustruire: Îmbunătățiți rugozitatea plachetei, astfel încât suprafața acesteia să poată atinge precizia epitaxiei napolitane epitaxiale.

(1) Pânză de ferăstrău circular exterioară de diamant

Pânza de ferăstrău circular exterioară cu diamant este o unealtă de tăiere anterioară. Diametrul pânzei de ferăstrău circular placat cu diamant pe circumferința exterioară este de aproximativ 200 mm. Este folosit mai ales pentru a procesa tije rotunde din silicon monocristal în tije pătrate din silicon. Tijele de siliciu monocristal prelucrate sunt dreptunghiulare simetrice; În prezent, pânzele de ferăstrău circular exterior cu diamant sunt folosite și pentru tăierea tijelor de cristal de safir, de obicei pânze de ferăstrău cu margine continuă sinterizată presată la cald. Avantajele sale sunt structura simplă, operarea ușoară și prețul ieftin al lamei, dar dezavantajele sale sunt lama groasă, tăietura largă, pierderea mare de material și paralelismul slab al suprafeței de tăiere.

(2) Pânză de ferăstrău circular interioară de diamant

Avantajul pânzei de ferăstrău circular interior cu diamant este că are o rigiditate bună și poate fi realizată foarte subțire, ajungând la {{0}},1mm; precizia de feliere este foarte mare, iar diferența de grosime a unei napolitane cu diametrul de 200 mm este de numai 0,01 mm; fiecare piesă poate fi reglată radial și grosimea feliată. Are o ajustabilitate flexibilă atunci când procesează loturi mici și specificații multiple. Dezavantajul este că stratul de deteriorare de pe suprafața feliei este mare; productivitatea este scăzută și o singură bucată poate fi tăiată la un moment dat; pot fi tăiate numai linii drepte, iar suprafețele curbe nu pot fi tăiate; napolitanele cu diametru prea mare nu pot fi tăiate.

 

Două
Burghiu de înaltă precizie
Obiectul de prelucrare al burghiului de cuib este materiale relativ valoroase dure și casante, cum ar fi safirul. Este utilizat în principal pentru prelucrarea carcaselor de ceasuri, a sticlei optice și a substraturilor LED. Cerințele de precizie ale burghiului sunt foarte mari. Luând ca exemplu burghia de foraj de 2-inch, prețul burghiilor în Japonia poate ajunge la peste 2.500 de yuani, iar prețul burghiilor autohtone poate ajunge și la peste 800 de yuani. În comparație cu burghie de inginerie cu aceeași specificație (aproximativ 100 de yuani), astfel de produse au o valoare adăugată extrem de mare, iar cererea pieței crește de la an la an, deci are o perspectivă de aplicare relativ largă.

Tehnologia de fabricație a burghiului include tehnologia de fabricație a capului de tăiere inelar ultra-subțire, tehnologia de sudură de înaltă precizie și tehnologia de șlefuire ulterioară a burghiului; printre acestea, calitatea capului de tăiere inelar ultra-subțire are un impact decisiv asupra performanței de utilizare finală a produsului. Această tehnologie include o serie de procese de producție și standarde de operare, cum ar fi amestecarea uniformă, granularea fină, sinterizarea standardizată prin presare la cald și deformarea. Tehnologia de sudare de înaltă precizie este un pas cheie pentru a asigura concentricitatea și rezistența de sudare a burghiului, inclusiv tratamentul suprafeței, reglarea concentricității sudurii și sudarea standardizată. ; Slefuirea ulterioară a burghiului poate îmbunătăți și mai mult precizia burghiului.

Trei
Pânză de ferăstrău cu diamant

O companie japoneză a lansat un produs de ferăstrău cu sârmă diamantată în 2006 și a fost utilizat pe scară largă în Japonia și Taiwan. Până acum, au existat companii de producție pe scară largă de ferăstrău diamantat în China, inclusiv Changsha Daile și Nanjing Sanchao. Ferăstrăile cu sârmă diamantată sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă în pătrarea și felierea siliciului monocristalin, siliciului policristalin și a safirului, iar cererea de pe piață este uriașă.

În general, diametrul ferăstrăului cu sârmă de diamant folosit pentru pătrarea cristalului de siliciu este de {{0}},35 mm, diametrul de sârmă utilizat pentru felierea de siliciu de cristal este de 0,12 mm, iar diametrul de sârmă al ferăstrăul cu sârmă folosit pentru felierea safirului este în general de 0.25 mm. În comparație cu tăierea cu ferăstrău cu sârmă abrazivă gratuită, eficiența de tăiere a ferăstrăului cu sârmă diamantată este mult îmbunătățită, așa cum se arată în Tabelul 4; În ceea ce privește prețul, ferăstrăul cu sârmă diamantată s-a schimbat de la 3 yuani inițiali/m la actualul 0,6 yuani pe metru. De asemenea, promovează foarte mult oportunitatea clienților de a folosi produse de înaltă calitate la prețuri mici.

 

Odată cu aplicarea și dezvoltarea plachetelor de siliciu de dimensiuni mari și a napolitanelor de safir, ferăstrăile cu sârmă diamantată vor deveni o nouă generație de instrumente de tăiere pentru napolitanele de siliciu și napolitanele de safir. Tăierea lingourilor de siliciu/safir de dimensiuni mari, economisirea materialelor, beneficii mari, producție mare și eficiență ridicată, această serie de avantaje incomparabile va fi foarte apreciată de întreprinderile de prelucrare a plachetelor de siliciu și a safirului.

 

Patru
Fierăstrău cu bandă de diamant

Pânzele de ferăstrău cu bandă de diamant sunt în general produse galvanizate, potrivite pentru tăierea cristalelor de duritate mare, cum ar fi siliciul monocristalin, siliciul policristalin și safir, precum și pentru tăierea materialelor dure și fragile, cum ar fi cristalul, sticlă, jad, mozaic de piatră, metale neferoase. , și materiale magnetice. Cureaua de oțel este în general realizată din oțel inoxidabil de înaltă calitate, proces de sudare fără sudură, performanță excelentă de sudare, elasticitate și duritate bună, rezistență ridicată la oboseală, rezistență ridicată la tracțiune, durată lungă de viață și deformare precisă; marginea de tăiere este făcută din particule de diamant de înaltă calitate, utilizarea bimetalului puternic rezistent la uzură este uniform și ferm încrustată pe muchia de tăiere, care are caracteristicile de durată lungă de viață, claritate, suprafață de tăiere netedă, eficiență ridicată și zgomot redus. . În general, lățimea pânzei de ferăstrău cu bandă este de 38 mm, grosimea este de 0.6 mm și circumferința este de 3230 ~ 6100 mm, care este utilizat pe scară largă în marile întreprinderi fotovoltaice.

Cinci
Disc de șlefuit diamantat cu granulație ultrafină

Prelucrarea materialelor dure și casante include roți de șlefuit rotunde, roți de șlefuit plate, roți de șlefuit de subțiere și roți de lustruit, etc., care folosesc roți de șlefuit pentru a prelucra tije de cristal. Dimensiunea particulelor de diamant variază de la 250# la 8000#. Baza ceramică, utilizată la șlefuirea și lustruirea siliciului cristalin, a safirului și a altor materiale dure și casante, aparține celei mai mari categorii de produse.

Scopul șlefuirii plachetelor de siliciu este de a îndepărta urmele de ferăstrău și stratul de deteriorare a suprafeței cauzate de feliere și șlefuire pe roți, de a îmbunătăți efectiv deformarea, planeitatea și paralelismul plachetelor de siliciu și de a ajunge la o specificație care poate fi gestionată printr-un proces de lustruire. Când măcinați plachetele de siliciu, este important să controlați dimensiunea și uniformitatea fisurilor. Siliciul monocristalin este un material dur și fragil. Când este măcinat, abrazivul are efect de rulare și micro-tăiere. Deteriorarea materialului este în principal micro-ruperea. Finisaj lucios. Procesul de șlefuire poate folosi discul de șlefuit cu diamant vitrificat cu o dimensiune a particulelor de 350#, rugozitatea suprafeței prelucrate este de aproximativ 0,5 μm, iar diametrul discului de șlefuit este de obicei de 200 mm ~ 350 mm.

Scopul lustruirii este de a îmbunătăți micro-defectele de pe suprafața plachetelor de siliciu monocristal pentru a obține o suprafață a plachetei cu planeitate extrem de mare și rugozitate minimă a suprafeței și nu necesită un strat deteriorat și fără zgârieturi pe suprafață. Metoda de lustruire: funcția principală a lustruirii brute este de a îndepărta stratul deteriorat, cantitatea generală de îndepărtare este de aproximativ 10μm~20μm și poate fi utilizată o roată de șlefuit pe bază de rășină cu o dimensiune a particulelor de 1000#~4000#; Funcția principală a lustruirii fine este de a îmbunătăți micro-rugozitatea suprafeței produsului, în general, cantitatea de îndepărtare este mai mică de 1 μm și poate fi selectată o roată de șlefuit cu diamant cu o dimensiune a particulei de 8000 #.

Şase
Secțiune ultrasubțire de diamant

Lama de tăiere ultra-subțire este un obiect de foaie subțire circulară compus din diamant și liant, cu o grosime cuprinsă între 0.015 și 0,5 mm. Poate fi împărțit în lame de legătură metalice și lame de legătură cu rășină. Printre acestea, grosimea lamei de galvanizare a legăturii metalice este de 0.015 mm și 0.1 mm, iar grosimea lamei de presare la cald a legăturilor metalice și a lamei de legătură cu rășină este de 0,1 mm ~ 0,5 mm. Discurile de tăiere ultra-subțiri sunt utilizate pe scară largă în industria electronică pentru a tăia sau a tăia diferite materiale dure și casante, cum ar fi siliciu, germaniu, fosfură de galiu, arseniură de galiu, fosfură de arseniură de galiu, ferită, niobat de litiu, tantalat de litiu, ceramică piezoelectrică, optică. ceramică, sticlă etc.; au caracteristicile de înaltă precizie de tăiere, tăietură îngustă, durată lungă de viață etc. Când este utilizat pe echipamente speciale, poate fi folosit cu un singur cuțit sau cu mai multe cuțite în același timp. Odată cu dezvoltarea rapidă a industriei electronice informaționale, cerințele de tăiere pentru componentele microelectronice și circuitele integrate sunt din ce în ce mai mari, iar volumul de tăiere crește, de asemenea. Potrivit informațiilor, vânzările anuale de discuri de tăiere ultra-subțiri în lume ajung la peste 500 de milioane de dolari SUA. În prezent, piața pentru astfel de produse este ocupată în principal de companii lideri la nivel mondial, precum Japonia și Statele Unite. Cuțitele produse de aceste companii au performanțe stabile, specificații complete și precizie ridicată de tăiere. industria electronică a țării mele intră într-o perioadă de dezvoltare rapidă, iar cererea de scule de tăiere de precizie a intrat, de asemenea, într-o perioadă de creștere rapidă. Cu toate acestea, din cauza începerii tardive a dezvoltării acestui tip de produs în China, există încă multe defecte în performanța acestuia, care nu pot îndeplini cerințele dezvoltării rapide a pieței interne. Este necesar să importați un număr mare de diferite tipuri de foi ultra-subțiri din străinătate în fiecare an. În China, există foarte puține companii care cercetează și produc roți de șlefuit subțiri și intră pe piață, astfel încât cercetarea și dezvoltarea roților de tăiere ultrasubțiri are o perspectivă largă de piață.

 

(2) Pentru unele unelte diamantate de înaltă precizie, cum ar fi discurile de tăiere ultra-subțiri, roțile de șlefuit cu diamante cu granulație ultrafină și burghiele de înaltă precizie, există încă un decalaj între produsele interne și produsele străine, care este manifestată în performanțe slabe sau instabile. Întreprinderile mari și mijlocii vor fi mai dispuse să cumpere produse străine scumpe pentru a menține stabilitatea producției. Acest lucru reprezintă, de asemenea, o nouă provocare pentru producătorii autohtoni de scule, adică să îmbunătățească performanța produsului cât mai mult posibil și să mențină calitatea produsului în timp ce acuratețea produsului îndeplinește cerințele de utilizare.

stabilitatea performantei.

(3) Produsele autohtone trebuie să vizeze direcția sculelor diamantate de înaltă calitate și de precizie. În timpul procesului de producție, sunt formulate standarde stricte de produs și reglementări de proces pentru a asigura stabilitatea performanței produsului; în plus, mașini-unelte CNC de înaltă precizie, EDM, tăiere cu sârmă și alte echipamente pentru tăierea și îmbunătățirea ulterioară a produsului.