硅碳棒的制造及其磨損分析
此外,也有研究關(guān)注鋸切通道內(nèi)的溫度上升及其對(duì)硅碳棒漿料茹度和環(huán)境的影響。通過模擬和實(shí)驗(yàn)研究了硅片硅碳棒漿料鋸切過程中的傳熱機(jī)制。研究結(jié)果表明,切削區(qū)主要的熱量來源是茹性的耗散。因?yàn)闊崃康漠a(chǎn)生很大程度上取決于硅碳棒漿料中的剪切速率,而硅碳棒漿料中的剪切速率受線速度的控制。受線速度影響的切削區(qū)的磨削過程造成了硅碳棒漿料的茹度耗散。因此,黍占度耗散是主要的加熱源。鋸縫的溫度從進(jìn)口側(cè)的30℃上升到出口側(cè)的65 ℃,同時(shí)硅碳棒漿料沿鋸切通道茹度降低4倍,因而硅碳棒漿料沿鋸切通道攜帶磨粒的效率降低。廢棄的漿液中含有去除的襯底顆粒和磨粒,可能會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境問題。同時(shí),由于成本較高,需要對(duì)磨粒和襯底材料進(jìn)行回收利用。為了回收利用,人們提出了各種各樣的方法來分離料渣和磨粒,例如高溫處理法、過濾法、電場(chǎng)分離法和離心分離法等。
硅碳棒一般采用電鍍或樹脂粘接工藝制造。電鍍結(jié)合強(qiáng)度高,樹脂結(jié)合成本低。為了提高樹脂粘接金剛線的斷裂強(qiáng)度和刀具耐磨性,可在粘接過程中加人金屬粉末。電鍍工藝中,陰極附近局部金屬離子濃度下降,導(dǎo)致電鍍效率無法進(jìn)一步提高。在電鍍液中使用旋轉(zhuǎn)電刷來防止離子濃度下降,生產(chǎn)效率可提高30倍以上,同時(shí)提高了金剛線的耐磨性。
硅碳棒的設(shè)計(jì)包括線鋸尺寸及磨粒的形狀、大小和分布,這些參數(shù)與整體鋸切性能密切相關(guān)。雖然金剛石磨粒分布稀疏會(huì)限制材料去除速率和加工效率,但為了順利清除鋸屑,需要適當(dāng)增加金剛石磨粒之間的空隙。圖8(a)展示了MRR與磨粒分布的關(guān)系,其中a、為磨粒夾角。在不同的條件下,材料的去除模式可以在拉伸(韌性)狀態(tài)和脆性斷裂之間轉(zhuǎn)換。一旦載荷超過臨界載荷條件發(fā)生脆性斷裂,材料去除速率顯著增加。圖8(b)一(e)揭示了磨粒形狀對(duì)硅切割模式轉(zhuǎn)變的影響,為線材設(shè)計(jì)提供了指導(dǎo):鋒利的銳磨粒應(yīng)該使用在大量去除材料的位置,因?yàn)榇嘈詳嗔褧?huì)導(dǎo)致高的材料去除速率,而鈍/圓形粗磨粒應(yīng)該應(yīng)用于晶圓表面的加工,因?yàn)檠有匀コ郎p少了微裂紋的產(chǎn)生,可以獲得更高的晶片強(qiáng)度。zsrider.com
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