切割系统阐述:
1、单晶硅棒的安装:将经过截断开方滚圆的单晶硅棒,同感玻璃用环氧树脂粘贴在不锈钢工件上,利用小车,放置在切割机相应区域。
2、多线切割能一次切割多个单晶硅棒(多锭切割),如图2-2,3-3.我们将钢线放置在放线轮和受线轮之间,通过一定缠绕方式形成相互平衡的网状加工部分,加工过程中,钢线做高速运动,放线轮和收线轮分别完成切割工作中放线和收线工作,张紧轮控制机器张紧力。切割液喷嘴装在单晶硅棒料两侧,单晶硅棒垂直于钢线进给运动方向,切割液喷嘴喷出研磨液,高速运动的钢线带动有磨粒的研磨液注射到加工区域,实现棒料的自动化切割。
3、钢线。直径一般为180um顺序来回缠绕在四个导线轮上,钢线张力设为20-30N左右,在闭环反馈控制下保持不变,放线轮放出新的钢线,收线轮收集已用过的钢线,钢线伸展开来有数百千米,主传电机带动导线轮旋转,导轮带动切割线高速走动,线速在10-20ms。
4、导向轮。处于四个角的导线轮,经过开凿工艺处理。在轮体上刻有和导线直径相适宜的500-700高线槽。
5、切割液。单晶硅棒两侧的切割液喷嘴将砂浆切屑液喷在钢丝网上,导线轮的旋转驱动钢线网,将砂浆带到单晶硅棒里,进行研磨切割,砂浆不仅是研磨剂,还能带走切割过程摩擦带走的容量,切割液的主要作用是使混有sic的砂浆保持良好的流动性,均匀稳定的分散sic颗粒,在钢线做高速运动的时候能保持均匀稳定地分散硅料表面,同时带走容量和杂质颗粒,保证切割出来的质量,砂浆的主要成分是sic和PFG聚乙二醇,sic颗粒的直径分布在5-30um,价格占有整个切割成本25%-40%。
五、多线切割工艺的主要参数
1、共用六项:切割液的粘度,碳化硅的粒度和颗粒形状,砂浆的流量,张力和工件的进给速度。
2、切割液粘度。在整个切割过程中,碳化硅微粉悬浮在切割液上,切割液的粘度是碳化硅悬浮的保证,不同的切割机器对粘度的要求不同,只有符合切割机切割标准粘度,才能在切割过程中,保持碳化硅颗粒微粉均匀的悬浮分布,以及砂浆稳定通过管道进入切割区。切割液与碳化硅微粉的匹配要达到机戒要求,以便提高成品率和效率。一般ntc要求250。
3、砂浆的流量。由砂浆泵将砂浆从料箱中打到喷嘴,再有喷嘴喷到钢线上,如果流量跟不上就会导致切割能力严重下降,导致断线,机器报警,线痕片。
4、钢线的张力。是硅片切割过程中核心要素之一,张力控制不好,是产生线痕片,崩边,短线。
张力过大,悬浮在钢线上的碳化硅就很难进入切割区,切割效率降低,出现线痕片,断线几率增加
张力过小,会导致钢线弯曲度增值,钢线带沙能力下降,导致切割能力下降,出现线痕片。
5、钢线的走线速度,切割机可以根据用户要求进行设置单向后双线走向,两种情况对走线的速度要求不同。单线走向时,钢线始终保持一个速度运行,这样相对比较容易控制,现在单线越来越少,MB,HCTZ机器中还有应用。
双线走向,钢线速度开始有一个零点沿一个方向用2-3s的时间加速的规定速度,运行一段时间,再沿原方向慢慢降低的零点,在零点停顿2-3s后再次慢慢反向加速到规定速度,再沿反方向慢慢低到零点,往返周期性进行硅片切割,在双线切割过程中,切割机的切割能力在一定的范围内,随着钢线速度的提高而提高,不能低于或高于砂浆的切割能力,低于砂浆切割能力就会出现断线,线痕片。高于其切割能力,就会导致砂浆流量跟不上,出现线痕片,厚薄片。
6、工件的进给速度。它与钢线速度,砂浆的切割能力有关,以及工件形状在不同位置有关。工件的进给速度是最没有定量的一个物理量,控制不好易造成质量和成品率下降。