金刚石线锯切割单晶硅表面缺陷与锯丝磨损分析

采用电镀金刚石线锯对单晶硅进行了锯切实验,使用扫描电子显微镜对单晶硅锯切的表面缺陷与锯丝失效机理进行了研究,分析了走丝速度和工件进给速度对锯切单晶硅表面缺陷特征的影响.分析发现:线锯锯切的硅片表面缺陷主要有较长较深的沟槽、较浅的断续划痕、材料脆性去除留下的表面破碎及个别较大较深的凹坑.走丝速度增大,工件进给速度降低,锯...     

金刚石线锯切割多晶硅表面形貌特征分析

采用自制的实验设备研究电镀金刚石线锯对硬脆材料多晶硅的锯切实验,使用日本VHX-1000C型超景深三维显微系统对多晶硅切片的表面形貌特征进行研究,分析了工件进给速度和预平衡力大小以及是否施加超声对锯切表面粗糙度的影响。研究结果表明:多晶硅切片表面主要由较长较深沟槽、较浅划痕、大量表面破碎及少量较大较深的凹坑构成。另外,随着工件进给速度的增大,硅片的表面粗糙度值变大;而预平衡力加大会使硅片表面粗糙度值变小;施加超声振动可以明显提高加工效率、减小硅片表面粗糙度值。     

电镀金刚石线锯使用性能的试验研究

为评价电镀金刚石线锯的使用性能,搭建恒力进给式金刚石线锯性能评价试验机,对编号为Ⅰ、Ⅱ的2种基体直径相同的电镀金刚石线锯进行单晶硅切片试验,记录切片时间,计算锯切效率,利用粗糙度仪、光学显微镜、扫描电子显微镜分别测量硅片表面粗糙度、锯缝宽度及锯丝表面磨粒脱落率。试验结果表明:金刚石线锯性能评价试验机能够定量评价电镀金刚石线锯的使用性能;Ⅰ号线锯的锯切效率比Ⅱ号线锯的高13.6%;用Ⅱ号线锯切片得到的硅片走丝方向、进给方向的表面粗糙度分别比用Ⅰ号线锯的小17.5%、10.8%;Ⅰ号线锯的锯缝宽度比Ⅱ号线锯的小3.8%;Ⅱ号线锯的使用寿命比Ⅰ号线锯的长;Ⅰ号线锯的磨粒脱落率是Ⅱ号线锯的2.1倍。      

环形电镀金刚石线锯研究

环形电镀金刚石线锯是将金刚石磨粒固着于环形钢丝基体上的一种切割工具。使用自制的环形电镀金刚石线锯进行多晶硅的切割试验,阐述了钢丝基体材料的选择,焊接方法,环形电镀金刚石线锯的制作工艺。采用切割工艺参数为:锯丝线速度20～40 m/s,工件进给速度2～10 mm/min,锯丝张紧力60～100 N。试验表明:硅片表面平整光滑,表面粗糙度Ra达到0.328～0.562μm,体现出环形金刚石线锯切割的良好特性。     

固结磨料金刚石锯丝制造技术

随着晶体尺寸的增大和切片质量要求的提高,固结磨料金刚石线锯的研制引起高度重视.电镀金刚石线锯具有磨粒把持强度高、耐磨性好等特点,但锯丝制造周期长,制造成本高,可采用毡刷摩擦阴极表面等工艺提高电镀金刚石锯丝的生产率.树脂结合剂金刚石锯丝的制造工艺简单,成本低,但在树脂加热固化过程中易引起金属丝青脆,可在树脂中添加微细铜粉提高锯丝的强度.采用镍涂层为金刚石磨料,可以提高锯丝的金刚石把持强度.     

利用金刚石线锯切割硅晶体的实验研究

本文综述了脆性材料的塑性转变理论、脆性材料塑性加工研究进展情况,进行了环形金刚石线锯丝切割硅晶体的实验.锯丝单方向连续运动,因而可以提高切割速度,锯丝运动速度为10 m/s和21 m/s两种.工件进给速度分别为8.4 mm/min,12.6 mm/min和20 mm/min等三种.用扫描电镜检测切割表面并与往复式线锯切割表面进行比较.实验结果及理论分析表明:锯丝上单个磨粒切削深度极小,切割表面平整、无崩碎现象,表面粗糙度值达1.4 μm～3 μm,接近粗磨加工后的表面.进给速度增大,表面粗糙度有所增大;切削速度提高,表面粗糙度降低不明显,这与理论分析不一致,其原因是工艺系统振动、冲击所致.锯丝磨损、磨料脱落是降低切割表面质量的另一原因.     

悬浮上砂金刚石线锯的锯切性能试验分析

采用不同上砂位置的悬浮上砂电镀金刚石线锯对单晶硅进行锯切试验,记录锯切时间,计算锯切效率,对比不同上砂位置锯丝的锯切性能。用扫描电镜对锯丝上砂及磨损情况进行观测,用表面粗糙度仪对硅片表面粗糙度进行测量。试验结果表明:不同上砂位置的锯丝的磨粒密度相差较大,上砂位置靠近上砂槽体中心的锯丝磨粒密度最大;磨粒密度较大的锯丝的锯切效率较高。磨粒密度为585 颗/mm的锯丝锯切效率为4.949 mm2/min,比磨粒密度为446 颗/mm的锯丝锯切效率(2.158 mm2/min)提高了138%;用磨粒密度不同的锯丝加工出的硅片表面质量差别不大;锯丝的磨损及损伤形式主要是磨粒的磨损、磨粒的脱落及锯丝镀层的磨损与损伤。      

线速度对金刚石线锯及硅片表面质量的影响

为了考察线速度对金刚石线锯切割过程的影响,研究了不同线速度条件下金刚石线锯的磨损情况以及硅片表面质量情况,通过SEM及粗糙度仪对切后线材、硅片等进行微观及量化分析。结果表明:线速度由1 300 m/min提高至1 800 m/min,金刚石线锯磨损量由3.5 μm逐渐降低到2.5 μm,降幅为28.6%;金刚石线锯切割硅材料为塑性及脆性模式混合去除,硅片表面的形貌呈现沟槽状、连续划痕并伴随大量凹坑;随着线速度的增加,硅片表面粗糙度逐渐减小,算数平均粗糙度R_a、最大高度R_z以及最大表面粗糙度R_t数值分别下降了33.7%、37.8%、45.6%,表面凹坑数量随着线速度的增大也逐渐减少。      

硬脆材料的环形电镀金刚石线锯加工试验研究

本文利用环形电镀金刚石线锯对硬脆材料单晶硅、LT55陶瓷进行了切割试验,研究了锯切力、材料加工表面质量及锯丝的磨损.研究发现,在相同加工参数下,切割LT55陶瓷时的法向力与切向力之比小于单晶硅,与磨削相比,线锯加工的法向力与切向力之比非常小;在本实验条件下,单晶硅和LT55陶瓷均为脆性去除方式;因为LT55陶瓷断裂韧性高,在同样加工条件下,陶瓷加工表面质量优于单晶硅;恒进给压力条件下,锯丝速度增加,粗糙度值略微减小,恒进给压力增加,粗糙度值明显增大;锯丝首先在焊口处断裂,由于锯丝不能自转,沿锯丝圆周方向磨损不均匀.     

金刚石线切割单晶碳化硅锯切力的实验研究

从锯切力的角度对金刚石线锯锯切单晶SiC材料的加工过程进行了研究。得出了线速度、进给速度、线锯张紧力对锯切力的影响规律。从单位长度线锯材料去除量、锯切比能的角度讨论了锯切工艺对锯切力的影响机理。在金刚石线锯锯切单晶SiC过程中,锯切力随着线速度的增大而减小,随着进给速度的增大而增大,线速度与进给速度对锯切力的综合影响表现为:单位长度线锯材料去除量的增加会增大锯切力。单位长度线锯材料去除量对于金刚石线锯锯切单晶SiC材料的锯切比能具有显著的影响。     

硅晶片金刚石线切割的表面特征及其力学性能

分析了金刚石线切割硅晶片的表面形貌和断裂性能,并在此基础上探讨金刚石线切割原理以及一些技术挑战。金刚石线切割具有表面粗糙度低,硅片厚度均匀等优点,但却存在断裂强度各项异性。与切割划痕垂直方向的力学性能很高,然而与划痕平行方向的力学性能较低,这种性能差异是由表面单方向裂纹引起的,其裂纹的产生又与切割机理密切有关。金刚石线切割属于二体磨料磨损,其切割方式通常为塑性划痕,加之有少量脆性剥落。由于切割线的柔性,以及金刚石磨粒大小、形态、及分布的差异,切割过程则会出现切割的不连续性和不稳定性,并由此引起一些较大的表面裂纹。此外,划痕沟槽局部还会出现非晶态结构。提高金刚石线切割性能应从切割线磨粒角度来考虑。     

电镀金刚石线锯表面磨粒分布密度的多相机视觉检测

电镀金刚石线锯广泛用于单晶硅、蓝宝石、单晶碳化硅、陶瓷等硬脆性材料的切片加工领域,其表面磨粒分布密度直接影响其切片加工性能.用4台CCD相机采集金刚石线锯表面图像,对图像进行高斯滤波预处理,并基于柱面模型将图像展开,以图像中磨粒重心为特征点,通过特征点匹配及筛选、配准模型求解、图像重采样、图像重合区域去除等方法完成图像...     

碳化硅环形金刚石线锯加工的裂纹研究

碳化硅晶体硬度高,属于难加工材料,环形金刚石线锯加工具有切缝窄、加工效率高、加工质量好、能加工硬度高尺寸大的脆性材料的优势。根据锯丝磨粒的分布特点,给出了单颗磨粒锯切力与总锯切力的关系式。建立了锯切表面裂纹深度与锯切力之间、表面粗糙度与锯切力之间的理论关系,此关系可用于碳化硅线锯加工裂纹的预测。最后,给出了减少加工裂纹的措施。