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方案分享 - 金刚砂线开刃机

时间:2022-05-12 15:31:40来源:浙江禾川科技股份有限公司

导语:​作为芯片生产过程中的重要半导体原材料之一的金属硅具有熔点高(1410)、硬度大、有脆性、常温下化学性质不活泼的特性。在整个单晶硅和多晶硅从硅棒(晶锭)到芯片的制备过程中,均需要不同用途的金刚石工具参与。

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菲律宾太阳娱城app  01、背景介绍

菲律宾太阳娱城app  近期,各大自动化公司相继发布关于产品货期延长及产品涨价的通知,其根本在于芯片价格的持续暴涨及芯片供应周期的不断延长,这场持续两年之久的“缺芯潮”不仅没有得到缓解,甚至因为俄乌冲突等各方面原因的共同作用愈演愈烈。

  作为芯片生产过程中的重要半导体原材料之一的金属硅具有熔点高(1410)、硬度大、有脆性、常温下化学性质不活泼的特性。在整个单晶硅和多晶硅从硅棒(晶锭)到芯片的制备过程中,均需要不同用途的金刚石工具参与。

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菲律宾太阳娱城app  02、金刚砂线介绍

  金刚砂线是金刚石切割线的简称,也被称为钻石切割线或钻石线,主要用于硅片、蓝宝石、磁性材料、水晶材料等硬脆性材料切割领域。

  半导体产业链主要包括芯片设计、代工制作、封装测试三部分。金刚砂线以其高硬度及高耐磨性,已成为硅片制造最重要的切割用具之一。

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  金刚砂线构成:

菲律宾太阳娱城app  金刚砂线由钢丝线、铜层、金刚砂层及镀镍层组成。

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  金刚砂线相比传统切割工艺的三大优势:

菲律宾太阳娱城app  1. 漏损少,寿命长,切割速度快,切割效率高,提升产能。

  2. 品质受控,单片成本低,金刚砂线切割造成的损伤层小于传统工艺,有利于切割更薄的硅片。

  3. 环保,金刚砂线使用水基磨削液(主要是水),有利于改善作业环境,同时简化洗净等后道加工程序。

菲律宾太阳娱城app  金刚砂线生产工艺:

菲律宾太阳娱城app  1. 钢线拉丝机制造高强度内芯钢丝线,金刚砂线切割过程中90%的抗拉强度来自钢丝线。

  2. 镀铜机为钢丝表面镀上铜保护壳。

菲律宾太阳娱城app  3. 上砂机和电镀机将金刚砂附着在铜壳外层,形成金刚石微型锯齿,再镀上一层加厚镍,保证上砂质量。

  4. 开刃机磨削金刚砂线上微型锯齿,使锯齿表层锋利,达到最佳的切割效果。

菲律宾太阳娱城app  5. 金刚砂线成品。

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菲律宾太阳娱城app  03、金刚砂线开刃机

菲律宾太阳娱城app  金刚砂线由于是将金刚砂电镀在钢线表层,所以切割线表面会有微型锯齿,但新生产出来的金刚砂线锯齿并不锋利,无法达到最佳的切割状态,所以需要开刃机对其锯齿进行磨削,使锯齿表面锋利,既能更高效地进行切割,也能使切割硅材料表面造成的锯痕规整。

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菲律宾太阳娱城app  金刚砂线开刃机主要分为以下三部分:

  1. 收放卷部分:

菲律宾太阳娱城app  使放卷辊上的金刚砂线均匀的缠绕在收卷辊上。

  2. 排线部分:

菲律宾太阳娱城app  控制收放卷的排线间隔。

  3. 平台升降部分:

  移动磨刀石,使金刚砂线打磨均匀。

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  设备工作流程:

  1. 设备启动前需要预张紧到HMI设置的张力范围。

菲律宾太阳娱城app  2. 设备开始加速运行到恒定速度。

菲律宾太阳娱城app  3. 对金刚砂线进行打磨,通过卷径计算和PID调节算法,保证过线速度稳定,使金刚砂线打磨均匀。

  4. 设备运行到HMI设置的生产公里数,减速停止。

  04、工艺难点

菲律宾太阳娱城app  1,放卷辊排线间距不标准,需程序自我调整。

菲律宾太阳娱城app  2,HMI界面显示剩余长度以及剩余时间,需要程序自动计算。

菲律宾太阳娱城app  3,收线速度需为恒定线速度(可使用计米轮信号),无法使用理论计算速度或恒定转速生产。

  4,整机加减速和排线换向时,保证摆杆抖动±1°以内,否则会出现断线情况。

菲律宾太阳娱城app  05、禾川方案

  【方案拓扑】

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  【性能指标】

  1. 生产线径:ф0.02-ф0.5mm。

菲律宾太阳娱城app  2. 摆杆张力:0-10N。

菲律宾太阳娱城app  3. 生产速度<=1200m/min。

  4. 排线间距误差± 1μm。

菲律宾太阳娱城app  5. abs(误差)<1%。

  【方案优势】

菲律宾太阳娱城app  1. 采用齿轮排线,能够自动纠偏,保持排线稳定,包含梯形排线和R角补偿功能。

菲律宾太阳娱城app  2. 触摸屏可以实时记录生产信息,通过U盘导出。

菲律宾太阳娱城app  3. 采用X3E EtherCAT总线伺服驱动器+23位绝对值光编电机,响应快,一致性好。

  4. 使用共直流母线技术,收放卷轴在制动过程中产生的再生能源能够被合理利用和回收,实现节能环保。

  5. 采用Q系列PAC,总线周期1ms,实现更精准的卷径计算和张力控制,减少短线率。

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