Diamantové nástroje pro zpracování nových průmyslových materiálů

 

Křemík je tvrdý a křehký materiál s Mohsovou tvrdostí 6,5. Může být vyroben na polykrystalický křemík a monokrystalický křemík podle aplikace. Je široce používán v integrovaných obvodech IC a je také nejzákladnějším a nejkritičtějším materiálem v průmyslu výroby fotovoltaické energie. Způsob výroby monokrystalického křemíku je obvykle nejprve připravit polykrystalický křemík nebo amorfní křemík a poté z taveniny vypěstovat tyčovitý monokrystalický křemík metodou Czochralského nebo metodou tavení v suspenzi. Polykrystalický křemík je forma monokrystalického křemíku. Když roztavený monokrystalický křemík tuhne za přechlazených podmínek, atomy křemíku jsou uspořádány ve formě diamantových mřížek, aby vytvořily mnoho krystalových jader. Pokud tato krystalová jádra vyrostou do krystalových zrn s různou orientací, pak se tato zrna spojí a vykrystalizují do polykřemíku.

 

dva
Tok zpracování monokrystalického křemíku a polykrystalického křemíku

Proces zpracování monokrystalického křemíku zahrnuje především řezání-zaoblování-čtverec-řezání-broušení-krájení-srážení-broušení-chemické leptání-leštění a další kroky. Naproti tomu polysilikon nemá kroky řezání a zaoblení a potřebuje pouze řezat na čtverce a plátky poté, co je ingot připraven. Během celého procesu přípravy monokrystalického křemíku a polykrystalického křemíku od ingotu po čip se na zpracování musí podílet diamantové nástroje pro různé účely a přesnost zpracování je poměrně vysoká. Konkrétní kroky a odpovídající nástroje a indikátory jsou uvedeny v tabulce 2. Z tabulky 2 je vidět, že mezi zpracovatelské nástroje na bázi monokrystalického křemíku a polykrystalického křemíku patří především diamantové pilové kotouče, pásové pily, diamantové brusné kotouče a diamantové drátové pily atd. .

 

Složení safíru je Al203 a jeho Mohsova tvrdost je 9, druhá po tvrdosti diamantu. V high-tech průmyslu se používá hlavně jako substrát komponentů vyzařujících světlo LED. Safír je tvrdý a křehký a drahý. Obvykle vyžaduje vysokou přesnost, rychlou efektivitu zpracování, nízké ztráty materiálu a čisté pracovní prostředí při zpracování. Diamant je materiál s nejvyšší tvrdostí a nejsilnější odolností proti opotřebení v přírodě a diamantové nástroje jsou nejlepší volbou pro zpracování tohoto materiálu.

dva
Proces zpracování safíru

Od ingotu safírového krystalu až po finální substrát safírový plátek zahrnuje především tyto kroky: pěstování krystalu - tažná tyč - válcování - orientace krystalové tyče - krájení - broušení - srážení hran - leštění, každý krok je potřeba osadit jiným diamantem nástroje k dokončení, hlavními nástroji jsou vrtáky, brusné kotouče, drátové pily a tak dále.

Růst krystalů: použijte pec pro růst krystalů k pěstování velkých a vysoce kvalitních monokrystalických safírových krystalů;

Vytáhněte tyčinku: pomocí safírového vrtáku vytáhněte tyčinku safírového sklíčka ze safírového sklíčka;

Broušení sudů: Použijte válcovou brusku k broušení krystalové tyče, abyste získali přesnou přesnost velikosti vnějšího kruhu;

Orientace: Přesně najděte polohu tyče safírového sklíčka na kráječi, což je vhodné pro přesné zpracování krájení;

Krájení: Krájení safírového ingotu na tenké plátky pomocí diamantové drátové pily;

Broušení: odstraňte vrstvu poškození řezáním plátku způsobenou krájením a zlepšujte rovinnost plátku;

Zkosení: Ořízněte okraj plátku do tvaru kruhového oblouku, abyste zlepšili mechanickou pevnost okraje listu;

Leštění: Zlepšete drsnost plátku tak, aby jeho povrch mohl dosáhnout přesnosti epitaxe epitaxního plátku.

(1) Vnější diamantový pilový kotouč

Diamantový vnější kotouč kotoučové pily je dřívější řezný nástroj. Průměr diamantem pokoveného pilového kotouče na vnějším obvodu je cca 200 mm. Většinou se používá ke zpracování monokrystalických křemíkových kulatých tyčí na křemíkové čtvercové tyče. Zpracované monokrystalické křemíkové tyčinky jsou symetrické obdélníkové; V současné době se diamantové vnější kotoučové pilové kotouče používají také pro řezání tyčinek safírových krystalů, obvykle za tepla lisované diamantové pilové kotouče se slinutým souvislým břitem. Jeho předností je jednoduchá konstrukce, snadná obsluha a nízká cena kotouče, jeho nevýhodou je však tlustý kotouč, široká spára, velké ztráty materiálu a špatná rovnoběžnost řezné plochy.

(2) Diamantový vnitřní kotouč pily

Výhodou diamantového vnitřního kotouče pily je, že má dobrou tuhost a lze jej vyrobit velmi tenký, dosahující {{0}},1 mm; přesnost krájení je velmi vysoká a rozdíl v tloušťce plátku o průměru 200 mm je pouze 0,01 mm; každý kus lze upravit radiálně a tloušťku plátků Má flexibilní nastavitelnost při zpracování malých sérií a více specifikací. Nevýhodou je, že vrstva poškození na povrchu plátku je velká; produktivita je nízká a najednou lze řezat pouze jeden kus; lze řezat pouze rovné čáry a nelze řezat zakřivené plochy; oplatky s příliš velkým průměrem nelze řezat.

 

Dva
Vysoce přesný vrták do hnízda
Předmětem zpracování usazovacího vrtáku jsou poměrně cenné tvrdé a křehké materiály, jako je safír. Používá se především pro zpracování pouzder hodinek, optického skla a LED substrátů. Požadavky na přesnost vrtáku jsou velmi vysoké. Vezmeme-li jako příklad 2-palcový vrták, může cena vrtáků v Japonsku dosáhnout více než 2 500 juanů a cena domácích vrtáků může také dosáhnout více než 800 juanů. Ve srovnání se strojírenskými vrtáky stejné specifikace (asi 100 juanů) mají tyto produkty extrémně vysokou přidanou hodnotu a poptávka na trhu se rok od roku zvyšuje, takže má poměrně širokou perspektivu použití.

Technologie výroby hnízdového vrtáku zahrnuje technologii výroby ultratenkých prstencových nožových hlav, vysoce přesnou technologii svařování a technologii následného broušení vrtáku; mezi nimi má kvalita ultratenké prstencové řezací hlavy rozhodující vliv na konečné použití produktu. Tato technologie zahrnuje řadu výrobních procesů a provozních standardů, jako je rovnoměrné míchání, jemná granulace, standardizované slinování lisováním za tepla a vyjímání z formy. Vysoce přesná svařovací technologie je klíčovým krokem k zajištění soustřednosti a svařovací pevnosti vrtáku, včetně povrchové úpravy, úpravy soustřednosti svařování a standardizovaného svařování. ; Následné broušení vrtáku může dále zlepšit přesnost vrtáku.

Tři
Diamantový pilový kotouč

Japonská společnost uvedla na trh produkt diamantové drátové pily v roce 2006 a je široce používán v Japonsku a na Tchaj-wanu. Doposud existovaly v Číně velké společnosti vyrábějící diamantové drátové pily, včetně Changsha Daile a Nanjing Sanchao. Diamantové drátové pily jsou také široce používány při kvadraturování a řezání monokrystalického křemíku, polykrystalického křemíku a safíru a poptávka na trhu je obrovská.

Obecně platí, že průměr diamantové drátové pily používané pro kvadraturu krystalového křemíku je {{0}},35 mm, průměr drátu použitého pro řezání krystalového křemíku je 0,12 mm a průměr drátu drátová pila používaná pro krájení safíru je obecně 0.25 mm. Ve srovnání s volným abrazivním řezáním drátovou pilou je účinnost řezání diamantové drátové pily výrazně zlepšena, jak ukazuje tabulka 4; pokud jde o cenu, diamantová drátová pila se změnila z původních 3 juanů/m na současných 0,6 juanů za metr, což také výrazně podporuje příležitost pro zákazníky používat vysoce kvalitní produkty za nízké ceny.

 

S aplikací a vývojem velkých křemíkových plátků a safírových plátků se diamantové drátové pily stanou novou generací řezných nástrojů pro křemíkové plátky a safírové pláty. Řezání velkých křemíkových/safírových ingotů, úspora materiálů, vysoké výhody, velký výkon a vysoká účinnost – tato řada nesrovnatelných výhod bude vysoce ceněna podniky zpracovávajícími křemíkové destičky a safíry.

 

Čtyři
Diamantová pásová pila

Diamantové pilové kotouče jsou obecně galvanicky pokovené produkty, vhodné pro řezání krystalů s vysokou tvrdostí, jako je monokrystalický křemík, polykrystalický křemík a safír, a také pro řezání tvrdých a křehkých materiálů, jako je křišťál, sklo, nefrit, kamenná mozaika, neželezné kovy. a magnetické materiály. Ocelový pás je obecně vyroben z vysoce kvalitní nerezové oceli, bezešvý svařovací proces, vynikající svařovací výkon, dobrá elasticita a houževnatost, vysoká odolnost proti únavě, vysoká pevnost v tahu, dlouhá životnost a přesné vychýlení; řezná hrana je vyrobena z vysoce kvalitních diamantových částic, použití silného bimetalu odolného proti opotřebení je rovnoměrně a pevně uloženo na řezné hraně, která se vyznačuje dlouhou životností, ostrostí, hladkým řezným povrchem, vysokou účinností a nízkou hlučností . Obecně je šířka pilového pásu 38 mm, tloušťka je 0,6 mm a obvod je 3230~6100 mm, což je široce používáno ve velkých fotovoltaických podnicích.

Pět
Ultra jemný diamantový brusný kotouč

Zpracování tvrdých a křehkých materiálů zahrnuje kulaté brusné kotouče, ploché brusné kotouče, ztenčovací brusné kotouče a leštící kotouče atd., které používají brusné kotouče ke zpracování křišťálových tyčinek. Velikost diamantových částic se pohybuje od 250# do 8000#. Keramický základ, používaný při broušení a leštění krystalického křemíku, safíru a dalších tvrdých a křehkých materiálů, patří do největší kategorie výrobků.

Účelem broušení křemíkových plátků je odstranit stopy po pilách a vrstvu poškození povrchu způsobenou krájením a broušením kotoučů, účinně zlepšit deformaci, rovinnost a rovnoběžnost křemíkových plátků a dosáhnout specifikace, kterou lze zvládnout procesem leštění. Při broušení křemíkových plátků je důležité kontrolovat velikost a rovnoměrnost trhlin. Monokrystalický křemík je tvrdý a křehký materiál. Když se brousí, brusivo má účinek válcování a mikrořezání. Poškození materiálu je především mikrorozbití. Lesklý povrch. Při procesu broušení lze použít kamenný diamantový brusný kotouč s velikostí částic 35{{3}#, drsnost opracovávaného povrchu je asi 0,5μm a průměr brusného kotouče je obvykle 200mm~350mm.

Účelem leštění je zlepšit mikrodefekty na povrchu monokrystalických křemíkových plátků, aby se získal povrch plátku s extrémně vysokou rovinností a minimální drsností povrchu a nevyžaduje žádnou zhoršující se vrstvu a žádné škrábance na povrchu. Metoda leštění: hlavní funkcí hrubého leštění je odstranění poškozené vrstvy, obecné množství odstranění je asi 10μm~20μm a lze použít brusný kotouč na bázi pryskyřice s velikostí částic 1000#~4000#; hlavní funkcí jemného leštění je zlepšit mikrodrsnost povrchu produktu, obecně je množství úběru menší než 1 μm a lze vybrat diamantový brusný kotouč s velikostí částic 8000#.

Šest
Diamantová ultratenká sekce

Ultratenká řezací čepel je kruhový tenký plátový předmět složený z diamantu a pojiva o tloušťce mezi 0.015 až 0,5 mm. Lze jej rozdělit na čepele s kovovým pojivem a čepele s pojivem z pryskyřice. Mezi nimi je tloušťka čepele pro galvanické pokovování kovového pojiva 0.015 mm a 0,1 mm a tloušťka čepele pro lisování za tepla kovového pojiva a čepele s pryskyřičným pojivem je 0,1 mm~0,5 mm. Ultratenké řezné kotouče se široce používají v elektronickém průmyslu k řezání nebo drážkování různých tvrdých a křehkých materiálů, jako je křemík, germanium, fosfid gallia, arsenid gallia, fosfid arsenidu galia, ferit, niobát lithný, tantalát lithný, piezoelektrická keramika, optické keramika, sklo atd.; vyznačují se vysokou přesností řezu, úzkým řezem, dlouhou životností atd. Při použití na speciálních zařízeních lze použít s jedním nožem nebo s více noži současně. S rychlým rozvojem průmyslu informační elektroniky jsou požadavky na řezání mikroelektronických součástek a integrovaných obvodů stále vyšší a vyšší a také se zvyšuje objem řezání. Roční prodeje ultratenkých řezných kotoučů ve světě dosahují podle informací více než 500 milionů amerických dolarů. V současné době je trh s takovými produkty obsazen především předními světovými společnostmi, jako je Japonsko a Spojené státy. Nože vyráběné těmito společnostmi mají stabilní výkon, kompletní specifikace a vysokou přesnost řezání. Elektronický průmysl mé země vstupuje do období rychlého rozvoje a poptávka po přesných řezných nástrojích také vstoupila do období rychlého růstu. Vzhledem k pozdnímu zahájení vývoje tohoto typu výrobku v Číně však stále existuje mnoho závad v jeho výkonu, které nemohou splnit požadavky rychlého rozvoje domácího trhu. Ročně je nutné dovážet velké množství různých typů ultratenkých plechů ze zahraničí. V Číně je jen velmi málo společností, které zkoumají a vyrábějí tenké brusné kotouče a vstupují na trh, takže výzkum a vývoj ultratenkých řezných kotoučů má široké tržní vyhlídky.

 

(2) U některých vysoce přesných diamantových nástrojů, jako jsou ultratenké řezné kotouče, ultrajemnozrnné diamantové brusné kotouče a vysoce přesné vrtáky, stále existuje mezera mezi domácími výrobky a zahraničními výrobky, což je projevuje se špatným nebo nestabilním výkonem. Velké a střední podniky budou ochotnější nakupovat drahé zahraniční výrobky pro udržení stability výroby. To také představuje novou výzvu pro tuzemské příbuzné výrobce nástrojů, tedy co nejvíce zlepšit výkonnost produktu a zachovat kvalitu produktu, zatímco přesnost produktu odpovídá požadavkům použití.

stabilita výkonu.

(3) Domácí výrobky se musí zaměřit na špičkové a přesné diamantové nástroje. Během výrobního procesu jsou formulovány přísné výrobkové normy a procesní předpisy, aby byla zajištěna stabilita výkonu výrobku; dále vysoce přesné CNC obráběcí stroje, EDM, drátové řezání a další zařízení pro následné ořezávání a vylepšení výrobku.