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激光划片机、砂轮划片机和金刚石线切割机比较哪个好
发布时间:2014-08-23   点击次数:7686次

   为什么要拿这三种不同的设备做比较呢?看起来一点都没联系的三种不同工艺的设备,其实都有一样的功能,就是精密切割。这里介绍一下这三种设备,这里小编拿激光划片机、沈阳和研科技有限公司生产的砂轮划片机与泰州晨虹数控设备制造有限公司生产的金刚石线切割机做个对比。

   激光划片机是利用高能激光束照射在工件表面,使被照射区域局部熔化、气化、从而达到划片的目的。因激光是经专用光学系统聚焦后成为一个非常小的光点,能量密度高,因其加工是非接触式的,对工件本身无机械冲压力,工件易变形。热影响小,划精度高,广泛应用于单晶硅、多晶硅、非晶硅太阳能电池板的划片以及硅、锗、砷化稼、薄金属片和其他半导体衬底材料的划片与切割。

   砂轮划片机技术是利用特殊的刀片以0.1400mm/s的速度旋转与被加工的工件划擦和切屑以剪切切屑形成方式达到切割目的。砂轮划片机是综合了水气电、高速主轴、精密机械传动、传感器及自动化控制等技术的精密数控设备。主要用于硅集成电路,发光二管,铌酸锂,压电陶瓷,砷化镓,蓝宝石,氧化铝,氧化铁,石英,玻璃,陶瓷,太阳能电池片等材料的划切加工。

金刚石线切割机是利用电镀金刚石线往复走丝运动,以0~30m/s的速度与工件进行摩擦产生切削达到切割的目的。广泛用于各种非导电体、晶体、半导体和导电脆硬材料的精密切割。

 

三种设备的各自优势和问题

 

   激光划片是生产集成电路的关键技术,其划线细、精度高、加工速度快(可达260mm/s),成品率达99.5%以上。集成电路生产过程中,在一块基片上要制备上千个电路,在封装前要把它们分割成单个管芯。传统的方法是用金刚石砂轮切割,硅片表面因受机械力而产生辐射状裂纹。用激光划线技术进行划片,把激光束聚焦在硅片表面,产生高温使材料汽化而形成沟槽。通过调节脉冲重叠量可精确控制刻槽深度,使硅片很容易沿沟槽整齐断开,也可进行多次割划而直接切开。由于激光被聚焦成小的光斑,热影响区小,切划50μm深的沟槽时,在沟槽边25μm的地方温升不会影响有源器件的性能。激光划片是非接触加工,硅片不会受机械力而产生裂纹。

 

    激光划片机的问题在于这种切割工艺的复杂性,由于采用的是高温溶解方式,对某些特殊要求的材料容易引起表面化学变质,对非导电的切割厚度有限制,对高温下不易熔解的灰分成分材料也难以加工。激光划片机的精度线宽为15-25μm,槽深5-200μm(1mm=1000μm)。

 

砂轮划片机是接触性机械加工,因其属于物理加工方式,所以适合加工的材料较激光划片机更广泛,适合导电材料、非导电材料和半导电材料的切割。对被加工材料的表面不易产生微观变异。割缝的宽度直接由砂轮划片机刀片来决定,切割精度由切割速度和刀片表面来控制。因此较激光划片机更容易掌握加工要点。砂轮划片机的划片精度小于5微米,切割深度0.08-4mm。

 

砂轮划片机切割时主要会出现的问题:半导体行业所用的材料属于硬脆材料不同于普通的磨削加工。经过多次试验我们得出(1)当主轴转速和切割深度固定时切割进给速度减小切割道宽度降低。(2)当切割进给速度和切割深度固定时主轴转速增加切割道宽度减小。(3)使用顺切模式的切割道宽度比逆切模式的切割道宽度小。利用顺切、慢的切割进给速度、较小的切割深度以及较高的主轴转速能获得较低的切割力和较小的切割道宽度。(4)受刀片厚度的影响而刀片的钝化或进给速度不适合、切割机的轴向振动等现象都会使切割道宽度变大。(5)切割过程的操作方式、刀片种类、切割条件、振动大小、工件材料以及切割参数等不适合都可能是引起基片过度破裂的因素。因此,砂轮划片机要切割的材料比激光划片机的应该厚一些。

 

金刚石线切割机也是接触机械性加工,纯物理加工方式,加工时不会产生火花,对被加工材料的表面性状没有任何改变。割缝的宽度由电镀金刚石线来决定。切割的精度由被切割的材料、切割速度和机床机械的原因来决定,切割时,使用类似的材料先试切几次就可以很快掌握切割的速度与精度、表面粗糙度的关系。我公司新的金刚石线切割机采用的是边切割边研磨的技术,使加工质量有了质的提高。金刚石线切割机用来切割更大尺寸的材料,大可达到1米多,深能切800mm。佳精度可达0.03mm,佳粗糙度可达0.4μm。

 

金刚石线切割机因金刚石线的磨损程度、机床机械设计、材料本身的诸多原因使得加工精度标准也会有所不同。

 

三种设备的切割工艺激光划片机属于柔性加工的方式,砂轮划片机属于刚性加工方式,金刚石线切割机是利用柔性的金刚石线刚性加工方式。

 

三种设备的切割深度比较:激光划片机在5~200μm,砂轮划片机0.08~4mm,金刚石线切割机在1mm~800mm。

 

三种设备的切割材料与精密程度:激光划片机可用于半导体材料、导电材料和超薄非导电材料的切割;砂轮划片机适用于稍厚半导体、非导体和导电体材料的精密切割;金刚石线切割机适合切割更大尺寸更厚的导电材料、非导电材料和半导电材料,精度次,相对于其他外圆切片机、内圆切片机、砂轮片切割机来说,金刚石线切割机因割缝小、不易破裂、损耗低的优势更为突出,尤其适合昂贵脆硬非导电材料的切割加工。

 

简单对比一下,不难看出,三种不同工艺的精密切割设备,原本没有可比性,如果真要拿来做个比较,可以说三种切割设备之间的关系形成了一个不同层次的互补关系。打个比方,激光划片机、砂轮划片机与金刚石线切割机之间的关系就像是水果刀、菜刀和斧头的关系,所以也没办法比较,不同的情况下选择不同的加工方式。用户只有根据自身产品的具体情况来选择合适的加工设备。

 

以上文字是泰州晨虹数控网站小编的个人意见,对隔个行业的认识有些局限,难免有些片面,如有不足,请大家不吝指正。

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