Teemanttööriistad uute tööstusmaterjalide töötlemiseks

 

Räni on kõva ja rabe materjal, mille Mohsi kõvadus on 6,5. Sellest saab vastavalt rakendusele valmistada polükristallilist räni ja monokristallilist räni. Seda kasutatakse laialdaselt IC-integraallülitustes ning see on ka kõige elementaarsem ja kriitilisem materjal fotogalvaanilise elektritootmise tööstuses. Monokristallilise räni tootmismeetodiks on tavaliselt polükristallilise räni või amorfse räni valmistamine ja seejärel vardakujulise monokristallilise räni kasvatamine sulatisest Czochralski meetodil või suspensiooni tsooni sulatusmeetodil. Polükristalliline räni on monokristallilise räni vorm. Kui sula monokristalliline räni tahkub ülejahutatud tingimustes, asetsevad räni aatomid teemantvõre kujul, moodustades palju kristalltuumasid. Kui need kristalli tuumad kasvavad erineva orientatsiooniga kristalli teradeks, siis need terad ühinevad, et kristalliseeruda polüräniks

 

kaks
Monokristallilise räni ja polükristallilise räni töötlemisvoog

Monokristallilise räni töötlemisvoog hõlmab peamiselt lõikamist-ümardamist-ruudu-lõikamist-lihvimist-viilutamist-faasimist-lihvimist-keemilist söövitamist-poleerimist ja muid samme. Seevastu polüränil ei ole lõikamise ja ümardamise etappe ning see tuleb lõigata ruutudeks ja viiludeks alles pärast valuploki ettevalmistamist. Kogu monokristallilise räni ja polükristallilise räni valuplokist laastudeni valmistamise protsessi jooksul on töötlemisel vaja osaleda erineva otstarbega teemanttööriistad ning töötlemise täpsus on suhteliselt kõrge. Konkreetsed etapid ning vastavad tööriistad ja indikaatorid on toodud tabelis 2. Tabelist 2 on näha, et monokristallilisel ränil ja polükristallilisel ränil põhinevad töötlemistööriistad hõlmavad peamiselt teemantsaelehed, lintsaed, teemantlihvkettad ja teemanttraatsaed jne. .

 

Safiiri koostis on Al203 ja selle Mohsi kõvadus on 9, mis on teemandi kõvaduse järel teine. Kõrgtehnoloogilises tööstuses kasutatakse seda peamiselt LED-valgust kiirgavate komponentide substraadina. Safiir on kõva ja rabe ning kallis. Tavaliselt nõuab see suurt täpsust, kiiret töötlemise efektiivsust, väikest materjalikadu ja puhast töökeskkonda töötlemise ajal. Teemant on looduses kõrgeima kõvaduse ja tugevaima kulumiskindlusega materjal ning teemanttööriistad on selle materjali töötlemiseks parim valik.

kaks
Safiiride töötlemise protsess

Alates safiirkristalli valuplokist kuni lõpliku substraadi safiiriviiluni sisaldab see peamiselt järgmisi samme: kristalli kasvatamine - tõmbevarras - valtsimine - kristallvarda orientatsioon - viilutamine - lihvimine - faasimine - poleerimine, iga samm on see peab olema varustatud erineva teemandiga tööriistade komplekteerimiseks on peamised tööriistad puurid, lihvkettad, traatsaed ja nii edasi.

Kristallide kasvatamine: kasutage kristallide kasvatamise ahju, et kasvatada suuremõõtmelisi ja kvaliteetseid ühekristallseid safiirikristalle;

Tõmmake varras välja: kasutage safiirtrelli, et safiirkristalli varras safiirkristallilt välja tõmmata;

Tünni lihvimine: kasutage kristallvarda lihvimiseks silindrilist veskit, et saavutada täpse välisringi suuruse täpsus;

Orientatsioon: leidke täpselt safiirkristalli varda asukoht viilutil, mis on mugav täpseks viilutöötluseks;

Viilutamine: safiirkangi viilutamine teemanttraatsaega õhukesteks vahvliteks;

Lihvimine: eemaldage viilutamisest tekkinud vahvlilõikekahjustuste kiht ja parandage vahvli tasasust;

Lõikamine: lõigake vahvli serv ringikujuliseks, et parandada lehe serva mehaanilist tugevust;

Poleerimine: parandage vahvli karedust, et selle pind saavutaks epitaksiaalse vahvli epitaksi täpsuse.

(1) Teemantne välimine ketassaeleht

Teemant välimine ketassaeleht on varasem lõiketööriist. Teemantkattega ketassaelehe läbimõõt välisümbermõõdul on umbes 200 mm. Seda kasutatakse enamasti monokristallist räni ümmarguste varraste töötlemiseks räni ruudukujulisteks varrasteks. Töödeldud monokristallilised ränivardad on sümmeetrilised ristkülikukujulised; Praegu kasutatakse safiirkristallvardade, tavaliselt kuumpressitud paagutatud pideva servaga teemantsaele, lõikamiseks ka teemantväliseid ketassaelehti. Selle eelised on lihtne struktuur, lihtne käsitsemine ja odav tera hind, kuid puudused on paks tera, lai lõng, suur materjalikadu ja lõikepinna halb paralleelsus.

(2) Teemant sisemine ketassaeleht

Teemantsisemise ketassaelehe eeliseks on hea jäikus ja seda saab teha väga õhukeseks, ulatudes {{0}},1 mm-ni; viilutamise täpsus on väga kõrge ja 200 mm läbimõõduga vahvli paksuse erinevus on ainult 0,01 mm; iga tükki saab reguleerida radiaalselt ja viilutatud paksust. Sellel on paindlik reguleeritavus väikeste partiide ja mitme spetsifikatsiooni töötlemisel. Puuduseks on see, et kahjustuskiht viilu pinnal on suur; tootlikkus on madal ja korraga saab lõigata ainult ühte tükki; lõigata saab ainult sirgeid jooni ja kõveraid pindu ei saa lõigata; liiga suure läbimõõduga vahvleid ei saa lõigata.

 

Kaks
Kõrge täpsusega pesastuv puur
Pesapuuri töötlemisobjektiks on suhteliselt väärtuslikud kõvad ja rabedad materjalid, näiteks safiir. Seda kasutatakse peamiselt kellakorpuste, optilise klaasi ja LED-substraatide töötlemiseks. Puuritera täpsusnõuded on väga kõrged. Võttes näiteks 2-tollise pesastusega puuri, võib puurite hind Jaapanis ulatuda üle 2500 jüaani ja kodumaiste puuriterade hind võib ulatuda ka üle 800 jüaani. Võrreldes sama spetsifikatsiooniga puuriteradega (umbes 100 jüaani) on sellistel toodetel äärmiselt kõrge lisandväärtus ja turunõudlus kasvab aasta-aastalt, seega on sellel suhteliselt lai kasutusvõimalus.

Pesapuuri tootmistehnoloogia hõlmab üliõhukese rõngakujulise lõikepea valmistamise tehnoloogiat, ülitäpset keevitustehnoloogiat ja puuritera järellihvimistehnoloogiat; nende hulgas on üliõhukese rõngakujulise lõikepea kvaliteet otsustav mõju toote lõppkasutusomadustele. See tehnoloogia hõlmab mitmeid tootmisprotsesse ja tööstandardeid, nagu ühtlane segamine, peengranuleerimine, standardiseeritud kuumpressimisega paagutamine ja vormist lahtivõtmine. Kõrge täpsusega keevitustehnoloogia on oluline samm puuritera kontsentrilisuse ja keevitustugevuse tagamiseks, sealhulgas pinnatöötlus, keevitamise kontsentrilisuse reguleerimine ja standardne keevitamine. ; Puuritera järellihvimine võib veelgi parandada puuri täpsust.

Kolm
Teemant saeleht

Üks Jaapani ettevõte tõi 2006. aastal turule teemanttraatsae toote ning seda on laialdaselt kasutatud Jaapanis ja Taiwanis. Seni on Hiinas olnud suuremahulisi teemanttraatsae ettevõtteid, sealhulgas Changsha Daile ja Nanjing Sanchao. Teemanttraatsaage kasutatakse laialdaselt ka monokristallilise räni, polükristallilise räni ja safiiri neljakandimisel ja viilutamisel ning turunõudlus on tohutu.

Üldjuhul on kristallräni ruudustamiseks kasutatava teemanttraatsae läbimõõt {{0}},35 mm, ränikristalli viilutamiseks kasutatava traadi läbimõõt on 0,12 mm ja traadi läbimõõt safiiri viilutamiseks kasutatav traatsaag on üldiselt 0,25 mm. Võrreldes tasuta abrasiivse traatsae lõikamisega on teemanttraatsae lõikamise efektiivsus oluliselt paranenud, nagu on näidatud tabelis 4; hinna osas on teemanttraatsaag muutunud esialgselt 3 jüaanilt meetri kohta praegusele 0,6 jüaanile meetri kohta, samuti soodustab see oluliselt klientide võimalust kasutada kvaliteetseid tooteid madalate hindadega.

 

Suuremõõtmeliste ränivahvlite ja safiirvahvlite rakendamise ja arendamisega saavad teemanttraatsaed uue põlvkonna räni- ja safiirvahvlite lõikeriistadeks. Suurte räni-/safiirvaluplokkide lõikamine, materjalide säästmine, suur kasu, suur väljund ja kõrge efektiivsus, hindavad seda võrreldamatute eeliste sarja ränivahvlite ja safiiri töötlemisettevõtted kõrgelt.

 

Neli
Teemantlintsaag

Teemantlintsaelehed on üldiselt galvaniseeritud tooted, mis sobivad kõrge kõvadusega kristallide, nagu monokristalliline räni, polükristalliline räni ja safiir, lõikamiseks, samuti kõvade ja rabedate materjalide, nagu kristall, klaas, jade, kivimosaiik, värvilised metallid lõikamiseks. ja magnetilised materjalid. Terasrihm on üldiselt valmistatud kvaliteetsest roostevabast terasest, õmblusteta keevitusprotsess, suurepärane keevitusjõudlus, hea elastsus ja sitkus, kõrge väsimuskindlus, kõrge tõmbetugevus, pikk kasutusiga ja täpne läbipaine; lõikeserv on valmistatud kõrgekvaliteedilistest teemandiosakestest, tugeva kulumiskindla bimetalli kasutamine on lõikeservale ühtlaselt ja kindlalt inkrusteeritud, millel on pikk kasutusiga, teravus, sile lõikepind, kõrge efektiivsus ja madal müratase. . Üldiselt on lintsaelehe laius 38 mm, paksus 0,6 mm ja ümbermõõt 3230–6100 mm, mida kasutatakse laialdaselt suuremates fotogalvaanilistes ettevõtetes.

Viis
Ülipeeneteraline teemantlihvketas

Kõvade ja rabedate materjalide töötlemine hõlmab ümmargusi lihvkettaid, lamedaid lihvkettaid, harvendavaid lihvkettaid ja poleerimiskettaid jne, mis kasutavad kristallvarraste töötlemiseks lihvkettaid. Teemantide osakeste suurus on vahemikus 250 # kuni 8000 #. Keraamiline alus, mida kasutatakse kristallilise räni, safiiri ja muude kõvade ja rabedate materjalide lihvimisel ja poleerimisel, kuulub suurimasse tootekategooriasse.

Räniplaadi lihvimise eesmärk on eemaldada viilutamisest ja rataste lihvimisest põhjustatud saejäljed ja pinnakahjustuse kiht, parandada tõhusalt räniplaatide kõverust, tasasust ja paralleelsust ning saavutada spetsifikatsioon, mida saab poleerimisprotsessiga töödelda. Ränivahvlite lihvimisel on oluline kontrollida pragude suurust ja ühtlust. Monokristalne räni on kõva ja rabe materjal. Kui see on lihvitud, mõjub abrasiiv veeremisena ja mikrolõikamisena. Materjali kahjustused on peamiselt mikromurduvad. Läikiv viimistlus. Lihvimisprotsessis saab kasutada klaasistatud teemantlihvketast, mille osakeste suurus on 35{3}}#, töödeldud pinna karedus on umbes 0,5 μm ja lihvketta läbimõõt on tavaliselt 200–350 mm.

Poleerimise eesmärk on parandada monokristalliliste ränivahvlite pinnal esinevaid mikrodefekte, et saada ülikõrge tasapinnaline ja minimaalse pinnakaredusega vahvlipind, mis ei nõua riknevat kihti ega pinnale kriimustamist. Poleerimismeetod: töötlemata poleerimise põhiülesanne on kahjustatud kihi eemaldamine, üldine eemaldamise kogus on umbes 10 μm ~ 20 μm ja saab kasutada vaigupõhist lihvketast osakeste suurusega 1000 # ~ 4000 #; peene poleerimise põhiülesanne on parandada toote pinna mikrokaredust, üldiselt on eemaldatav kogus alla 1 μm ja valida saab teemantlihvketta osakeste suurusega 8000 #.

Kuus
Teemant üliõhuke sektsioon

Üliõhuke lõiketera on ümmargune õhuke leht, mis koosneb teemandist ja sideainest, paksusega 0.015 kuni 0,5 mm. Seda saab jagada metallist sidemete teradeks ja vaiguga sidemete teradeks. Nende hulgas on metallist sidemega galvaniseerimise tera paksus 0.015 mm ja 0,1 mm ning metallist sideme kuumpressimise tera ja vaigu sideme tera paksus on 0,1 mm ~ 0,5 mm. Üliõhukesi lõikekettaid kasutatakse elektroonikatööstuses laialdaselt erinevate kõvade ja rabedate materjalide, nagu räni, germaanium, galliumfosfiid, galliumarseniid, galliumarseniidfosfiid, ferriit, liitiumniobaat, liitiumtantalaat, piesoelektriline keraamika, optiline materjal, lõikamiseks või lõikamiseks. keraamika, klaas jne; neil on kõrge lõiketäpsus, kitsas lõhe, pikk kasutusiga jne. Spetsiaalsel seadmel kasutamisel saab seda kasutada ühe noaga või mitme noaga samaaegselt. Infoelektroonika tööstuse kiire arenguga tõusevad järjest kõrgemad lõikenõuded mikroelektroonikakomponentidele ja integraallülitustele ning suureneb ka lõikemaht. Info kohaselt ulatub üliõhukeste lõikeketaste aastane müük maailmas enam kui 500 miljoni USA dollarini. Praegu on selliste toodete turg peamiselt hõivatud maailma juhtivate ettevõtetega, nagu Jaapan ja Ameerika Ühendriigid. Nende ettevõtete toodetud nugadel on stabiilne jõudlus, täielikud spetsifikatsioonid ja kõrge lõiketäpsus. minu kodumaa elektroonikatööstus on jõudmas kiire arengu perioodi ning nõudlus täppislõiketööriistade järele on samuti jõudnud kiire kasvu perioodi. Seda tüüpi toodete arendamise hilise alguse tõttu Hiinas on selle toimivuses siiski palju defekte, mis ei suuda vastata siseturu kiire arengu nõuetele. Igal aastal on vaja välismaalt importida suur hulk erinevat tüüpi üliõhukesi lehti. Hiinas on väga vähe ettevõtteid, kes uurivad ja toodavad õhukesi lihvkettaid ning sisenevad turule, seega on üliõhukeste lõikeketaste uurimis- ja arendustegevusel lai turuväljavaade.

 

(2) Mõnede ülitäpsete teemanttööriistade (nt üliõhukesed lõikekettad, ülipeeneteralised teemantlihvkettad ja ülitäpsed puuriterad) puhul on kodumaiste toodete ja välismaiste toodete vahel endiselt lõhe. mis väljendub halvas või ebastabiilses töös. Suured ja keskmise suurusega ettevõtted on valmis rohkem ostma kalleid välismaiseid tooteid, et säilitada tootmise stabiilsus. See seab uue väljakutse ka kodumaistele seotud tööriistatootjatele, st toote jõudlust võimalikult palju parandada ja toote kvaliteeti säilitada, samal ajal kui toote täpsus vastab kasutusnõuetele.

jõudluse stabiilsus.

(3) Kodumaiste toodete eesmärk peab olema tipptasemel ja täpsete teemanttööriistade suund. Tootmisprotsessi käigus koostatakse ranged tootestandardid ja protsessieeskirjad, et tagada toote jõudluse stabiilsus; lisaks ülitäpsed CNC tööpingid, EDM, Traadi lõikamine ja muud seadmed järgnevaks toote trimmimiseks ja täiustamiseks.