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                                    激光劃片機、砂輪劃片機和金剛石線切割機比較哪個好
                                    發布時間:2014-08-23   點擊次數:7715次

                                       為什么要拿這三種不同的設備做比較呢?看起來一點都沒聯系的三種不同工藝的設備,其實都有一樣的功能,就是精密切割。這里介紹一下這三種設備,這里小編拿激光劃片機、沈陽和研科技有限公司生產的砂輪劃片機與泰州晨虹數控設備制造有限公司生產的金剛石線切割機做個對比。

                                       激光劃片機是利用高能激光束照射在工件表面,使被照射區域局部熔化、氣化、從而達到劃片的目的。因激光是經專用光學系統聚焦后成為一個非常小的光點,能量密度高,因其加工是非接觸式的,對工件本身無機械沖壓力,工件易變形。熱影響小,劃精度高,廣泛應用于單晶硅、多晶硅、非晶硅太陽能電池板的劃片以及硅、鍺、砷化稼、薄金屬片和其他半導體襯底材料的劃片與切割。

                                       砂輪劃片機技術是利用特殊的刀片以0.1400mm/s的速度旋轉與被加工的工件劃擦和切屑,以剪切切屑形成方式達到切割目的。砂輪劃片機是綜合了水氣電、高速主軸、精密機械傳動、傳感器及自動化控制等技術的精密數控設備。主要用于硅集成電路,發光二管,鈮酸鋰,壓電陶瓷,砷化鎵,藍寶石,氧化鋁,氧化鐵,石英,玻璃,陶瓷,太陽能電池片等材料的劃切加工。

                                    金剛石線切割機是利用電鍍金剛石線往復走絲運動,以0~30m/s的速度與工件進行摩擦產生切削達到切割的目的。廣泛用于各種非導電體、晶體、半導體和導電脆硬材料的精密切割。

                                     

                                    三種設備的各自優勢和問題

                                     

                                       激光劃片是生產集成電路的關鍵技術,其劃線細、精度高、加工速度快(可達260mm/s),成品率達99.5%以上。集成電路生產過程中,在一塊基片上要制備上千個電路,在封裝前要把它們分割成單個管芯。傳統的方法是用金剛石砂輪切割,硅片表面因受機械力而產生輻射狀裂紋。用激光劃線技術進行劃片,把激光束聚焦在硅片表面,產生高溫使材料汽化而形成溝槽。通過調節脈沖重疊量可精確控制刻槽深度,使硅片很容易沿溝槽整齊斷開,也可進行多次割劃而直接切開。由于激光被聚焦成小的光斑,熱影響區小,切劃50μm深的溝槽時,在溝槽邊25μm的地方溫升不會影響有源器件的性能。激光劃片是非接觸加工,硅片不會受機械力而產生裂紋。

                                     

                                        激光劃片機的問題在于這種切割工藝的復雜性,由于采用的是高溫溶解方式,對某些特殊要求的材料容易引起表面化學變質,對非導電的切割厚度有限制,對高溫下不易熔解的灰分成分材料也難以加工。激光劃片機的精度線寬為15-25μm,槽深5-200μm(1mm=1000μm)。

                                     

                                    砂輪劃片機是接觸性機械加工,因其屬于物理加工方式,所以適合加工的材料較激光劃片機更廣泛,適合導電材料、非導電材料和半導電材料的切割。對被加工材料的表面不易產生微觀變異。割縫的寬度直接由砂輪劃片機刀片來決定,切割精度由切割速度和刀片表面來控制。因此較激光劃片機更容易掌握加工要點。砂輪劃片機的劃片精度小于5微米,切割深度0.08-4mm。

                                     

                                    砂輪劃片機切割時主要會出現的問題:半導體行業所用的材料屬于硬脆材料不同于普通的磨削加工。經過多次試驗,我們得出(1)當主軸轉速和切割深度固定時,切割進給速度減小,切割道寬度降低。(2)當切割進給速度和切割深度固定時,主軸轉速增加,切割道寬度減小。(3)使用順切模式的切割道寬度比逆切模式的切割道寬度小。利用順切、慢的切割進給速度、較小的切割深度以及較高的主軸轉速,能獲得較低的切割力和較小的切割道寬度。(4)受刀片厚度的影響,而刀片的鈍化或進給速度不適合、切割機的軸向振動等現象,都會使切割道寬度變大。(5)切割過程的操作方式、刀片種類、切割條件、振動大小、工件材料以及切割參數等不適合,都可能是引起基片過度破裂的因素。因此,砂輪劃片機要切割的材料比激光劃片機的應該厚一些。

                                     

                                    金剛石線切割機也是接觸機械性加工,純物理加工方式,加工時不會產生火花,對被加工材料的表面性狀沒有任何改變。割縫的寬度由電鍍金剛石線來決定。切割的精度由被切割的材料、切割速度和機床機械的原因來決定,切割時,使用類似的材料先試切幾次就可以很快掌握切割的速度與精度、表面粗糙度的關系。我公司新的金剛石線切割機采用的是邊切割邊研磨的技術,使加工質量有了質的提高。金剛石線切割機用來切割更大尺寸的材料,大可達到1米多,深能切800mm。佳精度可達0.03mm,佳粗糙度可達0.4μm。

                                     

                                    金剛石線切割機因金剛石線的磨損程度、機床機械設計、材料本身的諸多原因使得加工精度標準也會有所不同。

                                     

                                    三種設備的切割工藝激光劃片機屬于柔性加工的方式,砂輪劃片機屬于剛性加工方式,金剛石線切割機是利用柔性的金剛石線剛性加工方式。

                                     

                                    三種設備的切割深度比較:激光劃片機在5~200μm,砂輪劃片機0.08~4mm,金剛石線切割機在1mm~800mm。

                                     

                                    三種設備的切割材料與精密程度:激光劃片機可用于半導體材料、導電材料和超薄非導電材料的切割;砂輪劃片機適用于稍厚半導體、非導體和導電體材料的精密切割;金剛石線切割機適合切割更大尺寸更厚的導電材料、非導電材料和半導電材料,精度次,相對于其他外圓切片機、內圓切片機、砂輪片切割機來說,金剛石線切割機因割縫小、不易破裂、損耗低的優勢更為突出,尤其適合昂貴脆硬非導電材料的切割加工。

                                     

                                    簡單對比一下,不難看出,三種不同工藝的精密切割設備,原本沒有可比性,如果真要拿來做個比較,可以說三種切割設備之間的關系形成了一個不同層次的互補關系。打個比方,激光劃片機、砂輪劃片機與金剛石線切割機之間的關系就像是水果刀、菜刀和斧頭的關系,所以也沒辦法比較,不同的情況下選擇不同的加工方式。用戶只有根據自身產品的具體情況來選擇合適的加工設備。

                                     

                                    以上文字是泰州晨虹數控網站小編的個人意見,對隔個行業的認識有些局限,難免有些片面,如有不足,請大家不吝指正。

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