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          方案分享 - 金剛砂線開刃機

          時間:2022-05-12 15:31:40來源:浙江禾川科技股份有限公司

          導語:?作為芯片生產過程中的重要半導體原材料之一的金屬硅具有熔點高(1410)、硬度大、有脆性、常溫下化學性質不活潑的特性。在整個單晶硅和多晶硅從硅棒(晶錠)到芯片的制備過程中,均需要不同用途的金剛石工具參與。

          芯片

            01、背景介紹

            近期,各大自動化公司相繼發布關于產品貨期延長及產品漲價的通知,其根本在于芯片價格的持續暴漲及芯片供應周期的不斷延長,這場持續兩年之久的“缺芯潮”不僅沒有得到緩解,甚至因為俄烏沖突等各方面原因的共同作用愈演愈烈。

            作為芯片生產過程中的重要半導體原材料之一的金屬硅具有熔點高(1410)、硬度大、有脆性、常溫下化學性質不活潑的特性。在整個單晶硅和多晶硅從硅棒(晶錠)到芯片的制備過程中,均需要不同用途的金剛石工具參與。

          芯片

            02、金剛砂線介紹

            金剛砂線是金剛石切割線的簡稱,也被稱為鉆石切割線或鉆石線,主要用于硅片、藍寶石、磁性材料、水晶材料等硬脆性材料切割領域。

            半導體產業鏈主要包括芯片設計、代工制作、封裝測試三部分。金剛砂線以其高硬度及高耐磨性,已成為硅片制造最重要的切割用具之一。

          芯片

            金剛砂線構成:

            金剛砂線由鋼絲線、銅層、金剛砂層及鍍鎳層組成。

          芯片

            金剛砂線相比傳統切割工藝的三大優勢:

            1. 漏損少,壽命長,切割速度快,切割效率高,提升產能。

            2. 品質受控,單片成本低,金剛砂線切割造成的損傷層小于傳統工藝,有利于切割更薄的硅片。

            3. 環保,金剛砂線使用水基磨削液(主要是水),有利于改善作業環境,同時簡化洗凈等后道加工程序。

            金剛砂線生產工藝:

            1. 鋼線拉絲機制造高強度內芯鋼絲線,金剛砂線切割過程中90%的抗拉強度來自鋼絲線。

            2. 鍍銅機為鋼絲表面鍍上銅保護殼。

            3. 上砂機和電鍍機將金剛砂附著在銅殼外層,形成金剛石微型鋸齒,再鍍上一層加厚鎳,保證上砂質量。

            4. 開刃機磨削金剛砂線上微型鋸齒,使鋸齒表層鋒利,達到最佳的切割效果。

            5. 金剛砂線成品。

          芯片

            03、金剛砂線開刃機

            金剛砂線由于是將金剛砂電鍍在鋼線表層,所以切割線表面會有微型鋸齒,但新生產出來的金剛砂線鋸齒并不鋒利,無法達到最佳的切割狀態,所以需要開刃機對其鋸齒進行磨削,使鋸齒表面鋒利,既能更高效地進行切割,也能使切割硅材料表面造成的鋸痕規整。

          芯片

            金剛砂線開刃機主要分為以下三部分:

            1. 收放卷部分:

            使放卷輥上的金剛砂線均勻的纏繞在收卷輥上。

            2. 排線部分:

            控制收放卷的排線間隔。

            3. 平臺升降部分:

            移動磨刀石,使金剛砂線打磨均勻。

          芯片

            設備工作流程:

            1. 設備啟動前需要預張緊到HMI設置的張力范圍。

            2. 設備開始加速運行到恒定速度。

            3. 對金剛砂線進行打磨,通過卷徑計算和PID調節算法,保證過線速度穩定,使金剛砂線打磨均勻。

            4. 設備運行到HMI設置的生產公里數,減速停止。

            04、工藝難點

            1,放卷輥排線間距不標準,需程序自我調整。

            2,HMI界面顯示剩余長度以及剩余時間,需要程序自動計算。

            3,收線速度需為恒定線速度(可使用計米輪信號),無法使用理論計算速度或恒定轉速生產。

            4,整機加減速和排線換向時,保證擺桿抖動±1°以內,否則會出現斷線情況。

            05、禾川方案

            【方案拓撲】

          芯片

            【性能指標】

            1. 生產線徑:ф0.02-ф0.5mm。

            2. 擺桿張力:0-10N。

            3. 生產速度<=1200m/min。

            4. 排線間距誤差± 1μm。

            5. abs(誤差)<1%。

            【方案優勢】

            1. 采用齒輪排線,能夠自動糾偏,保持排線穩定,包含梯形排線和R角補償功能。

            2. 觸摸屏可以實時記錄生產信息,通過U盤導出。

            3. 采用X3E EtherCAT總線伺服驅動器+23位絕對值光編電機,響應快,一致性好。

            4. 使用共直流母線技術,收放卷軸在制動過程中產生的再生能源能夠被合理利用和回收,實現節能環保。

            5. 采用Q系列PAC,總線周期1ms,實現更精準的卷徑計算和張力控制,減少短線率。

          標簽: 芯片半導體

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