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方案分(fēn)享丨 金剛砂線開刃機

2022-6-24新聞

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背景介紹


近期,各大(dà)自動化(huà)公司相繼發布關于産品貨期延長(cháng)及産品漲價的(de)通(tōng)知,其根本在于芯片價格的(de)持續暴漲及芯片供應周期的(de)不斷延長(cháng),這(zhè)場(chǎng)持續兩年之久的(de)“缺芯潮”不僅沒有得(de)到緩解,甚至因爲俄烏沖突等各方面原因的(de)共同作用(yòng)愈演愈烈。

作爲芯片生産過程中的(de)重要半導體原材料之一的(de)金屬矽具有熔點高(gāo)(1410)、硬度大(dà)、有脆性、常溫下(xià)化(huà)學性質不活潑的(de)特性。在整個(gè)單晶矽和(hé)多(duō)晶矽從矽棒(晶錠)到芯片的(de)制備過程中,均需要不同用(yòng)途的(de)金剛石工具參與。

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 金剛砂線介紹

金剛砂線是金剛石切割線的(de)簡稱,也(yě)被稱爲鑽石切割線或鑽石線,主要用(yòng)于矽片、藍寶石、磁性材料、水(shuǐ)晶材料等硬脆性材料切割領域。

    半導體産業鏈主要包括芯片設計、代工制作、封裝測試三部分(fēn)。金剛砂線以其高(gāo)硬度及高(gāo)耐磨性,已成爲矽片制造最重要的(de)切割用(yòng)具之一。

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。

金剛砂線相比傳統切割工藝的(de)三大(dà)優勢:

1. 漏損少,壽命長(cháng),切割速度快(kuài),切割效率高(gāo),提升産能。

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

3. 環保,金剛砂線使用(yòng)水(shuǐ)基磨削液(主要是水(shuǐ)),有利于改善作業環境,同時(shí)簡化(huà)洗淨等後道加工程序。

金剛砂線生産工藝:

1. 鋼線拉絲機制造高(gāo)強度内芯鋼絲線,金剛砂線切割過程中90%的(de)抗拉強度來(lái)自鋼絲線。

2. 鍍銅機爲鋼絲表面鍍上銅保護殼。

3. 上砂機和(hé)電鍍機将金剛砂附著(zhe)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(de)切割效果。

5. 金剛砂線成品。


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 金剛砂線開刃機 

金剛砂線由于是将金剛砂電鍍在鋼線表層,所以切割線表面會有微型鋸齒,但新生産出來(lái)的(de)金剛砂線鋸齒并不鋒利,無法達到最佳的(de)切割狀态,所以需要開刃機對(duì)其鋸齒進行磨削,使鋸齒表面鋒利,既能更高(gāo)效地進行切割,也(yě)能使切割矽材料表面造成的(de)鋸痕規整。

金剛砂線開刃機主要分(fēn)爲以下(xià)三部分(fēn):

1. 收放卷部分(fēn):

使放卷輥上的(de)金剛砂線均勻的(de)纏繞在收卷輥上。

2. 排線部分(fēn):

控制收放卷的(de)排線間隔。

3. 平台升降部分(fēn):

移動磨刀(dāo)石,使金剛砂線打磨均勻。

設備工作流程:

1. 設備啓動前需要預張緊到HMI設置的(de)張力範圍。

2. 設備開始加速運行到恒定速度。

3. 對(duì)金剛砂線進行打磨,通(tōng)過卷徑計算(suàn)和(hé)PID調節算(suàn)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(de)生産公裏數,減速停止。

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工藝難點

1

放卷輥排線間距不标準,需程序自我調整。

2

HMI界面顯示剩餘長(cháng)度以及剩餘時(shí)間,需要程序自動計算(suàn)。

3

收線速度需爲恒定線速度(可(kě)使用(yòng)計米輪信号),無法使用(yòng)理(lǐ)論計算(suàn)速度或恒定轉速生産。

4

整機加減速和(hé)排線換向時(shí),保證擺杆抖動±1°以内,否則會出現斷線情況。

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 禾川方案 

【方案拓撲】

【性能指标】

1. 生産線徑:ф0.02-ф0.5mm。

2. 擺杆張力:0-10N。

3. 生産速度<=1200m/min。

4. 排線間距誤差± 1μm。

5. abs(誤差)<1%。

【方案優勢】

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

2. 觸摸屏可(kě)以實時(shí)記錄生産信息,通(tōng)過U盤導出。

3. 采用(yòng)X3E EtherCAT總線伺服驅動器+23位絕對(duì)值光(guāng)編電機,響應快(kuài),一緻性好。

4. 使用(yòng)共直流母線技術,收放卷軸在制動過程中産生的(de)再生能源能夠被合理(lǐ)利用(yòng)和(hé)回收,實現節能環保。

5. 采用(yòng)Q系列PAC,總線周期1ms,實現更精準的(de)卷徑計算(suàn)和(hé)張力控制,減少短線率。