金刚石丝锯精密切割及其制备技术
康仁科 教授 精密与特种加工教育部重点实验室 大连理
工大学机械工程学院 精密切割加工是制备半导体和光电晶体基片的主要加工工艺
之一， 在 微电子、光电子器件的制造过程中占有很高的地位。 而随着微电子和 光电子技术飞速发展，对半导体和光电晶体的切割加工提出更高要 求。高效率、低成本、高精度、窄切缝、小翘曲变形、低表面损伤、 低碎片率、无环境污染等是目前半导体和光电晶体的切割加工的新趋 势。 现在，硬脆晶体材料切割方法有金刚石圆锯切割、带锯切割、线锯切 割。金刚石圆锯有分为金刚石外圆据和金刚石内圆锯两种； 带锯分为 钢带据、金刚石带锯、钢片锯三种；线锯分为钢丝锯、 金刚石串珠锯、 金刚石丝锯三种。
金刚石外圆锯切割技术 金刚石外圆锯切割技术是应用较早的切割方法，外园周上电镀金 刚石的圆锯片直径在200mm左右，最大可达400mm。多用于宝石、 石英、铁氧体、陶瓷等材料的切断、切槽等。优点是：结构简单、操 作容易、刀片价格便宜； 缺点是：刀片较厚、 锯口宽、材料损耗较大、 切割面的平行度较差、 只能切割小直径或较薄工件。 金刚石外圆锯典 型的应用就是在 IC 制造中将硅片切割成分离的芯片。
金刚石内圆锯（ ID ）切割技术
刚石内圆锯（ID）切割技术
Sihcon wafer
Z
内孔圖周上电镀金刚 石薄锯片周边张紧固定 在一亍框架上，和用圖 锯片内圜进行切割.
金刚石内圆锯（ID）切割技术示意图
金刚石内圆锯切割技术的优点是： 1.刚性好，可做的很薄，达到 0.1mm; 2?切片精度高，直径 200mm晶片的厚度差仅为 0.01mm; 3. 设备低廉，所用切割机价格仅为其它工具多使用切割机价格的 1/3— —14； 4.每片都可以进行径向调整和切片厚度的调整； 5.小批量多规 格加工时，具有灵活的可调性。缺点是：1.切片表面损伤层较大；2. 刀口宽，材料损失大；3.生产率低，每次只切割一片；4.只能切割直 线，无法切割曲面；5.只能切割直径小于200mm的晶片。
带锯切割
金刚石带锯是以电镀金刚石磨料或镶焊金刚石烧结块为主题的环形 锯条，带锯出现于20世纪50年代，我国八十年代才开始研制该类设 备。优点是：锯切速度快，刀具材料消耗少，噪音小。缺点是：锯口 大，切割精度低，对荒料要求规整，不能进行多片切割。
线锯 线锯按照磨粒形式使用的不同分为四种： 使用游离磨料的钢丝锯、使 用固结金刚石磨料的钢丝锯、钎焊金刚石串珠的绳锯、不使用磨料的 电火花线锯。
游离磨粒多线切割
游离磨粒多线切割示意图
游离磨粒多线切割是利用一根钢丝缠绕在一组锯丝导轮上，形成一排按一定间隔 排列的切割线，钢丝按一定方向运动，将含有碳化硅等游离磨料的切割液带向工 件，在一定压力下对工件产生切割作用，形成切缝。
meya叶burger公司目前为切割太阳能硅片而开发的 DS262型线锯，具有同时切 割4根长520mm界面为153X 153mn硅棒的能力。DS262型线锯一组切片数最高 可达
4400片，这相当于50台切片机一天的工作量或一台高质量的切片机 50天
的工作量。
游离磨粒多线切割的特点优点是：1.片厚一致性好，切片厚度由排线轮的精度所 保证；2.节约原材料，切缝窄，线锯直径为 0.08mm0.18mm而内圆锯片的 刀口宽度为0.3m 0.38mm 3.能切割大尺寸晶体；4.切片量大；5.切片薄， 线锯受力均匀，干扰因素少，切割过程稳定；6.切片残余应力和挠曲变形小，表 面、亚表面损伤层少。
缺点是：1.切片厚度调节困难；2.不适合小批量生产；3.使用成本高，钢丝和排 线轮同时磨损，寿命较短；4.维护困难。
固结金刚石磨粒线锯
金刚石线锯
