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硅片线切割有限元热分析

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Ａ ｓｒｃ ： ｉ ｌ ｔ ｃｌ ｉ ｈ ｒｅｍａｈｎ ｇ ＷＥ Ｍ ）ｏ ｌｏ ａｅ ｋｎ ｆ ｅ ｅｈ ｏ ｂｔａｔ Ｗ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ａｇ ｃ ｉｉ （ Ｄ ｅ ｅ ｒａｄｃ ｎ ｆ ｉｃｎｗ ｆｒｓ ｉｄｏ ｗ ｔｃ ｎ — ｓｉ ｉａ ｎ
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关键 词 ： 片 ； 硅 电火 花线切 割加工 ； 限元 ； 有 热分析
中图分类号 ：Ｔ ６ １ Ｇ ６
Ｆｉ ｉｅ Ｅｌ ｍ ｅ ｔ Ｔｈ ｒ ａ ｎ ｔ ｅ ｎ ｅ ｍ ｌ Ａｎａ ｙ ｉ ｆ Ｌｉ ｅ Ｃｕ ｔｎ ｉ ｃ ｎ ｌ ｓｓｏ ｎ ｔｉ ｇ Ｓ ｌ ｏ ｉ
集 成 电路 （ｃ 是 现代信 息产 业 的基础 ，Ｃ所 用 Ｉ） Ｉ
的材 料 主 要 是 硅 、 和 砷 化 镓 等 ， 球 ９ ％ 以 上 Ｉ 锗 全 ０ Ｃ
面粗糙 度 、 力场 分 布 ， 而 减少 显微 裂 纹 ， 面热 应 从 表
影 响 区 变 质 层 ， 高 表 面 质 量 ｐ ｒ ｍｅ ｅ ｓｄｉ Ｏ ｔ ｅａ ｐ ａ ａ ｃ ｓａ ｄ ｐｒ ｐ ｒ ｉｓｏ ｈ ｃ ｉ ｉ ｇ ｓ ｒａ ｅ ｔｉ ｆｇｒａ ａ ｉ ｇ ｔ ｎ ａ ａ ｔ ｒ ｄ ｔ ｈ ｐ ｅ ｒ ｎ ｅ ｎ ｏ ｅ ｔｅ ｆｔ ｅｍａ ｈ ｎ ｎ ｕ ｆ ｃ ．Ｉ ｓｏ ｅ ｔｍｅ ｎ ｎ ｏ ｔ ｅ ｓ ｌｃ ｉｎ ｏ ｐ ｃａ ｎｄ ｈｉｈ ｅ ｆｃｅ ｕｓ ｏｗｅ ｓ ｄ ｆ ｒＷ ＥＤＭ ． ｈ ｅｅ ｔ ｆｓ ｅ ｉｌａ ｇ ｆｉｉｎｔｐ ｌｅ ｐ ｏ ｒ ｕ ｅ ｏ Ｋｅ ｒ ｓ ｉ ｃ ｎ ｗａ ｅ ； ＥＤＭ ； ｉ ｔ ｌｍｅ ｔ ｔ ｅ ｍａ ｎ ｌ ｓｓ ｙ ｗｏ ｄ ：ｓｌ ｏ ｆ ｒ Ｗ ｉ ｆｎｉｅｅｅ ｎ ； ｈ ｒ １ａ ａｙ ｉ
材料都 采用硅 片 。随着单 晶硅 棒（ 多晶硅锭 ） 或 尺
寸 的增 大 ， 直径 ３０ ｍｍ 硅 片 用 多钢 丝 线 锯 切 割具 ０
的机理 以及 提高加 工效率 等具有重 要意义 。本文建
立 了电火花 线切割 加工低 电阻率单 晶硅 片的传热学 模型， 基于有 限元 方法 对 加工 过 程 中 的温度 场应 力
ｏ ｈ ｅ ｐ ｒ ｔ ｒ ｉｌ ｓｗｅｌ ｓ ｔ ｅ ｓｒ ｓ ｉｌ ｆｔ ｅ ｗｉ ｕ ｔｎ ｒ ｇ ｅ ｆ ｉｇ ｅ ｃ ｙ ｔ ｌｓ ｉ ｎ ｆｔ ｅ ｔｍ ｅ ａｕ ｅ ｆ ｄ ａ ｌ ａ ｈ ｔｅ ｆ ｄ ｏ ｈ ｒ ｃ ｔｉ ｇ ｐ ｏ ｒｓ ｏ ｎ ｌ ｒ ｓａ ｉ ｃ ｅ ｅ ｅ ｓ ｌｏ ｗａ ｅ ｔ Ｗ ｅ ｉ ｉｉ ｙ ｆ ｉ ｌｍｅ ｔ ｔ ｏ ｆ ｒ ｗｉ ｌ ｒ ｓ ｔ ｔ ｂ ｉ ｔ ｅｅ ｎ ｈ Ｏ ｓｖ ｙ ｎ ｅ ｍｅ ｈ ｄ．Ｔｈ ｒｉｌ ｔ ｄ ｅ ｈ ｆ ｅ ｃ ｈ ｔ ｈ ｉｃ ａ ｇ ｅａ ｔ ｅｓｕ ｉ ｔ ｅｉ ｌ ｎ ｅｔ ａ ｅｄ ｓ ｈ ｒ — ｃ ｓ ｎ ｕ ｔ
有生 产效率 高 、 面质 量好 的 特点 。但 在 大 尺 寸 表 ｚ
Ｗａ ｇＬｉｎ ，Ｌｉ ｈｄ ｎ ， ａ ｇＹｉｈ ｉＴｉｎ Ｚ ｎ ｊｎ， ｕ Ｍｉｇ ｏ ｈ ｎ ｎ ａ ｇ ｕ Ｚ ｉｏ ｇ Ｈｕ ｎ ｎ ｕ ， ａ ｏ ｇｕ Ｑｉ ｎ ｂ ，Ｓ ｉＹｏ ｇ （Ｎａ ｊ ｇ Ｕｎｖ ｒｉ ｆＡｅｏ ａ ｔ ｓａ ｄＡｓｒ ｎ ｕ ｉｓ Ｎａ ｊ ｇ２ ０ １ ， ｉａ） ｎ ｉ ｉｅｓｔ Ｏ ｒ ｎ ｕ ｉ ｎ ｔｏ ａ ｔ ， ｎｉ １ ０ ６ Ｃｈｎ ｎ ｙ ｃ ｃ ｎ
ｍｅ ｓ ｗｈｉｈ ｃ ｎ ｍａ ｅ ｃ ｔｉ ｇ ｐｒ ｃ ｓ ｒ ｆｅ ｔｖ ｒ ｈ ａ ｎｔ ｃ ａ ｋ ｕ ｔｎ ｏ ｅ ｓｍｏ ｅ ｅｆ ｃ ｉｅａ ｅｃ ｅ ｐ．Ｔｈｉ ｒ ｉｌ ｉｌ ｅ ｃ ｉ ｅ ｈ ｅ ｕ ｔ ｓａ ｔｃｅｍａｎ ｙ ｄ ｓ ｒｂ ｓｔ ｅｒ ｓ ｌ
《 电加工与模具）０８ ２０ 年第 ５ 期
设 计 ・ 究 研
硅 片线切 割有 限元 热分析
王 亮 ， 志 东 ， 因慧 ， 宗 军 ， 明 波 ， 刘 黄 田 邱 史 勇
（南 京航空航 天大学 江苏省 精密与微 细制造技 术重点 实验室 ， 江苏南京 ２ ０ １ １ ０ ６）
摘要 ： 片放 电切割 是 一种 新 型 的工 艺方 法 ， 片放 电切 割技 术 能直接 得 到 大尺 寸、 薄硅 硅 硅 超 片 ， 不受硅 片各 向异性 的影响 ， 备成本很 低 ， 割 效率较 高。该 文用 有 限元方 法 对低 电 阻率单 且 设 切 晶硅 片的放 电加 工温度场 和应 力场进行 分析 ， 探讨放 电参数 对加 工表 面形 貌及性 能的影响 。
ｉ ｆｕ ｎ ｅ ｏ ｎ ｓ ｔｏ ｙ ｃ ｎ ｇ ｔｔ ｅ ｋ ｎ ｆｗａ ｅ ｈ ｃ ａ ｉｇ ｒｓｚ ｎ ｓｕ ｔａ ｔ ｉ ｎ ｌｅ ｃ ｆａ ｉｏ ｒ ｐ ａ ｅ ｈ ｉ ｄ ｏ ｆ ｒｗ ｉｈ ｈ ｓ ｂ ｇ ｅ ｉｅ ａ ｄ ｉ ｌｒ —ｈ ｎ． Ｔｈ ｑ ｉ ｅ ｅ ｕｐ—

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切割速度曲线对硅片翘曲度的影响

切割速度曲线对硅片翘曲度的影响

变速切割速度曲线对硅片翘曲度的影响马玉通（中国电子科技集团公司第四十六研究所天津300220）摘要：根据线切割机的工作原理，综合考虑了砂浆中磨料在磨削过程中的变化以及单晶直径的变化，确定了变速切割的工艺方法，同时考虑到5英寸单晶直径大，SiC磨削路线长，磨削发热量大，制定了包括线速度、耗线量、砂浆温度、砂浆流量以及各部分温度的工艺参数。

通过该工艺参数进行了切割实验，验证了该工艺参数下切割的晶片可以满足要求。

关键词：线切割；翘曲度；切割速度Effect of Slicing Speed Graphs on Warp of Silicon Sliced Wafers in Multi-Wire SlicingMa Yu-tong（46th Research Institute, Chinese Electronics and Technology GroupCompany,Tianjin,300220）Abstract：As the theory of the multi-wire slicing process, the silicon ingot would move down whilethe wire kept the same horizontal position during the slicing process, so the slicing speed would be changed with the relation between the wire and the ingot. With the diameter of the silicon ingot increased, the quantity of heat would be remarkably increased, so the slicing process would be determined including the wire speed, the abrasive temperature, the abrasive flow and the unit temperature. The article was addressed on the effect of the slicing speed graphs on warp of the silicon sliced wafers in the multi-wire slicing.Keywords：multi-wire slicing, warp, slicing speed1 引言随着IC制造技术的突飞猛进，硅底衬片几何参数对IC制造过程中的经济效益的发挥影响愈发明显。

硅片多线切割的温度场仿真研究

硅片多线切割的温度场仿真研究


理 以及 空 气与切 削液 的冷却 作 用 。采 用参数化 编程 与 生死单 元技 术 ， 仿 真分 析 了硅 片切 割 的 温度 场
分布 情 况 。 研 究 了线 锯 张 力 、 硅材 进给 速度 对硅 片温度场 分布 的影 响 。仿 真 结果 显 示 ： 硅 切 片 的 温 升
与 线锯 张 力成正 比 关 系， 张力越 大 ， 温 升越 明显 ； 进 给速 度 对硅 切 片的 温 升 曲线 有一 定的 影 响 ， 但 硅 材在 不 同进 给速度 下的最 终 温度 几 乎相 同。论 文 为研 究硅 片的切 割 变形 机 理 、 改善硅 片表 面质 量 等
Ｗ ＡＮＧ Ｊ ｉ ａ ｎ— ｃ ｈ ｅ ｎ，ＤＥＮＧ Ｘｉ ａ ｏ — ｌ ｅ ｉ ，Ｗ ＡＮＧ Ｔａ ｏ
Байду номын сангаас
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ，Ｑｕ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ，Ｑｕ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｚ ｈ ｅ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ３ ２ ４ ０ ０ ０，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
ｔ ｈ ｅ ｐ ｅ ａ ｋ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ ｏ ｆ ｗａ ￣ｒ ｓ 、 ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｄ ｕ ｒ ｉ ｎｇ ｓ ｌ ｉ ｃ ｉ ｎ ｇ ｉ ｓ ｄ ｅ ｐ ｅ ｎ ｄ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｗｉ ｒ ｅ ｓ ａ ｗ ，ａ ｎ ｄ ｂ ｉ ｇ ｇ ｅ ｒ ｔ ｅ ｎ —
提 供 了一 定 的 理 论 参 考 。
关键 词 ： 硅切 片 ； 多线切 割 ； 线锯 张 力 ； 进 给速度 ； 温 度 分 布 中 图分 类 号 ： Ｔ Ｈ１ ６ ５； Ｔ Ｇ ６ ６ １ 文 献标 识码 ： Ａ
太阳能硅片多线切割技术详解

太阳能硅片多线切割技术详解

硅片是半导体和光伏领域的主要生产材料。

硅片多线切割技术是目前世界上比较先进的硅片加工技术，它不同于传统的刀锯片、砂轮片等切割方式，也不同于先进的激光切割和内圆切割，它的原理是通过一根高速运动的钢线带动附着在钢丝上的切割刃料对硅棒进行摩擦，从而达到切割效果。

在整个过程中，钢线通过十几个导线轮的引导，在主线辊上形成一张线网，而待加工工件通过工作台的下降实现工件的进给。

硅片多线切割技术与其他技术相比有：效率高，产能高，精度高等优点。

是目前采用最广泛的硅片切割技术。

多线切割技术是硅加工行业、太阳能光伏行业内的标志性革新，它替代了原有的内圆切割设备，所切晶片与内圆切片工艺相比具有弯曲度（BOW）、翘曲度（WARP）小，平行度（TAPER）好，总厚度公差（TTA）离散性小，刃口切割损耗小，表面损伤层浅，晶片表面粗糙度小等等诸多优点。

太阳能硅片的线切割机理就是机器导轮在高速运转中带动钢线，从而由钢线将聚乙二醇和碳化硅微粉混合的砂浆送到切割区，在钢线的高速运转中与压在线网上的工件连续发生摩擦完成切割的过程。

在整个切割过程中，对硅片的质量以及成品率起主要作用的是切割液的粘度、碳化硅微粉的粒型及粒度、砂浆的粘度、砂浆的流量、钢线的速度、钢线的张力以及工件的进给速度等。

一、切割液（PEG）的粘度由于在整个切割过程中，碳化硅微粉是悬浮在切割液上而通过钢线进行切割的，所以切割液主要起悬浮和冷却的作用。

1、切割液的粘度是碳化硅微粉悬浮的重要保证。

由于不同的机器开发设计的系统思维不同，因而对砂浆的粘度也不同，即要求切割液的粘度也有不同。

例如瑞士线切割机要求切割液的粘度不低于55，而NTC要求22-25，安永则低至18。

只有符合机器要求的切割标准的粘度，才能在切割的过程中保证碳化硅微粉的均匀悬浮分布以及砂浆稳定地通过砂浆管道随钢线进入切割区。

2、由于带着砂浆的钢线在切割硅料的过程中，会因为摩擦发生高温，所以切割液的粘度又对冷却起着重要作用。

有限元热分析基本概念共43页

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谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
有限元热分析基本概念
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。