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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。
日本钢铁企业特厚钢板制造技术介绍2009-02-20 08:43:55 作者：TNCSTEEL 来源：TNC数据库特厚钢板一般指厚度大于100mm的钢板，多用于大型模具、大型机架、磁屏蔽、机械结构等方面。
为保证特厚钢板的内在质量，一般要求轧制特厚钢板的压缩比大于3.0。
采用连铸板坯制造特厚钢板的难点在于，板坯到成品的压缩比小，用一般方法生产时，会出现钢板内部疏松压合、偏析消除等方面达不到质量要求的情况，表现为钢板的超声波探伤不合格。
为利用现有设备以连铸坯为原料生产特厚钢板，日本开发出许多专利技术。
这些专利提供的特厚钢板制造方法主要有川崎制钢的锻造-轧制法、JFE的焊接复合钢坯法、住友金属的连铸大压下法、日本钢管的规定压缩比和最终道次压下量的轧制法等。
其中锻造-轧制法和焊接复合钢坯法的实用性较强，利用现有设备即可实施。
1、锻造-轧制法锻造-轧制法是对连铸板坯实施锻造-轧制联合工艺，可在压缩比小于2.0的条件下制造出合格的特厚钢板。
1.1双向锻造-轧制法川崎制钢提出了两种双向锻造-轧制法专利技术：方法一(特开2000-263103)：锻造时连铸板坯与锻造砧铁的接触长度达到一定值以上，并对连铸板坯在长度方向和宽度方向上进行延伸锻造，在铸坯平面内不同方向上使钢受到锻打即可获得压合中心疏松和破碎偏析带的效果。
该方法的主要工艺要点是：锻造+轧制总压下率为29%～66%。
锻造方法是，压下率为20%～56%、B/H为0.7～1.0的横向-纵向锻造。
其中B是连铸板坯与锻造砧铁的接触长度，H是连铸板坯的厚度（见图1）。
锻造工艺分为两个阶段，首先使铸坯的长度与砧铁垂直，进行纵向延伸锻造；然后使铸坯的长度与砧铁一致，进行横向延伸锻造。
锻造后的板坯轧制成成品。
该方法的典型实施例见表1。
1：连铸坯，2、2'，；3、3'，：锻锤，锻砧图1：横向-纵向锻造示意图表1：2000-263103的典型实施例现中心疏松和中心偏析。
钳工基础—锯弓与锯割工艺(图)一、锯割锯割是用手锯把金属材料（或工件）分割开来或锯出沟槽的操作。
1.锯割就是用手锯对工件材料进行分割或在工件上开出沟槽的操作。
2.锯割的工作范围锯割主要完成切断、开槽等工作。
（1）锯断各种原材料或半成品。
（2）锯除工件上的多余部分。
（3）在工件上锯槽。
二、锯切工具手锯由锯弓和锯条两部分组成。
锯弓用来张紧锯条，有固定式和可调式两种，常用的是可谓式。
锯条一般用渗碳钢冷轧而成，也有用碳素工具钢或合金钢制成后经热处理使用的。
锯条的选用应根据加工材料的软硬和厚度大小来确定．一般锯条上同时工作的齿数为2—4个齿。
粗齿用于锯切低碳钢、铜、铝、塑料等软材料以及截面厚实的材料；细齿用于锯切硬材料、板料和薄壁管子等加工音通钢材、铸铁及中等厚度的材料，多用中齿锯条。
为减少锯口两侧与锯条间的摩擦，锯齿不排列在一个平面内，而是略带波浪起伏。
锯割的主要工具是手锯。
1.手锯的构造手锯由锯弓和锯条构成。
将锯条装于锯弓上就成了手锯。
（1）锯弓用来安装锯条。
①锯弓的种类锯弓有固定式和可调式两种。
固定式锯弓它的安装距离不可调整，只能安装一种长度的锯条。
可调式锯弓它的安装距离可以调整，能装几种不同长度的锯条。
可调式锯弓的安装距离可以调节，通过调整可以安装几种长度的锯条，使用比较方便，并且，可调式锯弓的锯柄形状便于用力，所以目前被广泛使用。
②锯弓的组成锯弓由手柄、梁身和夹头组成。
锯弓两端都装有夹头，与锯弓的方孔配合，一端是固定的，一端为活动的。
当锯条装在两端夹头的销子上后，旋紧活动夹头上的翼形螺母就可以把锯条拉紧。
（2）锯条①锯条的制造材料锯条一般用碳素工具钢、合金工具钢或渗碳软钢冷轧制成，并经热处理淬硬。
②锯齿指锯条上的凸起部分。
锯条单面有齿。
它的一边开有许多锯齿，构成切削部分，相当于一排同样形状的錾子。
为了减少锯条的内应力，充分利用锯条材料，目前已出现双面有齿的锯条。
两边锯齿淬硬，中间保持较好韧性，不易折断，可延长使用寿命。
线锯工序HCT线锯工艺规范共17页第1页一. 目的：加工多晶硅片二．使用的工具刀片洗瓶铲子扭矩扳手常用工具一套电叉车换导轮车焊接机三．必备的劳保用品一次性医用手套护目镜防滑工作鞋布围裙防水套袖工作服工作帽四．使用的主要原材料无水乙醇布基胶带钢线滑轮外套绝缘转子浆料五．质量控制点·搬运装载晶棒；·分线网切割位置调整；六.工艺流程更换放线轴→线网准备→切割前准备→ 晶棒装载→ 设零点→ 热机→ 整理线网→ 热机检查→ 自动切割→机床监视→运行结束→移除旧线冷却晶棒→取片七．工艺步骤1.更换放线轴①去除张力( 右图红色按钮）。
②剪断钢线，然后用磁铁将线头固定在机床内壁上。
③拆除线轴螺丝，拿走法兰盘，用工具车取下旧线轴并放到指定区域内。
资料来源编制审核工艺提供部门标准化标记处数更改文件号签字日期批准HCT线锯工艺规范共17页第3页②启动主驱动，让线结缓慢的通过滑轮到达线导轮后停止，调整线结的方向，按照图2标示方向旋转几圈，然后搭接在线网上表面，这样能防止线结头被其他钢线卷入线网而导致断线。
用手辅助线结进入线网一段距离。
线结儿走过200-300m后改成高张力走线。
0.14mm钢线（24；22N) ，0.12mm钢线(22；20N)。
0.13mm钢线（22；20N) ，0.11mm钢线(19;19N)，0.10mm钢线(15;15N)⑤整理跳线：由于槽内存在颗粒物，将钢线挤出原来的线槽，钢线进入其他线槽而形成跳线。
上下导轮垂直方向两个线槽中，只有一个跳槽的，称为单向跳线，可以用手校正，使钢线恢复原位。
下导轮跳线时应该用手压住该跳线的上方区域，同时正转线网，直至拇指压住的区域到达下导轮；上导轮跳线处理方法相反。
（下导轮单向跳线处理图片）上下全部跳槽的，需要用胶带粘住“未跳线”区域的部分线网，整体向前（跳线位置在线网后半部分）或向后（跳线位置在线网前半部分）转动线网，以校正跳线。
（胶带方法整理双向跳线图片）HCT线锯工艺规范共17页第4页③启动主驱动，激活wire break control，关门上锁。
蒂森克虏伯和神户制钢生产帘线钢的先进工艺2010-11-27 9:38:36 来源：中国钢铁产业网信息中心编辑：韩静随着汽车轻量化的发展，生产钢帘线用钢丝逐步向高强化发展。
钢帘线是由钢丝拉拔成直径0.15mm-0.38mm的细丝捻绞而成，拉拔的钢丝被拉至100千米不允许断线，其质量取决于帘线用钢坯的质量和帘线盘条性能及质量。
如果线材中存在氧化铝和尖晶石等硬质非金属夹杂物，在拉拔和捻股期间容易断线。
因此，对帘线钢的每步生产工序都有严格的要求，且化学成分要求苛刻，夹杂物的类型、形状、大小和数量的控制要求高。
生产钢丝用线材时，减少或软化非金属夹杂物至关重要。
1 生产帘线钢的先进工艺帘线钢的冶炼工艺主要有两种：①电炉→二次精炼→连铸或模铸。
②高炉→铁水预处理→转炉冶炼→二次精炼→连铸。
由于电炉炉料废钢中残留的有害微量元素Ni、Pb、Cu、Cr影响钢质量，一般采用电炉冶炼帘线钢要严格控制炼钢用废钢的化学成分。
德国蒂森克虏伯钢铁公司是世界上著名的钢帘线专用线材生产厂家，其生产帘线钢的工艺流程是：铁水经鱼雷罐车运至炼钢厂，在140吨铁水包中进行脱硫预处理，外加15%-20%返回废钢组成炼钢原料。
然后在165吨转炉内进行吹炼，转炉顶底复吹。
炉顶有6支氧枪，每分钟吹入500m3-650m3氧气。
炉底设有直径为4mm的10孔供气元件，每分钟吹氩流量0.015Nm/t-0.5Nm/t。
其氧枪的位置、吹氧速度和底吹氩气流量均由声控仪或废气成分分析仪自动控制。
最后采用RH 炉外精炼，最大真空度为50Pa，两台TN喷粉装置，其中一台用于喷吹CaC2粉和CaSi粉成分微调。
此外还配有双线喂丝机喂CaSi线和Ca线。
这些工艺技术的应用，为保证钢帘线专用线材的洁净度创造了条件。
2 帘线钢的化学成分控制新技术国外先进钢铁厂生产的帘线钢的化学成分稳定，C、Mn和Si含量波动小。
帘线钢生产先进企业都有其帘线钢化学成分控制技术，在此仅分析日本神户制钢发明的一系列帘线钢化学成分控制新技术。
设计文件名称线锯工序东京制钢工艺规范T-IS-016产品型号名称太阳能硅片共11页第1页一、目的加工多晶硅片二、使用工具扭矩扳手、气动枪、丝杠（短、中、长）三个、工具车两台、刀片、布基胶带、气瓶、铲子、常用具一套、焊接机三、必备的劳保用品：一次性医用手套、护目镜、防滑工具鞋、布围裙、防水套袖、工作服、工作帽。
四、使用的主要原料：无水乙醇、钢线、滑轮外套、浆料、润滑油。
五、质量控制点1 搬运装载晶棒；2 分线网切割位置调整；3 依照《粘接工序工艺规范》对晶棒进行定位检查。
六、工艺流程↗线网整理（过线节、带跳线）切割前准备→晶棒装载→切割前检查→热机→开始自动切割→整理现场↘线轴更换取片←冷却硅片←确认切透←检查切割深度←切割结束←监视机床运行七、机床通\断电步骤1、通电・确认电器柜内已闭合无熔丝断路器（以下简称NFB）1-5 ；闭合NFB1，请将位于电器柜正下方的“ＵＰＳ”通电。
长按UPS开关键3秒即开启。
资料来源编制审核工艺提供部门标准化标记处数更改文件号签字日期批准设计文件名称线锯工序 东京制钢工艺规范T-IS-016共11页第2页・确认主操作板的触摸屏警报菜单显示。
当有任一警报显示时，确认其内容后，按压报警菜单上的“ 异常归零” ，进行警报复位。
・当按压主操作板上的运转准备按钮6时，按钮灯亮，变为“运转准备ON ”2、断电・确认张力解除后按下紧急停止按钮7；・关闭UPS 电源;长按UPS 开关键3秒即关闭； ・关闭机床总电源。
八、工艺步骤 1、收放线轴准备1 2 3 4 56 7设计文件名称线锯工序东京制钢工艺规范T-IS-016共11页第3页・让主操作板的触摸屏上显示为“绕线模式”。
・缠绕作业按照正方向（即自A 线轴至B 线轴方向）操作。
・点击 8、9键让线轴移动平台由里向外移动。
待线轴移动到最外端时，按下10、11键将A 、B 轴毂固定，使用扳手将轴毂前端的六角螺母松开.・将新线轴放在A 轴的移动滑台上，钢线旧线轴放在B 轴的移动滑台上，分别将线轴推入轴毂上，推到底即可。
・利用扳手拧紧六角螺母，固定线轴。
拧紧即可不必用力太大。
2、导轮更换 （1)拆卸主辊１）将轴承箱下方的压缩空气管拔出，用胶带将端口包好，防止进浆料。
２）取下前面轴承箱的盖子。
３）拧松连接主辊的螺栓，将其与栓帽一起卸下。
4）卸下固定前面轴承箱的螺栓（Ｍ１０×３０，４个）。
89 1110设计文件名称线锯工序东京制钢工艺规范T-IS-016共11页第4页５）将前轴承箱后面的V 形密封圈挪到导轮处。
６）插入中长丝杆，在0.5Mpa气压下将气动枪调至4档，并接通气源。
启动气动枪将导轮与机床里侧的轴承箱分离。
反向旋转取出丝杆。
这时，将轴承箱向前滑动5mm，拧紧后取下螺杆。
7）插入短丝杆，同样用气动枪将前轴承箱与导轮分离，然后将轴承箱向外滑动5mm，取出短丝杆。
设计文件名称线锯工序东京制钢工艺规范T-IS-016共11页第5页８）放入拆卸线轴用的长丝杆。
９）将前侧轴承箱往前移。
取下来的时候，在轴承箱外围上面安装吊起螺栓，将轴承箱吊起。
动作要轻，防止轴承箱壁与机床发生磕碰。
１０）然后将导轮移至前面。
１１）使用吊起主辊用的工具将主辊吊起，取下长丝杆。
更换作业结束。
的固定销.（2)主辊的安装１）确认主辊以及轴瓦部分是否有损坏等，用干净的抹布蘸酒精擦拭导轮的锥形面和前后轴承箱的锥形面及外轴承箱的轴套，如果有毛刺或硬伤凸起，用1200#砂纸打磨平。
（因为轴瓦等部位有脏污将会影响导轮的振动。
）２）将长丝杆插入拧紧，让后轴承箱的两个固定销摆到竖直位置与上面的凹槽对齐，将导轮安装上，导轮的两个固定孔也转到竖直位置，注意要将有字（标记）的一面朝外。
推入导轮,使导轮的固定孔准确的对入轴承箱。
3）放入V 形密封圈，先套在导论上，要注意V 形密封圈的方向,软边朝向外轴承箱。
在安装轴承箱的轴套上均匀的抹些润滑油.(记住先上导轮后抹油)4）将擦干净的前轴承箱吊起,套入长丝杆,把固定销旋转至竖直位置,顺着丝杆轻轻推入,手动调整轴承箱的位置,使其吻合的对入轴套,若发生倾斜偏移用橡皮锤轻轻敲打使其校正.推入轴承箱使固定销对入导轮的固定孔.拔出长丝杆.设计文件名称线锯工序东京制钢工艺规范T-IS-016共11页第6页５）插入连接主辊的螺栓，用气动枪拧紧。
・ＧＴ－１６００ＶＰ（气动枪）：４档转矩２０４０kgf・cm （空气压力０．５ＭＰａ）６）安装轴承箱的螺栓（Ｍ１０×３０４个）拧紧，固定轴承箱。
７）安上轴承箱的盖子,插入压缩空气气管.(3)调整排线单元１）排线单元幅度的确认方法如果出现以下情况，则必须调整排线单元的幅度。
设计文件名称线锯工序东京制钢工艺规范T-IS-016共11页第7页２）排线单元的卷状出现不良时的修正方法除切割以外的时候，在机械下方的操作板上将排线单元轴设置到“里侧移动极限”。
然后将线轴位置移动到线轴钢线的出线位置。
接下来请按照以下说明进行操作。
在切割的状态下请直接进行以下操作。
设计文件名称线锯工序东京制钢工艺规范T-IS-016共11页第8页九、切前准备1、织线网①用透明胶带绕在线导轮外，有胶的一面朝外。
绕3-4圈，这样可以将俩个导轮固定以防止滑动；②将钢线固定在胶带上。
放线张力设置为1KG低张力状态；设计文件名称线锯工序东京制钢工艺规范T-IS-016共11页第9页③选择绕线模式，以10m/min的速度转动线网，把第1根钢线安装在线网开始处，即推动钢线至导轮的第二个线槽，然后再拉一根线到第3个槽里，以此类推约需20根线，均匀的放到线槽里，不能有跳线和重叠；④停止线网转动，把一束线固定再线网开始处，即用灰色胶带将它和8根钢线平行粘起来；⑤.以10m/min的速度转动线网，让机器自动生成线网，当钢线达到一定的数量（宽度为50mm），停止线网转动，移走透明胶带，继续生成线网。
⑥.在线网块生成时，降低速度，缓慢的转动线导轮。
直到钢线刚好布满所有线槽；⑦.停止转动，拿开胶带并截断最后一根线，把钢线拉到收线轴上，再绕上几圈，启动收线轴张力；⑧.快速（100m/min）转动1、2分钟，停止机床，检查有无跳线、交叉现象并纠正。
2、线网调整线网织好后，以高张力状态下钢线前进2000米（线网的长度），根据晶棒的定位调整线网长度。
3、装载晶棒①装载硅棒前检查托盘和工作台夹具的接触面是否干净，打开浆料看纱帘是否完整，如果有断流，用刀片刮除浆料嘴中的异物；若清除不掉，拆下浆料嘴清洗吹干后安装好；检查线网传感器是否离线网1mm至4mm之间②装载并检验线网：托盘和工作台点是擦干净后，依次把硅棒装入台面槽内，到达底部，按下蓝色固定按钮，检验确保其不晃动。
检验并测量分线网切割去除顶底高度是否符合要求，底部剩余14mm，有效切割长度210mm。
如果线网与砖块位置的配合不适合，调整线网位置使匹配满足要求。
③设零点：手动降工作台至导向条离钢线网1mm处，设零点；再手动降工作台约3.6米，设零点，最后上升工作台至6mm以上。
这时应为切割模式，可变，单方向4、切前检查项目开始切割前必须检查：①钢线是否足够，在控制面板上检查钢线。
②检查张力臂的水平位置是否合适，张力是否符合工艺。
③排线位置是否适当并及时调整。
④检查滑轮外套是否切深切斜⑤零点是否设置，钢线是否清零。
设计文件名称线锯工序东京制钢工艺规范T-IS-016共11页第10页⑥浆料湿度是否合适，浆料嘴位置是否碰块，砂帘是否均匀⑦工艺参数是否正确。
⑧线号传感器是否离线网1至4mm。
5、热机①线网无跳线后，启动预热模式，点击绿色运转按钮，选择高速双方向热机。
②预热5分钟后，继续检查直到无跳线，第二次热机。
6、开始切割当两次热机检查无异常后，准备切割。
点运转按钮，选择高速，当速度达到工艺要求时，按下降按钮，选择加工模式，开始切割。
7、取片操作①准备：结束前5分钟，准备好新钢线，取片小车，电筒，纸板，装护板的小车，从粘接室取出晶棒，复核崩边情况是否与记录纸一致。
如果不一致做好记录。
结束前1分钟，记录结束时间，结束密度。
②步骤：1 ）关闭浆料，用电筒查看硅块是否切透。
若不透继续切。
2 ）打开浆料，转动线网冷却硅块10分钟。
这时的钢线速度为正向慢速（24m/min）运行。
待晶棒冷却完毕后，关闭浆料，更改工作台速度为50mm/min,。
点击“上升按钮”，并选用取工件方式3 ）查看取块时工作台速度和线网速度是否合适，当线网还有5mm脱离硅片时停止线网转动。
（防止导向条碎片带入导轮内）。
注：若在提升过程中发生钢线打滑、夹线、断线等情况时，则立即停止线网转动，慢速将硅片提起。
4 ）摘掉罩壳，两个人开始取片，一定要配合好，防止碰片。
5 ）填写质量跟踪单，并送清洗。
＜注意事项＞※驱动带运行时请不要进到设备里面※更换导轮时，活动轴承表面涂抹一层专用润滑油，固定轴承和活动轴承的锥形面同样需要擦干净，涂抹薄薄的一层专用油。
※只要不让浆料流入切割室,就必须让浆料进行循环模式,不允许只开搅拌电机.浆料电机不能停.设计文件名称线锯工序东京制钢工艺规范T-IS-016共11页第11页※控制手柄保持清洁，防止浆料的进入。
（操作时应用一次性手套包起）※取片后清洁底部过滤网，防止浆料溢出以及浆料的供给不足。
※更换导轮后，一定要调整钢丝弯曲检测装置。
※中途停机后，不允许将工作台升至最高点,继续切割时，首先转动线网至工艺要求速度，然后按下下降按钮，选择加工模式继续切割。
※切割之前观察浆料流量均匀、无气泡，如气泡持续存在，彻底更换浆料。
※预热完成后，将钢线走向改为单方向，防止低级错误。
※取片后观察切割效果，玻璃缝隙较均匀说明质量还可以，如果出现大小缝隙不均匀分布以及硅片表面的拐弯、掉片等，应及时对浆料、负载进行调整，并查找源头原因（浆料密度、更新量。
）●停机准备首先确认浆料缸、浆料管内有无浆料。
1、如有，请先确认有无必要进行关机，关机时压缩空气不必停！2、在停机不超过6小时，但超过1小时以上，请将回流泵内的浆料抽出后方可停机。
3、如停机超过6小时以上，必须先将机器用悬浮液清洗管路及设备1小时左右，之后要晾干，2-3小时以上方可关机，压缩空气在关机20小时之后才可以关闭。
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