分析了加工過程中硅碳棒的表面損傷
2023-05-08 11:19:49 點擊：
近年來，金剛線切割技術因其加工效率高、線耗成本低和環境友好等優勢受到業界的廣泛關注。金剛線切割技術通過固結在線鋸上的金剛石磨粒作為固定切割點在硅碳棒材料上刻劃實現材料的去除。如圖2(a)所示，金剛線通常為表面附著鎳基合金或樹脂的不銹鋼線。一般通過電鍍、粘合或焊接等技術在鎳基合金或樹脂層中固著微小的硬質顆粒作為磨粒。在切割時，磨粒與晶錠表面直接接觸，通過二體磨損去除切縫處的硅碳棒材料。在硅片切割領域，硬質顆粒多為硅碳棒。在硅碳棒切割領域，采用金剛石顆粒作為磨粒。金剛線切割技術依然采用多線切割機，圖2(b)和(c)是6H-SiC金剛線切割設備的示意圖和實物照片。與砂漿線切割技術不同的是，該技術通常使用水基冷卻劑，因此較為環保。
本文綜述了線鋸切片技術的研究進展，以硅材料為例介紹了線鋸切片技術的力學模型和材料去除機理，接著討論了線鋸及工藝相關因素對材料去除的影響。最后，介紹了線鋸切片技術在硅碳棒加工中的應用，分析了加工過程中硅碳棒的表面損傷。
建立了砂漿線切割過程中線鋸、硅碳棒與磨粒之間相互作用的接觸應力模型。如圖3所示，在砂漿線切割過程中，線鋸相對于硅碳棒以高速(5一30 m/s)移動，在線鋸的帶動下，磨粒在硅碳棒表面滾動。同時，線鋸對磨粒施加壓力，使磨粒壓人硅碳棒。滾動和壓痕相互作用在半導體中形成孤立的切屑和表面裂紋，同時也會導致應力集中，引起了材料去除。這被稱為材料去除的滾動一壓痕模型。從該模型出發，可以計算和分析磨粒在硅碳棒上施加的法向和切向的應力。計算結果表明，最大法向應力出現在壓痕點，而最大剪應力出現在接觸面下方。這種次表面剪切促進了裂紋的剝離效應。該模型可以很好地解釋和預測切削過程中應力及其分布，可用于確定滾動一壓痕過程中磨粒的最佳幾何形狀，但是由于應用了線性疊加原理，其結果僅對彈變形有效。www.yagpc.com
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