超精金刚石在硅材料薄片化加工中的应用-温简杰

CR GEMS 超精金刚石 在硅材料薄片化加工中的应用 2018西安光伏会议报告 时 间： 2018年 11月 10日 目录 1 金刚石微粉的应用 2 超精微粉的性能及质量控制 3 金刚石微粉应用的一点讨论 1.金刚石微粉的应用 金刚石线锯已经普遍应用在硅材料 和蓝宝石材料切割加工中，相对于传统 的砂浆切割方式具有显著的优点： ① 硅片损伤层厚度低、表面加工质量 高、切割厚度均匀； ② 损耗小、成材率高； ③ 切割速度快、效率高； ④ COD排放低、环境污染小等优点。 快速切割； 加工表面高精度无划痕； 薄片化，厚度均匀。 硅片切割的未来趋势： 金刚石线锯要求： 金刚石颗粒分布均匀、集中度高、无团聚； 金刚石颗粒锋利度高； 金刚石线直径均匀，磨料浓度高，镀层结合力强。 1.金刚石微粉的应用 ① 切割速度慢，效率低，主要是因为金刚石 微粉的 锋利度 不够； ② 易断线，因为金刚石微粉的 粒度 粗细不均 ，过粗粒度切入硅锭后容易卡线，造成线锯张力 过大引起断线； ③ 加工面有缺陷，过粗 粒度 或 团聚 颗粒切入 硅锭时极容易造成硅片崩边、缺角、划痕等质量 缺陷。 目前金刚石线锯产品的美中不足的问题及主要原因： 1.金刚石微粉的应用 金刚石微粉质量提升目标： 1.粒度分布集中度高，无过粗过细粒度； 2.锋利度高，自锐性好； 3.杂质含量低； 4.分散性好，无团聚； 5.镀镍层均匀，无漏镀，无黏连团聚。 1.金刚石微粉的应用 劣势： 分级难度较大，粒度分布宽，粗 粒尺寸大且数量较多，不利于高 精密加工。 优势： 具有尖锐的棱角，锋利度高， 切削速度快 劣势： 锋利度一般； 切削效率一般； 需要复杂的整形工艺处理，价格高。 片状锋利型的单晶金刚石微粉 目前市场上用于金刚石线锯的主流金刚石微粉： 优势： 摩擦阻力比较小； 晶形比较圆润，粒度分级容易； 强度比较高。 形状比较规整的单晶金刚石微粉 2.超精微粉的性能及质量控制 特点：由优质金刚石单晶 破碎而成，形状规整的块 状，类球形，无锋利棱角 ，粒度分布窄，纯度高。 适用于光学玻璃精密砂轮 、晶圆切割划片、硅材料 蓝宝石加工等 GMP3- 单晶金 刚石微 粉 特点：由中等强度的金刚 石单晶破碎而成，形状规 整的块状，棱角锋利，粒 度分布窄，杂质含量低。 适用于金刚石线锯、蓝宝 石、光学玻璃等高硬材料 的成型磨削和抛光。 GMP2- 单晶金 刚石微 粉 2.超精微粉的性能及质量控制 特点：由低强度的金刚石单 晶破 碎而成，粒度分布范围 比较集中、具 有锋利的切削 刃，锐利性优，杂质含量低 ，由于锋利度高。 适用于高速切割加工。 GMP1- 单晶金 刚石微 粉 相比于市场上的锋利型微粉， 优势 在 于： 采用自主设计的金刚石微粉分级系 统 ， 能够有效的针对针片状微粉进行沉 降分级 ， 粒度分布 PSD比较窄 ， 分级效 率比较高 。 该微粉锋利度高，粒度分布均 匀，用于制作金刚石线锯，能够保证 线锯直径均匀，切割速度快，硅片加 工质量高，有望实现硅片的高速、高 质量切割，有巨大的潜力空间。 2.超精微粉的性能及质量控制 一种新型的金刚石微粉 形状比较规整的多晶金刚石微粉（ GMP4） 由多晶金刚石经过特殊方法生产而成 ， 粒度分布范围窄 ， 表面 粗糙凹凸不平 ， 有效磨削颗粒多 ， 自锐性最好 ， 杂质含量低 ， 良好 的分散性 。 “一种多微晶金刚石处理装置 ” 专利申请号： CN201720245939.3 2.超精微粉的性能及质量控制 微粉 (不导电，无磁性 ) 镀镍微粉 (导电，磁性 )(关键因素：粒度大小和分 布，无团聚，厚度适中， 保证出刃高度 ) 一般镀层增重量： Ni为 30±2%， P在 4-5%之间 前处理 预镀 上砂 加厚 后处理 （增强金属线和金刚 石之间把持力牢固） （关键点：浓度 和均匀性） （增加把持 力） 电镀金刚石线锯 ：硅片切割的一种常用加工工具 2.超精微粉的性能及质量控制 1.粒度分布集中度高，无过粗过细粒度 自主设计 “ 一种金刚石微粉沉降分级设备 ” ，专利申请号： 201821501541.2。 2.杂质含量低 专用车间，酸洗除杂，同时配置了专门的废气、废水处理设施以保护人 们身体健康和生态平衡。 3.分散性好，无团聚 提出了 “ 一种超细金刚石微粉的表面改性方法 ” ，专利申请号： CN201610343069.3 4.镀层均匀，无漏镀 对设备进行改进，提出了 “ 一种金刚石表面镀镍装置 ” ，专利申请号： CN201720238167.0 超精金刚石微粉的质量控制 2.超精微粉的性能及质量控制 金 刚 石 原 料 破 碎 整 形 酸 处 理 水 洗 超 声 波 分 散 处 理 粒 度 分 级 酸 处 理 水 洗 烘 干 粒 度 检 查 称 重 、 包 装 、 入 库 金刚石微粉的生产工艺流程图 2.超精微粉的性能及质量控制 生产设备及检测设备 2.超精微粉的性能及质量控制 3.金刚石微粉应用的一点讨论 GMP4多晶金刚石微粉与市场上主流的线锯用单晶金刚 石微粉的对比： 是否能够进行高速、高质量的硅片切割 呢？ 谢谢大家！ CR GEMS 公司名称：上海昌润极锐超硬材料有限公司 地址：上海市莘庄工业区申南路 59号 联系电话： 021-64136696