時間:2022-05-12 15:31:40來源:浙江禾川科技股份有限公司
01、背景介紹
近期,各大自動化公司相繼發(fā)布關(guān)于產(chǎn)品貨期延長及產(chǎn)品漲價的通知,其根本在于芯片價格的持續(xù)暴漲及芯片供應周期的不斷延長,這場持續(xù)兩年之久的“缺芯潮”不僅沒有得到緩解,甚至因為俄烏沖突等各方面原因的共同作用愈演愈烈。
作為芯片生產(chǎn)過程中的重要半導體原材料之一的金屬硅具有熔點高(1410)、硬度大、有脆性、常溫下化學性質(zhì)不活潑的特性。在整個單晶硅和多晶硅從硅棒(晶錠)到芯片的制備過程中,均需要不同用途的金剛石工具參與。
02、金剛砂線介紹
金剛砂線是金剛石切割線的簡稱,也被稱為鉆石切割線或鉆石線,主要用于硅片、藍寶石、磁性材料、水晶材料等硬脆性材料切割領(lǐng)域。
半導體產(chǎn)業(yè)鏈主要包括芯片設計、代工制作、封裝測試三部分。金剛砂線以其高硬度及高耐磨性,已成為硅片制造最重要的切割用具之一。
金剛砂線構(gòu)成:
金剛砂線由鋼絲線、銅層、金剛砂層及鍍鎳層組成。
金剛砂線相比傳統(tǒng)切割工藝的三大優(yōu)勢:
1. 漏損少,壽命長,切割速度快,切割效率高,提升產(chǎn)能。
2. 品質(zhì)受控,單片成本低,金剛砂線切割造成的損傷層小于傳統(tǒng)工藝,有利于切割更薄的硅片。
3. 環(huán)保,金剛砂線使用水基磨削液(主要是水),有利于改善作業(yè)環(huán)境,同時簡化洗凈等后道加工程序。
金剛砂線生產(chǎn)工藝:
1. 鋼線拉絲機制造高強度內(nèi)芯鋼絲線,金剛砂線切割過程中90%的抗拉強度來自鋼絲線。
2. 鍍銅機為鋼絲表面鍍上銅保護殼。
3. 上砂機和電鍍機將金剛砂附著在銅殼外層,形成金剛石微型鋸齒,再鍍上一層加厚鎳,保證上砂質(zhì)量。
4. 開刃機磨削金剛砂線上微型鋸齒,使鋸齒表層鋒利,達到最佳的切割效果。
5. 金剛砂線成品。
03、金剛砂線開刃機
金剛砂線由于是將金剛砂電鍍在鋼線表層,所以切割線表面會有微型鋸齒,但新生產(chǎn)出來的金剛砂線鋸齒并不鋒利,無法達到最佳的切割狀態(tài),所以需要開刃機對其鋸齒進行磨削,使鋸齒表面鋒利,既能更高效地進行切割,也能使切割硅材料表面造成的鋸痕規(guī)整。
金剛砂線開刃機主要分為以下三部分:
1. 收放卷部分:
使放卷輥上的金剛砂線均勻的纏繞在收卷輥上。
2. 排線部分:
控制收放卷的排線間隔。
3. 平臺升降部分:
移動磨刀石,使金剛砂線打磨均勻。
設備工作流程:
1. 設備啟動前需要預張緊到HMI設置的張力范圍。
2. 設備開始加速運行到恒定速度。
3. 對金剛砂線進行打磨,通過卷徑計算和PID調(diào)節(jié)算法,保證過線速度穩(wěn)定,使金剛砂線打磨均勻。
4. 設備運行到HMI設置的生產(chǎn)公里數(shù),減速停止。
04、工藝難點
1,放卷輥排線間距不標準,需程序自我調(diào)整。
2,HMI界面顯示剩余長度以及剩余時間,需要程序自動計算。
3,收線速度需為恒定線速度(可使用計米輪信號),無法使用理論計算速度或恒定轉(zhuǎn)速生產(chǎn)。
4,整機加減速和排線換向時,保證擺桿抖動±1°以內(nèi),否則會出現(xiàn)斷線情況。
05、禾川方案
【方案拓撲】
【性能指標】
1. 生產(chǎn)線徑:ф0.02-ф0.5mm。
2. 擺桿張力:0-10N。
3. 生產(chǎn)速度<=1200m/min。
4. 排線間距誤差± 1μm。
5. abs(誤差)<1%。
【方案優(yōu)勢】
1. 采用齒輪排線,能夠自動糾偏,保持排線穩(wěn)定,包含梯形排線和R角補償功能。
2. 觸摸屏可以實時記錄生產(chǎn)信息,通過U盤導出。
3. 采用X3E EtherCAT總線伺服驅(qū)動器+23位絕對值光編電機,響應快,一致性好。
4. 使用共直流母線技術(shù),收放卷軸在制動過程中產(chǎn)生的再生能源能夠被合理利用和回收,實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。
5. 采用Q系列PAC,總線周期1ms,實現(xiàn)更精準的卷徑計算和張力控制,減少短線率。
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