1、定義

激光劃片機是利用高能激光束照射在工件表面,使被照射區(qū)域局部熔化、氣化、從而達到劃片的目的。因激光是經(jīng)專用光學(xué)系統(tǒng)聚焦后成為一個非常小的光點，能量密度高，因其加工是非接觸式的，對工件本身無機械沖壓力，工件易變形。熱影響極小，劃精度高，廣泛應(yīng)用于單晶硅、多晶硅、非晶硅太陽能電池板的劃片以及硅、鍺、砷化稼、薄金屬片和其他半導(dǎo)體襯底材料的劃片與切割。

 

砂輪劃片機技術(shù)是利用特殊的刀片以0.1～400mm/s的速度旋轉(zhuǎn)與被加工的工件劃擦和切屑，以剪切切屑形成方式達到切割目的。砂輪劃片機是綜合了水氣電、高速主軸、精密機械傳動、傳感器及自動化控制等技術(shù)的精密數(shù)控設(shè)備。主要用于硅集成電路，發(fā)光二極管，鈮酸鋰，壓電陶瓷，砷化鎵，藍寶石，氧化鋁，氧化鐵，石英，玻璃，陶瓷，太陽能電池片等材料的劃切加工。

 

金剛石線切割機是利用電鍍金剛石線往復(fù)走絲運動，以0~30m/s的速度與工件進行摩擦產(chǎn)生切削達到切割的目的。廣泛用于各種非導(dǎo)電體、晶體、半導(dǎo)體和導(dǎo)電脆硬材料的精密切割。

 

2、三種設(shè)備的各自優(yōu)勢和問題

激光劃片是生產(chǎn)集成電路的關(guān)鍵技術(shù)，其劃線細(xì)、精度高、加工速度快(可達260mm/s)，成品率達99.5%以上。集成電路生產(chǎn)過程中，在一塊基片上要制備上千個電路，在封裝前要把它們分割成單個管芯。傳統(tǒng)的方法是用金剛石砂輪切割，硅片表面因受機械力而產(chǎn)生輻射狀裂紋。用激光劃線技術(shù)進行劃片，把激光束聚焦在硅片表面，產(chǎn)生高溫使材料汽化而形成溝槽。通過調(diào)節(jié)脈沖重疊量可精確控制刻槽深度，使硅片很容易沿溝槽整齊斷開，也可進行多次割劃而直接切開。由于激光被聚焦成極小的光斑，熱影響區(qū)極小，切劃50μm深的溝槽時，在溝槽邊25μm的地方溫升不會影響有源器件的性能。激光劃片是非接觸加工，硅片不會受機械力而產(chǎn)生裂紋。

 

激光劃片機的問題在于這種切割工藝的復(fù)雜性，由于采用的是高溫溶解方式，對某些特殊要求的材料容易引起表面化學(xué)變質(zhì)，對非導(dǎo)電的切割厚度有限制，對高溫下不易熔解的灰分成分材料也難以加工。激光劃片機的精度線寬為15-25μm，槽深5-200μm（1mm＝1000μm）。

砂輪劃片機是接觸性機械加工，因其屬于物理加工方式，所以適合加工的材料較激光劃片機更廣泛，適合導(dǎo)電材料、非導(dǎo)電材料和半導(dǎo)電材料的切割。對被加工材料的表面不易產(chǎn)生微觀變異。割縫的寬度直接由砂輪劃片機刀片來決定，切割精度由切割速度和刀片表面來控制。因此較激光劃片機更容易掌握加工要點。砂輪劃片機的劃片精度小于5微米，切割深度0.08-4mm。

 

砂輪劃片機切割時主要會出現(xiàn)的問題:半導(dǎo)體行業(yè)所用的材料屬于硬脆材料不同于普通的磨削加工。經(jīng)過多次試驗，我們得出：

(1)當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速和切割深度固定時，切割進給速度減小，切割道寬度降低。

(2)當(dāng)切割進給速度和切割深度固定時，主軸轉(zhuǎn)速增加，切割道寬度減小。

(3)使用順切模式的切割道寬度比逆切模式的切割道寬度小。利用順切、慢的切割進給速度、較小的切割深度以及較高的主軸轉(zhuǎn)速，能獲得較低的切割力和較小的切割道寬度。

(4)受刀片厚度的影響，而刀片的鈍化或進給速度不適合、切割機的軸向振動等現(xiàn)象，都會使切割道寬度變大。

(5)切割過程的操作方式、刀片種類、切割條件、振動大小、工件材料以及切割參數(shù)等不適合，都可能是引起基片過度破裂的因素。因此，砂輪劃片機要切割的材料比激光劃片機的應(yīng)該厚一些。

 

金剛石線切割機也是接觸機械性加工，純物理加工方式，加工時不會產(chǎn)生火花，對被加工材料的表面性狀沒有任何改變。割縫的寬度由電鍍金剛石線來決定。切割的精度由被切割的材料、切割速度和機床機械的原因來決定，切割時，使用類似的材料先試切幾次就可以很快掌握切割的速度與精度、表面粗糙度的關(guān)系。我公司最新的金剛石線切割機采用的是邊切割邊研磨的技術(shù)，使加工質(zhì)量有了質(zhì)的提高。金剛石線切割機用來切割更大尺寸的材料，最大可達到1米多，最深能切800mm。最佳精度可達0.03mm，最佳粗糙度可達0.4μm。

 

金剛石線切割機因金剛石線的磨損程度、機床機械設(shè)計、材料本身的諸多原因使得加工精度標(biāo)準(zhǔn)也會有所不同。

 

三種設(shè)備的切割工藝：激光劃片機屬于柔性加工的方式，砂輪劃片機屬于剛性加工方式，金剛石線切割機是利用柔性的金剛石線剛性加工方式。

三種設(shè)備的切割深度比較：激光劃片機在5~200μm，砂輪劃片機0.08~4mm，金剛石線切割機在1mm~800mm。

 

三種設(shè)備的切割材料與精密程度：激光劃片機可用于半導(dǎo)體材料、導(dǎo)電材料和超薄非導(dǎo)電材料的切割；砂輪劃片機適用于稍厚半導(dǎo)體、非導(dǎo)體和導(dǎo)電體材料的精密切割；金剛石線切割機適合切割更大尺寸更厚的導(dǎo)電材料、非導(dǎo)電材料和半導(dǎo)電材料，精度最次，相對于其他外圓切片機、內(nèi)圓切片機、砂輪片切割機來說，金剛石線切割機因割縫小、不易破裂、損耗低的優(yōu)勢更為突出，尤其適合昂貴脆硬非導(dǎo)電材料的切割加工。

 

以上就是激光劃片機、砂輪劃片機和金剛石線切割機之間的區(qū)別。想要了解更多關(guān)于激光劃片機的信息，歡迎來來武漢賽斐爾激光技術(shù)有限公司網(wǎng)站進行咨詢，我們會竭誠為您解答！