เครื่องเลื่อยเพชรแบบหลายสายสำหรับวัสดุซิลิกอนแซฟไฟร์แข็งพิเศษและเปราะ

เครื่องเลื่อยเพชรแบบหลายสายสำหรับวัสดุซิลิกอนซิลิคอนไดออกไซด์ (SiC) และแซฟไฟร์ (ภาพประกอบ)

คำอธิบายโดยย่อ:

คุณสมบัติ

บทนำเกี่ยวกับเครื่องเลื่อยเพชรแบบหลายสาย

เครื่องเลื่อยเพชรแบบหลายเส้นเป็นระบบตัดล้ำสมัยที่ออกแบบมาเพื่อแปรรูปวัสดุที่แข็งและเปราะมาก ด้วยการใช้เส้นลวดเคลือบเพชรจำนวนมากขนานกัน เครื่องจักรนี้สามารถตัดแผ่นเวเฟอร์หลายแผ่นพร้อมกันในรอบเดียว ทำให้ได้ทั้งปริมาณงานสูงและความแม่นยำสูง เทคโนโลยีนี้ได้กลายเป็นเครื่องมือสำคัญในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น เซมิคอนดักเตอร์ โซลาร์เซลล์ LED และเซรามิกขั้นสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับวัสดุเช่น SiC แซฟไฟร์ GaN ควอตซ์ และอลูมินา

เมื่อเปรียบเทียบกับการตัดด้วยลวดเส้นเดียวแบบดั้งเดิม การกำหนดค่าแบบหลายลวดช่วยให้สามารถตัดได้หลายสิบถึงหลายร้อยชิ้นต่อรอบ ช่วยลดเวลาในการทำงานลงอย่างมาก ในขณะที่ยังคงรักษาความเรียบที่ดีเยี่ยม (Ra < 0.5 μm) และความแม่นยำของขนาด (±0.02 มม.) การออกแบบแบบโมดูลาร์ได้รวมระบบปรับความตึงของลวดอัตโนมัติ ระบบจัดการชิ้นงาน และการตรวจสอบออนไลน์เข้าไว้ด้วยกัน ทำให้มั่นใจได้ถึงการผลิตที่เสถียรและอัตโนมัติอย่างสมบูรณ์ในระยะยาว

พารามิเตอร์ทางเทคนิคของเครื่องเลื่อยเพชรแบบหลายเส้น

รายการ	ข้อกำหนด	รายการ	ข้อกำหนด
ขนาดพื้นที่ทำงานสูงสุด (ตารางเมตร)	220 × 200 × 350 มม.	มอเตอร์ขับเคลื่อน	17.8 กิโลวัตต์ × 2
ขนาดงานสูงสุด (ทรงกลม)	Φ205 × 350 มม.	มอเตอร์ขับเคลื่อนด้วยสายไฟ	11.86 กิโลวัตต์ × 2
ระยะห่างของแกนหมุน	Φ250 ±10 × 370 × 2 แกน (มม.)	มอเตอร์ยกโต๊ะทำงาน	2.42 กิโลวัตต์ × 1
แกนหลัก	650 มม.	มอเตอร์สวิง	0.8 กิโลวัตต์ × 1
ความเร็วในการเดินสายไฟ	1500 เมตร/นาที	มอเตอร์จัดเรียง	0.45 กิโลวัตต์ × 2
เส้นผ่านศูนย์กลางลวด	เส้นผ่านศูนย์กลาง 0.12–0.25 มม.	มอเตอร์ปรับความตึง	4.15 กิโลวัตต์ × 2
ความเร็วในการยก	225 มม./นาที	มอเตอร์สำหรับสารละลาย	7.5 กิโลวัตต์ × 1
การหมุนโต๊ะสูงสุด	±12°	ความจุของถังสารละลาย	300 ลิตร
มุมแกว่ง	±3°	การไหลของสารหล่อเย็น	200 ลิตร/นาที
ความถี่การแกว่ง	ประมาณ 30 ครั้ง/นาที	ความแม่นยำของอุณหภูมิ	±2 °C
อัตราการป้อน	0.01–9.99 มม./นาที	แหล่งจ่ายไฟ	335+210 (มม.²)
อัตราการป้อนลวด	0.01–300 มม./นาที	อากาศอัด	0.4–0.6 MPa
ขนาดเครื่องจักร	3550 × 2200 × 3000 มม.	น้ำหนัก	13,500 กก.

กลไกการทำงานของเครื่องเลื่อยเพชรแบบหลายสาย

การเคลื่อนที่ตัดหลายเส้น
ลวดเพชรหลายเส้นเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่ประสานกันสูงสุดถึง 1500 เมตร/นาที รอกนำทางที่มีความแม่นยำสูงและการควบคุมแรงดึงแบบวงปิด (15–130 นิวตัน) ช่วยให้ลวดมีความเสถียร ลดโอกาสการเบี่ยงเบนหรือการขาด
การป้อนอาหารและการจัดท่าที่ถูกต้อง
ระบบกำหนดตำแหน่งด้วยเซอร์โวมอเตอร์ให้ความแม่นยำ ±0.005 มม. ตัวเลือกเสริมคือการจัดตำแหน่งด้วยเลเซอร์หรือระบบช่วยมองเห็น เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของผลลัพธ์สำหรับรูปทรงที่ซับซ้อน
การระบายความร้อนและการกำจัดเศษวัสดุ
สารหล่อเย็นแรงดันสูงจะกำจัดเศษวัสดุอย่างต่อเนื่องและระบายความร้อนบริเวณที่ทำงาน ป้องกันความเสียหายจากความร้อน ระบบกรองหลายขั้นตอนช่วยยืดอายุการใช้งานของสารหล่อเย็นและลดเวลาหยุดทำงาน
แพลตฟอร์มควบคุมอัจฉริยะ
วงจรขับเซอร์โวที่มีการตอบสนองสูง (<1 มิลลิวินาที) ปรับการป้อน การดึง และความเร็วของลวดได้อย่างแม่นยำ การจัดการสูตรการผลิตแบบบูรณาการและการสลับพารามิเตอร์ด้วยการคลิกเพียงครั้งเดียว ช่วยให้การผลิตจำนวนมากเป็นไปอย่างราบรื่น

ประโยชน์หลักของเครื่องเลื่อยเพชรแบบหลายสาย

ผลผลิตสูง
สามารถตัดแผ่นเวเฟอร์ได้ 50–200 แผ่นต่อรอบ โดยมีการสูญเสียจากการตัดน้อยกว่า 100 ไมโครเมตร ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้วัสดุได้ถึง 40% และมีอัตราการผลิตสูงกว่าระบบตัดด้วยลวดเส้นเดียวแบบดั้งเดิมถึง 5–10 เท่า
การควบคุมที่แม่นยำ
ความเสถียรของแรงดึงลวดภายใน ±0.5 N ช่วยให้ได้ผลลัพธ์ที่สม่ำเสมอในการใช้งานกับวัสดุเปราะต่างๆ การตรวจสอบแบบเรียลไทม์บนอินเทอร์เฟซ HMI ขนาด 10 นิ้ว รองรับการจัดเก็บสูตรการทำงานและการควบคุมระยะไกล
โครงสร้างแบบปรับเปลี่ยนได้ ยืดหยุ่น
ใช้งานได้กับลวดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่ 0.12–0.45 มม. สำหรับกระบวนการตัดที่หลากหลาย ระบบหุ่นยนต์ช่วยในการทำงานช่วยให้สายการผลิตเป็นแบบอัตโนมัติอย่างเต็มรูปแบบ
ความน่าเชื่อถือระดับอุตสาหกรรม
โครงสร้างแบบหล่อ/ตีขึ้นรูปที่แข็งแรงทนทานช่วยลดการเสียรูปให้น้อยที่สุด (<0.01 มม.) รอกนำทางเคลือบด้วยเซรามิกหรือคาร์ไบด์มีอายุการใช้งานมากกว่า 8000 ชั่วโมง

ระบบเลื่อยเพชรหลายเส้นสำหรับวัสดุซิลิกอนแซฟไฟร์แข็งพิเศษและเปราะ 2

ขอบเขตการใช้งานของเครื่องเลื่อยเพชรหลายเส้น

เซมิคอนดักเตอร์: การตัด SiC สำหรับโมดูลพลังงานรถยนต์ไฟฟ้า และแผ่นรองพื้น GaN สำหรับอุปกรณ์ 5G
เซลล์แสงอาทิตย์: การตัดแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนความเร็วสูงด้วยความสม่ำเสมอ ±10 μm
ไฟ LED และเลนส์: แผ่นรองพื้นแซฟไฟร์สำหรับกระบวนการเอพิแท็กซีและชิ้นส่วนทางแสงที่มีความแม่นยำสูง โดยมีการบิ่นที่ขอบน้อยกว่า 20 ไมโครเมตร
เซรามิกขั้นสูง: การแปรรูปอะลูมินา, AlN และวัสดุที่คล้ายคลึงกัน สำหรับชิ้นส่วนในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศและการจัดการความร้อน

ระบบเลื่อยเพชรหลายเส้นสำหรับวัสดุ SiC แซฟไฟร์แข็งพิเศษและเปราะ 3

ระบบเลื่อยเพชรหลายเส้นสำหรับวัสดุ SiC แซฟไฟร์แข็งพิเศษและเปราะ 5

ระบบเลื่อยเพชรหลายเส้นสำหรับวัสดุ SiC แซฟไฟร์แข็งพิเศษและเปราะ 6

คำถามที่พบบ่อย – เครื่องเลื่อยเพชรแบบหลายสาย

คำถามที่ 1: ข้อดีของการเลื่อยแบบหลายเส้นลวดเมื่อเทียบกับเครื่องเลื่อยแบบเส้นลวดเดียวคืออะไร?
A: ระบบการตัดด้วยลวดหลายเส้นสามารถตัดแผ่นเวเฟอร์ได้พร้อมกันหลายสิบถึงหลายร้อยแผ่น ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพได้ 5-10 เท่า นอกจากนี้ยังใช้ประโยชน์จากวัสดุได้สูงขึ้น โดยมีการสูญเสียจากการตัดต่ำกว่า 100 ไมโครเมตร ทำให้เหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมาก

คำถามที่ 2: วัสดุประเภทใดบ้างที่สามารถนำมาแปรรูปได้?
A: เครื่องจักรนี้ได้รับการออกแบบมาสำหรับวัสดุที่แข็งและเปราะ เช่น ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC), แซฟไฟร์, แกลเลียมไนไตรด์ (GaN), ควอตซ์, อลูมินา (Al₂O₃) และอลูมิเนียมไนไตรด์ (AlN)

Q3: ความแม่นยำและคุณภาพพื้นผิวที่สามารถทำได้คือเท่าใด?
A: ความหยาบผิวสามารถลดลงเหลือ Ra <0.5 μm โดยมีความแม่นยำของขนาด ±0.02 มม. การบิ่นของขอบสามารถควบคุมได้ให้เหลือ <20 μm ซึ่งตรงตามมาตรฐานอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์และออปโตอิเล็กทรอนิกส์

คำถามที่ 4: กระบวนการตัดทำให้เกิดรอยแตกหรือความเสียหายหรือไม่?
A: ด้วยระบบหล่อเย็นแรงดันสูงและการควบคุมแรงดึงแบบวงปิด ความเสี่ยงต่อการเกิดรอยแตกขนาดเล็กและความเสียหายจากความเครียดจึงลดลงเหลือน้อยที่สุด ทำให้มั่นใจได้ถึงความสมบูรณ์ของแผ่นเวเฟอร์ในระดับดีเยี่ยม

ก่อนหน้า: แผ่นเวเฟอร์ SICOI (ซิลิคอนคาร์ไบด์บนฉนวน) ฟิล์ม SiC บนซิลิคอน

ต่อไป: เครื่องเจียรละเอียดสองด้านสำหรับเวเฟอร์ SiC Sapphire Si