Sierra de alambre para cortar obleas de silicio: la guía completa de la tecnología de alambre de diamante

Factores como la velocidad y la velocidad de avance del alambre, la temperatura a la que se asera, el medio con el que se corta y el tipo de sierra de alambre tienen un efecto significativo en la calidad de los cortes que se realizan. La optimización de los parámetros para la fabricación de silicio monocristalino ha permitido minimizar el daño y la deformación del subsuelo en las obleas, así como mejorar el acabado de la superficie de la oblea, incluyendo rugosidad y planitud. Otras características de la sierra, incluida su capacidad para controlar la tensión y absorber vibraciones, también desempeñan un papel importante en la creación de cortes de alta precisión en silicio monocristalino.

Las tecnologías de sierra de alambre de diamante y rectificado para cortar obleas de silicio monocristalino utilizan alambres galvanizados de acero recubiertos de diamante o acero inoxidable con partículas de diamante incrustadas, así como sistemas de alambre abrasivo libre. Las configuraciones más avanzadas de sierras de alambre de diamante pueden producir cortes dúctiles en silicio y una alta precisión de corte en obleas de silicio monocristalino y multicristalino de manera consistente.

La cantidad de alambre consumido está determinada por el desgaste que experimenta el alambre de diamante durante las operaciones de corte. A medida que las partículas de corte de diamante en el alambre se desgastan o se separan del alambre, la degradación resultante en el acabado superficial del material que se corta y la precisión del corte aumenta, lo que puede conducir a una mayor pérdida de corte y la necesidad de reemplazar el alambre. Por lo tanto, monitorear el desgaste del diamante en el alambre y seleccionar el tamaño de diamante apropiado, el tipo de unión (diamante electrochapado versus sinterizado), las velocidades de alimentación del alambre y las velocidades minimizan los costos generales y mantienen un rendimiento óptimo de fabricación de obleas.

La temperatura de la sierra y el fluido de corte regulan el choque térmico, la lubricación y la eliminación de residuos durante el aserrado abrasivo con alambre. Al seleccionar el fluido y el enfriamiento adecuados, es posible minimizar las zonas afectadas por el calor, ayudar a controlar la deformación, reducir las grietas en el regazo y el subsuelo y reducir el riesgo de deformación de la oblea después del aserrado. Mantener la temperatura de aserrado dentro de límites estrictos y al mismo tiempo garantizar un flujo adecuado de líquido de corte es esencial en la fabricación de obleas de silicio de precisión y, cuando se controla adecuadamente, ayuda a preservar las superficies de las obleas y garantizar un espesor constante de las obleas en rodajas.

La diferencia entre los dos métodos de corte de silicio es que se utiliza un alambre continuo con diamantes adheridos/incrustados (mediante galvanoplastia) como medio de corte, lo que proporciona un ancho de corte predecible, un menor consumo de alambre y una calidad de corte más consistente. El otro método utiliza granos abrasivos sueltos transportados en el alambre o en la suspensión y puede funcionar bien para algunos materiales difíciles de cortar; sin embargo, generalmente resulta en un mayor desgaste, más procedimientos de limpieza y una calidad variable de la superficie de la oblea. La elección se basa en el tipo de material que se corta, la escala de producción y la calidad de la superficie final de la oblea.

Aunque el aserrado de alambre de obleas de silicio multicristalino y monocristalino está bien establecido, los dos materiales presentan diferentes desafíos de corte. El silicio monocristalino requerirá un control más estricto para evitar daños subterráneos y deformación de las obleas. Por el contrario, el silicio multicristalino puede tolerar parámetros de aserrado ligeramente más agresivos, pero también puede exhibir fuerzas de corte desiguales debido a los límites de grano. El ajuste de los parámetros del proceso de aserrado, la tensión en el alambre de aserrado y la selección de arena de diamante y tipos de alambre apropiados mejoran el rendimiento del aserrado para ambos materiales.

Hay muchas características a tener en cuenta al seleccionar la sierra de alambre adecuada. Al elegir su sierra de alambre múltiple, considere un control preciso de la tensión, una indexación precisa del espaciado entre cables múltiples, un sistema de suministro de refrigerante para gestionar adecuadamente el fluido de corte, amortiguación de vibraciones y compatibilidad con tecnologías avanzadas de fabricación de sierras de alambre de diamante. Además, si desea reducir la pérdida de corte y mejorar la calidad de la superficie de una oblea cortada, incluida la planitud y la rugosidad, debe considerar factores adicionales como lo fácil que es reemplazar el alambre sin fin, cómo monitorear el consumo de alambre y cómo optimizar los parámetros del proceso de aserrado. Una sierra de alambre múltiple diseñada adecuadamente debería permitir el procesamiento de obleas de alta precisión.

Varias técnicas de corte desarrolladas para el corte de silicio dúctil están diseñadas principalmente para eliminar material mediante deformación plástica en lugar de fractura frágil. El uso de granos finos para cortar diamante, junto con velocidades de alimentación más lentas y velocidad y velocidad de alimentación controladas del alambre, puede promover el comportamiento dúctil, lo que resulta en obleas más suaves y de mayor calidad con menos deformación. El uso de parámetros agresivos aumenta la fractura frágil y, en consecuencia, el daño subterráneo que debe abordarse después del corte de la oblea.