多线切割用槽轮的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于碳化硅晶片切割技术领域，尤其涉及一种多线切割用槽轮。
【背景技术】
[0002]为实现碳化硅单晶从晶体到晶片的批量、稳定生产，多线切割是必不可少的工艺流程，多线切割工艺会显著影响切割片的质量。碳化硅切割片的质量(表面锯纹情况、厚度偏差、切割片偏角度)会对碳化硅单晶晶体的晶片产出数量、EP1-ready (开盒即用)晶片的质量产生显著影响。
[0003]多线切割用槽轮(roller)是切割工艺过程中重要辅助材料，会对碳化硅切割片的切割质量产生显著影响，因而，科学的槽轮结构设计对于提高碳化硅切割片的质量意义重大。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的问题是提供一种提高碳化硅切割质量的多线切割用槽轮。
[0005]为解决上述问题，本发明采用的技术方案:一种多线切割用槽轮，所述槽轮上的槽为靠近轮心的底边窄，远离轮心的顶边宽的等腰梯形槽；所用切割线为镀镍钢线，所述镀镍钢线线径与所述梯形槽底边宽度的尺寸比大于等于0.85小于等于1.2，所述梯形槽的开槽深度与所用切割线线径的比大于等于1.05。
[0006]切割线为在钢线外涂覆一定颗粒度金刚石的砂线，所述砂线线径与所述梯形槽底边宽度的尺寸比大于等于0.95小于等于1.05，所述梯形槽的开槽深度与所用切割线线径的比大于等于1.05。
[0007]所述砂线线径为0.23mm，梯形槽开口角度:75度，梯形槽开槽深度:0.425mm，梯形槽开口宽度约:0.7_。
[0008]所述砂线线径为0.25mm，梯形槽开口角度:80度，梯形槽开槽深度:0.450mm ;梯形槽开口宽度约:0.8mm。
[0009]原理介绍:
[0010]梯形槽开口角度:切割线线径、切割线材质对于梯形槽的开口角度有直接决定作用，其中:
[0011]I)切割线材质:目前，用于碳化硅单晶切割的切割线包括2种，分别为普通镀镍钢线(又称钢线)和钢线外层涂覆一定颗粒度金刚石的切割线(又称砂线)。
[0012]2)切割线线径:为保证切割线的顺滑、平稳运行，降低切割过程中断线发生的概率，获得高精度厚度的碳化硅切割片，必须避免“槽轮夹线”现象发生，需确保切割线钢线线径Dl与梯形槽槽底宽度D2的尺寸比(D1:D2)介于0.85?1.2范围内。相比较钢线，砂线表面电镀的金刚石对高分子材料的槽轮摩擦大，摩擦释放出的热量也大，因而更容易引起砂线与槽轮之间的“粘线”问题，为降低槽轮与砂线间的摩擦，梯形槽开口角度需要特别设计，保证砂线线径Dl'与梯形槽槽底宽度D2的尺寸比(Dl':D2)介于0.95?1.05范围内；
[0013]梯形槽开槽深度:为保证切割线沿特定轨迹运行，不发生切割线“跳线”问题，需要保证切割线能在一定深度的槽轮中自由运行，需确保梯形槽开槽深度Hl与切割线线径Dl/Dl'尺寸比(H1:D1及H1:D1')大于1.05，因而切割线线径是梯形槽开槽深度的重要影响因素；
[0014]梯形槽开槽宽度:除切割片厚度影响外，梯形槽开口角度与开槽深度等对开槽宽度有重要影响。梯形槽开槽宽度是影响切割线“跳线”的因素之一。
[0015]本发明具有的优点和积极效果是:经本发明设计方案得到的槽轮，对于保证碳化硅切割片的表面质量、切割片厚度偏差、切割工艺运行稳定性、提高单块碳化硅晶体的出晶片的数量等有显著效果；另外，可以有效延长槽轮使用寿命，降低批量生产碳化硅晶片过程中的成本。
【附图说明】
[0016]图1是本发明的结构原理图；
[0017]图中:D1/D1'-线径，D2-槽底宽度，Hl-开槽深度，α -梯形槽开口角度，w_梯形槽开口宽度。
【具体实施方式】
[0018]现根据附图1对本发明进行较详细的说明:
[0019]实施例1:
[0020]利用本专利中提到的设计方案，设计了切割用槽轮I套，具体参数为:1)梯形槽开口角度a:75度；2)梯形槽开槽深度Hl:0.425mm ；3)梯形槽开口宽度约w:0.7mm。
[0021]将该槽轮在工业化成熟切割机上，用于碳化硅单晶体的切割，所用切割线为0.23mm的砂线,切割晶体长度为30mm,试切割结果如下:
[0022]切割运行情况:槽轮使用时间约120H ;切割过程中，切割张力平稳，供线侧与收线侧的张力变化值均小于2.5N ;未发生由于“槽轮夹线”导致的切割线断线情形；切割过程中未发生切割线“跳线”现象；
[0023]切割后5点厚度差:切割后，晶片五点厚度差小于5微米；
[0024]切割后表面质量:切割后，晶片表面粗糙度Ra介于0.9?1.1微米范围内；
[0025]利用该槽轮的切割效果，相对于随切割机到厂的槽轮切割效果，有非常明显地改进。
[0026]实施例2:
[0027]利用本专利中提到的设计方案，设计了切割用槽轮I套，具体为:1)梯形槽开口角度a:80度；2)梯形槽开槽深度Hl:0.450mm ；3)梯形槽开口宽度约w:0.8mm。
[0028]将该槽轮在工业化成熟切割机上，用于碳化硅单晶体的切割，所用切割线为0.25mm的砂线,切割晶体长度为30mm,试切割结果如下:
[0029]切割运行情况:槽轮使用时间约120H ;切割过程中，切割张力平稳，供线侧与收线侧的张力变化值均小于2.5N ;未发生由于“槽轮夹线”导致的切割线断线情形；切割过程中未发生切割线“跳线”现象；
[0030]切割后5点厚度差:切割后，晶片五点厚度差小于5微米；
[0031]切割后表面质量:切割后，晶片表面粗糙度Ra介于0.95?1.2微米范围内；
[0032]利用该槽轮的切割效果，相对于随切割机到厂的槽轮切割效果，有非常明显地改进。
[0033]实施例3:
[0034]利用本专利提到的设计方案，设计了切割用槽轮I套，具体为:1)梯形槽开口角度α:65度；2)梯形槽开槽深度Hl:0.20mm ；3)梯形槽开口宽度约w:0.30mm。
[0035]将该槽轮在工业化成熟切割机上，用于碳化硅单晶体的切割，所用切割线为0.18mm的钢线,切割晶体长度为15mm,试切割结果如下:
[0036]切割运行情况:槽轮使用时间约100H ;切割过程中，切割张力平稳，供线侧与收线侧的张力变化值均小于2.5N ;未发生由于“槽轮夹线”导致的切割线断线情形；切割过程中未发生切割线“跳线”现象；
[0037]切割后5点厚度差:切割后，晶片五点厚度差平均3微米；
[0038]切割后表面质量:切割后，晶片表面粗糙度Ra介于0.5?0.8微米范围内。
[0039]利用该槽轮的切割效果，相对于随切割机到厂的槽轮切割效果，有非常明显地改进。
[0040]实施例4:
[0041]用现有技术的切割用槽轮I套，具体为:1)梯形槽开口角度a:90度；2)梯形槽开槽深度Hl:0.25mm ；3)梯形槽开口宽度约w:0.55mm。
[0042]将该槽轮在工业化成熟切割机上，用于碳化硅单晶体的切割，所用切割线为0.25mm的砂线,切割晶体长度为15mm,试切割结果如下:
[0043]切割运行情况:槽轮使用时间约50H ;切割过程中，切割张力平稳，供线侧与收线侧的张力变化值均小于2.5N ;未发生由于“槽轮夹线”导致的切割线断线情形；但是，切割过程中发生切割线“跳线”现象，且槽轮发生宽化，降低槽轮使用寿命；
[0044]切割后5点厚度差:切割后，晶片五点厚度差平均10微米；
[0045]切割后表面质量:切割后，晶片表面粗糙度Ra介于0.95?1.2微米范围内。
[0046]实施例1、2、3相对于现有技术的实施例4各项参数及性能均具有明显改进。
[0047]以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。
【主权项】
1.一种多线切割用槽轮，其特征在于:所述槽轮上的槽为靠近轮心的底边窄，远离轮心的顶边宽的等腰梯形槽；所用切割线为镀镍钢线，所述镀镍钢线线径与所述梯形槽底边宽度的尺寸比大于等于0.85小于等于1.2，所述梯形槽的开槽深度与所用切割线线径的比大于等于1.05。
2.根据权利要求1所述的多线切割用槽轮，其特征在于:切割线为在钢线外涂覆一定颗粒度金刚石的砂线，所述砂线线径与所述梯形槽底边宽度的尺寸比大于等于0.95小于等于1.05，所述梯形槽的开槽深度与所用切割线线径的比大于等于1.05。
3.根据权利要求2所述的多线切割用槽轮，其特征在于:所述砂线线径为0.23mm，梯形槽开口角度:75度，梯形槽开槽深度:0.425mm，梯形槽开口宽度约:0.7mm。
4.根据权利要求2所述的多线切割用槽轮，其特征在于:所述砂线线径为0.25mm，梯形槽开口角度:80度，梯形槽开槽深度:0.450mm ;梯形槽开口宽度约:0.8mm。
【专利摘要】本发明提供一种多线切割用槽轮，所述槽轮上的槽为靠近轮心的底边窄，远离轮心的顶边宽的等腰梯形槽；所用切割线为镀镍钢线，所述镀镍钢线线径与所述梯形槽底边宽度的尺寸比大于等于0.85小于等于1.2，所述梯形槽的开槽深度与所用切割线线径的比大于等于1.05。经本发明设计方案得到的槽轮，对于保证碳化硅切割片的表面质量、切割片厚度偏差、切割工艺运行稳定性、提高单块碳化硅晶体的出晶片的数量等有显著效果；另外，可以有效延长槽轮使用寿命，降低批量生产碳化硅晶片过程中的成本。
【IPC分类】B28D7-00, B28D5-04
【公开号】CN104526890
【申请号】CN201410763924
【发明人】陶莹, 高宇, 巴音图, 邓树军, 赵梅玉
【申请人】河北同光晶体有限公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月11日