Исследование и разработка процесса изготовления пластин заданной толщины из хрупких материалов методом лазерного параллельного термораскалывания, страница 4

Состояние поверхности зависит от метода вытягивания. Флоат-стекло имеет более ровную поверхность, чем стекло, полученное с помощью вертикальной вытяжки.

Минимальная толщина стекла, получаемая по этому методу, около 50 мкм [Corning, Schott].

(добавить)

Преимущества: простота, удобство в использовании, широкий диапазон получаемых толщин стекол.

Метод 1.2: преимущества: большая точность пластин, применимость для монокристаллов, дает возможность получить заданный срез.

Недостатки: большое количество операций, большое время обработки, потери материала при резке и шлифовании.

С увеличением размеров пластин увеличивается сложность и длительность обработки. Так, для приборных пластин из кремния диаметром 300 мм почти не используется резка АКВР  из-за большого увода диска. Пластины приобретают вид «тарелки» с отклонением до 0,8 мм. Поэтому вводится дополнительная операция – утонение, в ходе которой исправляется погрешность формы и толщина доводится до необходимой. При резке проволокой  погрешность меньше, и здесь минимальная толщина отрезаемой пластины определяется механическими свойствами материала. После резки пакет пластин оказывается закреплен только за торец и стремится рассыпаться. Для предотвращения повреждения используются станки, в которых подача проволоки производится в направлении «снизу вверх», и пластины дополнительно удерживает в вертикальном положении сила тяжести. Но в таких станках возникают трудности с подачей СОЖ в необходимом количестве и удержание СОЖ в зоне реза .

(Наиболее широко используется резка алмазными кругами с внутренней режущей кромкой и проволочная резка. Эти способы резки хорошо отработаны и обеспечивают получение хороших предсказуемых геометрических параметров пластины, точность выдерживания ориентации реза, стабильность и повторяемость процесса, возможность простой переналадки под различные типы материалов и толщины отрезаемых пластин. В основе процессов лежит механизм хрупкого разрушения материала свободным или связанным абразивом. Кроме этого, по , применяется:

- резка полотнами с абразивной суспензией;

- разрезание диском с абразивной суспензией;

- разрезание диском с периодическим нанесением на режущую кромку вязкой суспензии с зернами абразивного материала;

- разрезание полотном с алмазосодержащей режущей кромкой;

- разрезание алмазным кругом с наружной режущей кромкой (АК);

- разрезание с применением ультразвука и др.

Общей чертой всех указанных способов является наличие подвижного рабочего органа, совершающего вращательные или колебательные движения, и свободного или связанного абразива. Инструмент делает пропил в материале, минимальная ширина пропила определяется толщиной рабочего органа и размером зерна абразива. Весь кристаллический материал, попадающий в зону пропила, измельчается и уносится вместе со смазочно-охлаждающей жидкостью (СОЖ). На стенках пропила образуется нарушенный слой. Толщину проволоки, ленты или диска невозможно сделать очень малой по соображениям прочности инструмента при требуемых нагрузках, возникающих во время резания. Размер зерна абразивного инструмента также нельзя брать слишком малым, так как резко увеличивается время резки и уменьшается точность выдерживания угла среза . С увеличением размера зерна уменьшается время обработки, но увеличивается ширина реза и глубина нарушенного слоя. Типичные значения при резке АКВР подложек диаметром 75 мм : применяется алмаз А(АС) 50/40, скорость резания 13-22 м/с, подача 10-25 мм/мин, ширина реза 0,25-0,3 мм, глубина нарушенного слоя 35-38 мкм, минимальная толщина пластины 0,15-0,2 мм. Для резки проволокой подложек такого же размера данные выглядят так: абразив М20, скорость резания 0,4-0,5 м/с, подача 0,05-0,1 мм/мин, ширина реза 0,1-0,2 мм, минимальная толщина пластины 0,08-0,1 мм, глубина нарушенного слоя 10-15 мкм. Длительность процесса резки целого кристалла на подложки АКВР и проволокой, несмотря на 250-кратную разницу в скорости подачи, при резке нескольких сотен пластин сопоставима, так как АКВР отрезает по одной пластине от були, а станок проволочной резки делает пропилы между всеми пластинами сразу. Для пластины диаметром 300 мм потребуется не менее 3000 минут (50 часов) обработки.)