紫外光固化非金属芯线金刚石线锯研究

论文摘要

在半导体工业的大尺寸晶圆切割中,固结磨粒线锯以无可比拟的优点被认为是最有前途的切割方法之一。现有工业方法通过减小金属线锯丝的直径来降低切缝损失,减少生产成本,但其强度降低将较难满足切割需求。同时,传统固结磨粒线锯制作还存在着工艺复杂、效率低、成本高、易造成环境污染等问题。因此,本论文首次提出了以高强度非金属材料作为锯丝芯线,采用紫外光固化工艺,快速、洁净制造金刚石线锯的方法。论文主要完成以下几个方面内容。1.通过材料性能试验分析,确定了制造线锯的主要材料:选用了高强度的聚乙烯线作为锯丝芯线、优选了WF-106涂料作为比较适合紫外光固化工艺的粘结剂;锯丝切割的磨料选用了镀镍金刚石。2.研究了聚乙烯芯线的不同表面处理方法对树脂粘结剂结合性能的影响。在三种不同表面处理方法中,采用铬酸处理更为显著地改善芯线和粘结剂之间的结合强度。研究表明:铬酸溶液对聚乙烯芯线的不同处理时间和处理温度对芯线与粘结剂的结合性能起着决定性的作用。通过试验确定聚乙烯芯线在温度为80～85℃铬酸溶液中处理4min可以获得芯线与粘结剂的最佳结合性能。3.研究了紫外光固化非金属芯线线锯的固化工艺,通过对非金属芯线良好、均匀地涂覆树脂磨料粘结剂,完成了线锯的固化成型,实现了线锯快速、洁净的生产。4.研究了非金属芯线线锯的切割加工性能。通过硅锭的对比切割试验,结果表明,非金属芯线线锯具有持续、良好的切割加工性能,其切割效率与商品电镀线锯相近。切割后硅片的表面质量高,Ra可达0.098μm。5.研究了非金属芯线线锯的失效方式,分析了非金属芯线线锯在切割过程中磨损性能。结果表明:采用铬酸溶液对聚乙烯芯线进行表面处理的有效方法,改善了非金属芯线线锯的磨损性能,使用寿命提高。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 硬脆材料切割技术
• 1.3 金刚石线锯固结磨粒技术研究
• 1.3.1 金属结合剂焊接
• 1.3.2 电镀
• 1.3.3 树脂结合剂
• 1.4 本课题的研究背景及意义
• 1.4.1 本课题的研究背景
• 1.4.2 本课题的研究意义
• 1.5 本课题的来源及研究内容
• 第二章 紫外光固化非金属芯线金刚石线锯理论研究
• 2.1 光固化技术
• 2.1.1 光固化原理
• 2.1.2 紫外光固化技术
• 2.2 金刚石磨粒选用的理论分析
• 2.2.1 金刚石磨具性能的影响因素
• 2.2.2 金刚石表面金属化处理
• 2.3 非金属芯线选用的理论分析
• 2.3.2 非金属芯线选用的理论依据
• 2.3.3 单股芯线和多股芯线的比较分析
• 2.3.4 芯线材料的选用
• 2.4 本章小结
• 第三章 非金属芯线与树脂磨粒粘结层的结合性能研究
• 3.1 附着力测试装置及原理
• 3.2 非金属芯线和树脂粘结剂的材料优选
• 3.3 不同的表面处理方法对聚乙烯芯线性能的影响
• 3.4 润湿助剂处理对芯线结合性能的影响
• 3.5 附着力促进剂处理对芯线结合性能的影响
• 3.6 铬酸溶液处理对芯线结合性能的影响
• 3.6.1 铬酸溶液改善芯线结合性能的理论分析
• 3.6.2 铬酸溶液改善芯线结合性能的试验研究
• 3.6.3 铬酸处理温度对芯线强度及附着力的影响
• 3.6.4 铬酸处理时间对芯线强度及附着力的影响
• 3.6.5 铬酸处理后芯线与粘结剂的附着力试验
• 3.7 本章小结
• 第四章 紫外光固化非金属芯线金刚石线锯涂覆制造工艺及加工性能研究
• 4.1 紫外光固化非金属芯线金刚石线锯涂覆制造工艺试验研究
• 4.1.1 试验材料及工艺条件
• 4.1.2 试验主要设备及原理
• 4.1.3 制造步骤及流程
• 4.2 切割试验设备及流程
• 4.2.1 试验设备
• 4.2.2 试验流程
• 4.3 金刚石非金属芯线线锯的切割加工性能
• 4.3.1 非金属芯线线锯和电镀金刚石线锯的切割对比试验
• 4.3.2 非金属芯线线锯的切割效率
• 4.3.3 非金属芯线线锯的磨损性能
• 4.3.4 非金属芯线线锯的加工质量
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
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