离磨料线锯切片流体动压效应的数值分析

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1、维普资讯http://www.cqvip.com2007年2月润滑与密封Feb．2Oo7第32卷第2期LUBRICATIONENGINEERINGV01．32No．2游离磨料线锯切片流体动压效应的数值分析葛培琪桑波(山东大学机械工程学院山东济南250061)摘耍：游离磨料线锯切割技术是目前单晶硅切片的主要加工方法。建立了游离磨料线锯切片过程中流体动压效应的数学模型，并采用有限差分法进行了数值分析，得到了游离磨料线锯切片的流体动压力分布和膜厚。结果表明，当磨粒尺寸较小时，锯丝与晶体间的膜厚大于磨粒尺寸，磨粒悬浮在研磨液中，因此研磨液中磨粒与晶体的碰撞将是材料去除的主要因素

2、。关键词：游离磨料线锯；单晶硅切片；流体动压效应中圈分类号：TH117文献标识码：A文章编号：0254—0150(2007)2—016—3NumericalAnalysisofHydrodynamicActioninFreeAbrasiveWireSawSlicingProcessGePeiqiSangBo(SchoolofMechanicalEngineering，ShandongUniversity，JinanShandong250061，China)Abstract；Freeabrasivewiresawtechniqueisthemainmethodformon

3、ocrystaUinesiliconslicingprocess。Mathematicalmodelofhydrodynamicactioninthefreeabrasivewiresawslicingprocesswasestablished．Usingfinitediferencenumeri-calmethod。thepressuredistributionandfilmthicknessinwiresawslicingprocesswasobtained。Theresultsshowthatthefilmthicknessbetweensawwireandcry

4、stalsislargerthanthesizeofabrasives。abrasivessuspendintheslurrywhenthesizeoftheabrasivesarcsmallenough，thecollisionofabrasivesandcrystalsinthegrindingfluidisthemainfactorsforthematerialsremoving．Keywords：freeabrasivewiresaw；monocrystallinesiliconslicing；hydrodynamicaction集成电路(IC)是现代信息产业和

5、信息社会的1游离磨料线锯切片的几何模型基础，绝大多数集成电路芯片都是以单晶硅片为基体线锯切片技术分游离磨料和固结磨料2种，目前材料制成的。用于制造IC的硅片不仅要求极高的平应用较多的是游离磨料线锯切片技术。在自由磨料线面度，极小的表面粗糙度值，而且要求表面无变质锯切片过程中，携带有磨料的研磨液由组成网状的锯层，无划伤⋯。芯片的制造过程一般包括：(1)拉丝带动进入切割区域，如图1所示。在导轮的驱动单晶硅；(2)切片；(3)平坦化；(4)腐蚀；(5)下，圆形截面的锯丝沿其轴线运动，在进给系统的驱抛光；(6)图案制造；(7)背磨；(8)划块等。单动下，硅晶体作纵向进给压向锯丝

6、。在硅晶体、磨晶硅的切片是一个关键工序，对整个芯片制造过程有粒、锯丝之间，通过三体磨粒磨损，实现对硅晶体的很大的影响。切片加工工序中切口宽度影响材料的利切割加工。用率，切口形状影响着硅片表面翘曲、两面平行度、在游离磨料线表层损伤、表面粗糙度值等，直接影响着后续工序的锯切片过程中，位an-r：质量和成品率。线锯切片技术由于能够满足半导于切割区内的硅晶体和光电产业中对大直径晶体进行切片的需求，并且体轮廓可以被假设能够在最小的截口损失下切出很薄的晶片，因此得到为一段大曲率半径了越来越广泛的应用，并成为单晶硅切片技术的未来的圆弧，锯丝受张发展方向。紧力作用紧贴在硅晶体上，切割区

7、入口处研磨液的冲击·基金项目：国家自然科学基金资助项目(50475132)．使锯丝与硅晶体之收稿日期：2006—08一I1作者简介：葛培琪，男，教授，主要研究方向为摩擦学、磨削间形成径向间隙，加工．E-mail：pqge@sdu，edIl‘cIL即最初的收敛楔，图1游离磨料线锯切片原理图维普资讯http://www.cqvip.com2007年第2期葛培琪等：游离磨料线锯切片流体动压效应的数值分析l7研磨液进入切割区之后，便满足了流体动压效应存在(如图2所示)。因此，其载荷平衡方程为的基本条件。因此，在游离磨料线锯切片加工中，W=lIpc