کاربید سیلیکون سبز برای برش نیمه هادی

کاربید سیلیکون سبز برای برش نیمه هادی
1. خواص اساسی کاربید سیلیکون سبز
کاربید سیلیکون سبز (فرمول شیمیایی SiC) نوعی کاربید سیلیکون با خلوص بالا (معمولاً ≥99٪) است. در مقایسه با کاربید سیلیکون سیاه، سخت‌تر، شکننده‌تر و با خلوص بالاتری است.

•سختی بسیار بالا: با سختی موس تقریباً 9.5، پس از الماس و نیترید بور مکعبی (CBN) در رتبه دوم قرار دارد. این ویژگی، آن را در برش و سنگ‌زنی مواد سخت و شکننده مؤثر می‌کند.

• شکنندگی بالا: از نظر میکروسکوپی، ذرات آن لبه‌های تیزی دارند و در صورت اعمال تنش به راحتی می‌شکنند. این امر امکان تولید مداوم لبه‌های برش تیز جدید را در طول فرآیند برش (که به عنوان “خود تیز شوندگی” شناخته می‌شود) فراهم می‌کند و راندمان برش بالا را حفظ می‌کند.

• رسانایی حرارتی بالا: این امر به اتلاف گرما در طول فرآیند برش کمک می‌کند و اثرات تنش حرارتی بر روی ویفر سیلیکونی را کاهش می‌دهد.

• پایداری شیمیایی: در دمای اتاق، با اسیدها یا قلیاها واکنش نمی‌دهد و فرآیند برش خالص را تضمین می‌کند و از آلودگی مواد سیلیکونی جلوگیری می‌کند.

۲. چرا کاربید سیلیکون سبز را برای برش نیمه‌هادی انتخاب کنیم؟
برش نیمه‌هادی، به ویژه برش شمش‌های سیلیکون، الزامات بسیار سختگیرانه‌ای در مورد مواد دارد:

۱. ماده برش بسیار سخت: شمش‌های سیلیکون تک بلوری اگرچه شکننده هستند، اما بسیار سخت هستند (تقریباً ۶.۵ در مقیاس موهس). برش مؤثر نیاز به ساینده سخت‌تری دارد.

۲. الزامات دقت و کیفیت سطح بسیار بالا: ویفرهای سیلیکونی برش خورده باید بسیار نازک باشند (مثلاً ۱۰۰-۲۰۰ میکرومتر)، با حداقل تاب و کمان و یک لایه آسیب سطحی کنترل شده. لبه برش تیز کاربید سیلیکون سبز، برش نسبتاً ظریف را ممکن می‌سازد.

۳. مقرون به صرفه بودن: اگرچه الماس ماده‌ای سخت‌تر است، اما هزینه آن به طور قابل توجهی بالاتر از کاربید سیلیکون سبز است. برای برش مواد سیلیکونی، کاربید سیلیکون سبز بهترین تعادل را بین سختی، کارایی و هزینه برقرار می‌کند.

بنابراین، کاربید سیلیکون سبز به یک ساینده غیرقابل جایگزین در فناوری برش دوغابی سنتی تبدیل شده است.

۳. کاربرد خاص: برش دوغابی بدون ساینده
کلاسیک‌ترین و رایج‌ترین کاربرد کاربید سیلیکون سبز در برش نیمه‌هادی‌ها به عنوان یک ساینده بدون ساینده در فرآیند برش سیمی است. این تکنیک به عنوان “برش سیمی دوغابی” شناخته می‌شود.

اصل کار:

۱. یک سیم فلزی بسیار نازک و پرسرعت (معمولاً سیم پیانو) دور یک چرخ راهنما پیچیده می‌شود تا یک شبکه سیمی متراکم تشکیل دهد.

۲. میکروپودر سبز کاربید سیلیکون (اندازه ذرات معمولاً بین ۵ تا ۲۰ میکرومتر) با یک سیال برش مانند پلی اتیلن گلیکول (PEG) مخلوط می‌شود تا یک دوغاب چسبناک ایجاد شود.

۳. دوغاب به طور مداوم بر روی شبکه سیمی متحرک پمپ می‌شود.

۴. شبکه سیمی، دوغاب را به شمش سیلیکون تغذیه کننده منتقل می‌کند.

۵. تحت فشار فوق‌العاده زیاد، ذرات پودر کاربید سیلیکون سبز متصل به سیم فولادی، شمش سیلیکون را می‌غلتانند، می‌تراشند و برش می‌دهند، مانند “دندان‌های” ریز بی‌شماری عمل می‌کنند و به تدریج ماده سیلیکونی را خرد می‌کنند و در نهایت کل شمش را به طور همزمان به صدها برش نازک برش می‌دهند.

۴. تکامل فناوری فعلی: ظهور برش سیمی الماسه و چالش‌های کاربید سیلیکون سبز
در سال‌های اخیر، صنایع نیمه‌رسانا و فتوولتائیک دستخوش تغییرات فناوری قابل توجهی شده‌اند: برش سیمی الماسه (DWS) به سرعت در حال جایگزینی برش دوغابی سنتی است.

• مزایا:

• سرعت برش بسیار بالا: ۳ تا ۵ برابر سریع‌تر از برش دوغابی، که به طور قابل توجهی راندمان تولید را بهبود می‌بخشد.
• سازگارتر با محیط زیست: نیاز به مقادیر زیادی سیال برش PEG و پودر SiC را از بین می‌برد و در نتیجه ضایعات کمتری تولید می‌کند.