配制鑄造聚氨酯以生產(chǎn)具有更高精度和耐用性的導(dǎo)絲輥

Argonics 提供的技術(shù)文章

用于微電子和光伏行業(yè)的晶圓制造涉及許多關(guān)鍵過(guò)程。其中第一個(gè)是將通常由硬而脆的硅組成的錠或晶體精密切割成適合硅芯片加工的尺寸均勻的晶片。

在生產(chǎn)環(huán)境中，這種切割通常由多線鋸執(zhí)行，該多線鋸由帶狀結(jié)構(gòu)中精確且均勻間隔的金剛石涂層線組成。硅材料的錠或晶體的切割是一次完成，產(chǎn)生幾十甚至幾百個(gè)晶片。

為了達(dá)到理想的線間距，以及保持理想的線張力，使用了精密制造的滾輪。這包括較小的“張緊器”滾輪以及帶有機(jī)加工槽口的較大滾輪，可將金剛石涂層線固定到位。

由于晶圓切割過(guò)程的準(zhǔn)確性取決于滾輪的耐用性和一致性，因此缺乏材料強(qiáng)度或精確幾何/尺寸的那些可能會(huì)過(guò)早失效。這可能導(dǎo)致代價(jià)高昂的計(jì)劃外停機(jī)、材料浪費(fèi)以及后續(xù)操作的潛在延遲。

幸運(yùn)的是，可以使用高性能滾輪，這些滾輪采用獨(dú)特、更耐用的氨基甲酸乙酯配方，并且可以加工以滿足高公差要求，并在零件之間保持一致性，以確保理想的多線切割。

聚氨酯滾輪當(dāng)今使用的大多數(shù)線切割滾輪由聚氨酯（聚氨酯的簡(jiǎn)稱）組成。較短的滾筒通常同時(shí)切割多達(dá) 30 個(gè)晶圓，由高性能、鑄造和機(jī)加工的聚氨酯制成。較長(zhǎng)的滾筒通常可以切割多達(dá) 300 個(gè)晶圓，通常涂有具有相似特性的聚氨酯套管。

“聚氨酯是長(zhǎng)線切割輥和短線切割輥的首選材料，”美國(guó)最大的耐磨聚氨酯產(chǎn)品生產(chǎn)商之一 Argonics 的技術(shù)銷售工程師 Greg Cappaert 說(shuō)?！拌T造聚氨酯是一種堅(jiān)韌、耐磨的彈性材料，它結(jié)合了高科技塑料、金屬和陶瓷的許多性能優(yōu)勢(shì)以及橡膠部件的彈性和柔韌性。”

由于聚氨酯的特性可以在廣泛的硬度、彈性、彈簧剛度和動(dòng)態(tài)特性范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，它的多功能性為困難的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)提供了定制解決方案。

“聚氨酯，即使在相對(duì)少量的生產(chǎn)中，也可以進(jìn)行調(diào)整和定制，以優(yōu)先考慮設(shè)計(jì)工程師需要的物理特性，”Cappaert 說(shuō)。

聚氨酯的特性對(duì)于使用多線鋸切割薄至 80 至 100 微米的晶圓的大批量生產(chǎn)操作至關(guān)重要。晶圓厚度或輪廓的任何偏差都會(huì)導(dǎo)致切割操作停止，除非手頭有備用滾輪，否則會(huì)造成嚴(yán)重的生產(chǎn)延誤。

Cappaert 補(bǔ)充說(shuō)，晶圓線切割設(shè)備上使用的聚氨酯滾輪本質(zhì)上是“消耗品”。較短的滾筒，也稱為張緊器或皮帶輪，每年更換幾次。具有聚氨酯襯里的較長(zhǎng)滾筒每年必須重新涂覆多達(dá) 40 至 50 次。

Cappaert 說(shuō)，由于氨基甲酸乙酯配方、鑄造或加工方面的缺陷，軋輥的大部分周轉(zhuǎn)率是由于軋輥過(guò)早脫離規(guī)格造成的。

由于聚氨酯是一種工程材料，因此可以通過(guò)調(diào)整配方以滿足應(yīng)用的特定要求以及對(duì)單個(gè)零件進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)試和嚴(yán)格的質(zhì)量控制來(lái)克服許多問(wèn)題。他還指出，聚氨酯滾輪可以設(shè)計(jì)為在干濕操作中都提供極高的精度，例如加工公差為 ±0.004 英寸（±0.10 毫米）。

Cappaert 將鑄造聚氨酯滾輪的生產(chǎn)描述為復(fù)雜且高度敏感。出于這個(gè)原因，Argonics 單獨(dú)鑄造、加工和檢查每一個(gè)。當(dāng)較大的聚氨酯涂層輥接近磨損極限時(shí)，必須使用相同類型的嚴(yán)格程序?qū)⑵鋭冸x并重新涂層。

雖然特定的客戶配方和設(shè)計(jì)信息被認(rèn)為是專有的，但 Cappaert 表示，這些方法可以改善晶圓翹曲、切割一致性和厚度變化，同時(shí)還可以延長(zhǎng)滾筒的使用壽命。

許多精密線切割設(shè)備的供應(yīng)商和用戶可能涉及的另一個(gè)困難是供應(yīng)鏈問(wèn)題。根據(jù)手頭的庫(kù)存，不及時(shí)交付的聚氨酯滾輪（可能是由于過(guò)早的故障）可能會(huì)導(dǎo)致晶圓切割停止，從而導(dǎo)致生產(chǎn)線其余部分的延誤代價(jià)高昂。Cappaert 建議與愿意幫助解決此類代價(jià)高昂的延誤的制造商合作，例如 Argonics。

審核編輯 黃昊宇