Carburo de silicio verde para corte de semiconductores
. 1. Propiedades básicas del carburo de silicio verde.
El carburo de silicio verde (fórmula química SiC) es una variante de carburo de silicio de alta pureza (normalmente ≥99%). En comparación con el carburo de silicio negro, es más duro, más frágil y de mayor pureza.
•Alta dureza: Con una dureza Mohs de aproximadamente 9,5, ocupa el segundo lugar, solo superado por el diamante y el nitruro de boro cúbico (CBN). Esto lo hace eficaz para cortar y desbastar materiales duros y frágiles.
Alta fragilidad: Microscópicamente, sus partículas presentan bordes afilados y se rompen fácilmente al someterlas a tensión. Esto permite la generación continua de nuevos filos de corte durante el proceso de corte (conocido como «autoafilado»), manteniendo una alta eficiencia de corte.
•Alta conductividad térmica: esto ayuda a disipar el calor durante el proceso de corte, reduciendo los efectos del estrés térmico en la oblea de silicio.
•Estabilidad química: A temperatura ambiente, no reacciona con ácidos ni álcalis, garantizando un proceso de corte puro y evitando la contaminación del material de silicio.
2. ¿Por qué elegir carburo de silicio verde para el corte de semiconductores?
El corte de semiconductores, especialmente el corte de lingotes de silicio, exige requisitos de material extremadamente estrictos:
1. Material de corte extremadamente duro: Aunque frágiles, los lingotes de silicio monocristalino son muy duros (aproximadamente 6,5 en la escala de Mohs). Un corte eficaz requiere un abrasivo más duro.
2. Requisitos de precisión y calidad superficial extremadamente altos: Las obleas de silicio cortadas deben ser extremadamente delgadas (p. ej., 100-200 μm), con mínima deformación y curvatura, y una capa superficial con daño controlado. El filo afilado del carburo de silicio verde permite un corte relativamente fino.
3. Rentabilidad: Aunque el diamante es un material más duro, su coste es significativamente mayor que el del carburo de silicio verde. Para el corte de materiales de silicio, el carburo de silicio verde ofrece el mejor equilibrio entre dureza, eficiencia y coste.
Por lo tanto, el carburo de silicio verde se ha convertido en un abrasivo irreemplazable en la tecnología tradicional de corte de lodos.
3. Aplicación específica: Corte con lodo abrasivo libre.
La aplicación más clásica, y antes común, del carburo de silicio verde en el corte de semiconductores es como abrasivo libre en el proceso de corte por hilo. Esta técnica se conoce como «corte con hilo en lodo».
Principio de funcionamiento:
1. Un alambre de metal extremadamente fino y que se mueve a alta velocidad (normalmente una cuerda de piano) se enrolla alrededor de una rueda guía para formar una densa red de alambre.
2. El micropolvo de carburo de silicio verde (tamaño de partícula típicamente entre 5 y 20 μm) se mezcla con un fluido de corte como polietilenglicol (PEG) para crear una suspensión viscosa.
3. La pulpa se bombea continuamente sobre la red de alambre en movimiento.
4. La red de alambre transporta la suspensión hacia el lingote de silicio de alimentación.
5. Bajo una tremenda presión, las partículas de polvo de carburo de silicio verde adheridas al alambre de acero ruedan, raspan y cortan el lingote de silicio, actuando como innumerables «dientes» diminutos, desgastando gradualmente el material de silicio y, en última instancia, cortando todo el lingote en cientos de rebanadas delgadas simultáneamente.
4. Evolución tecnológica actual: el auge del corte con hilo de diamante y los desafíos del carburo de silicio verde
En los últimos años, las industrias de semiconductores y fotovoltaica han experimentado cambios tecnológicos significativos: el corte con hilo de diamante (DWS) está reemplazando rápidamente al corte con lodo tradicional.
•Ventajas:
•Velocidad de corte extremadamente rápida: de 3 a 5 veces más rápida que el corte de lodos, lo que mejora significativamente la eficiencia de producción.
•Más ecológico: Elimina la necesidad de grandes cantidades de fluido de corte PEG y polvo de SiC, lo que resulta en menos desperdicio.
