Способ резки монокристаллов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19 А 7/О 51)5 В БРЕТЕНИ ВТОРСКОМУ С ТЕЛЬСТВ 088.8)видетельство С28 О 7/04, 198ЗКИ МОНОКР ССРСТАЛЛ этих дуг располагают причем кинематичес тельно перемещени резного круга устана на указанных прямых,ие параметры относимонокристалла и отливают из условия б Йк- 4 -Речной подачи, мм/с; баний монокристалии монокристалла й кромки отрезного ы резания в мния монокристительного движ мент лла; ения ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(54) СПОСОБ Р юл, %39ашиностроительный инстий институт. электронной техин, М,Т.Таранщанский,Ю.Д.Чистяков, Д,Н, Гулидов Изобретение относится к механической обработке твердых и хрупких материалов и может быть использовано при разделении полупроводниковых и диэлектрических монокристаллов на пластины.Цель изобретения - повышение качества отрезаемых пластин.Способ резки монокристаллов включает поперечную подачу отрезного круга на монокристалл и колебательное движение монокристалла, при этом колебательные движения монокристаллу сообщают вДоль оси, перпендикулярной направлению скорости поперечной подачи круга, а центр отрезного круга перемещают по дугам окружностей радиуса, равного радиусу режущей кромки отрезного круга, заключенных между двумя прямыми, параллельными . вектору скорости поперечной подачи, расстояние между которыми выбирают равным удвоенной амплитуде колебаний, а центры(57) Изобретение относится к механической обработке твердых и хрупких материалов и может быть использовано при разделении полупроводниковых и диэлектрических монокристаллов на пластины. Цель изобретения - повышение качества отрезаемых пластин. Способ заключается в том, что монокристаллу сообщают колебания вдоль оси, перпендикулярной направлению скорости поперечной подачи, Частоту и амплитуду колебательного движения уста-ф навливают такими, чтобы вершина режущей кромки находилось на поверхности резания монокристалла. 4 ил 1 табл. где Ч - скорость поперд - амплитуда колла, мм;в - частота колебрад/с;й - радиус режущкруга, мм.На фиг. 1-3 - схемреверсирования движена фиг. 4 - схема относцентра отрезного круга и его режущей кромки.Способ реализуют следующим образом,Отрезной круг приводят во вращательное движение со скоростью, необходимой для выполнения процесса резания, В зависимости от модели станка отрезному кругу или монокристаллу сообщают поперечную подачу со скоростью Ч.Разрезаемый монокристалл приводят в колебательное движение вдоль оси, перпендикулярной скорости поперечной подачи с частотой а, и амплитудой д. Пользуясь методом инверсии, можно мысленно остановить монокристалл и считать, что отрезной круг совершает сложное движение: прямолинейное перемещение вдоль вертикальной оси со скоростью поперечной подачи Ч и возвратно-поступательное перемещение вдоль горизонтальной оси со скоростьюх = д а сов вс 1, л 12 п+11в моменты, времени 1 -- где2 Ф,и= О, 1, 2, ,) происходит реверс, скорость хизменяет направление. При этом та частьрежущей кромки отрезного круга, котораябыла в контакте, отходит от монокристалла,а часть режущей кромки, симметричная относительно вектора скорости Ч, вступает вконтакт,На схеме ре:зэния в момент реверса(фиг, 1) дуги 1, проведенные из центрсв 01,показывают крайнее правое положениережущей кромки, а,дуги 2, проведенныеиэ центров 02, показывают крайнее левое положение режущей кромки отрезного круга. Поверхность монокристалла вэтот момент сформирована дугами АВ иВС. Будет считать, что до реверса отрезной круг перемещается справа налево ирежущая кромка находится в контакте смонокристаллом по дуге ВС. Поверхность, сформированная дугой ВС, называется поверхностью резания, ТочкамиО 1 и 02 обозначена вершина режущейкромки соответственно в крайнем правом и крайнем левом положениях.Через точку В проводят суммарный век. тор скорости подачи Ч, который представляет собой геометрическую сумму х и Ч,Через ту же точку В проводят нормаль и - ии касательную т - т, поверхности резанияВС и проектируют суммарный вектор Ч нэи- и и т - т. Нормальная составляющая Чпредставляет собой скорость внедрения режущей кромки в мснокристалл, Для того, вие выполняется только тогда, когда вектор, Ч лежит ниже касательной т - х. При вы 10(2) 15 20 25 30 35 40 45 50 55 чтобы происходил процесс резания, нужно,чтобы вектор Чп был направлен к центру режущей кромки отрезного круга. Это является необходимым условием непрерывного контакта режущей кромки с монокристаллом. Из схемы (фиг. 1 э) видно, что это услобранном положительном направлении вектора Ч сверху вниз возможно такое соотношение между скоростями Ч и х, что суммарный вектор Ч пройдет над касательной т - т и вектор Чп изменит свое направление, т.е, произойдет отрыв режущей кромки от монокристалла.Отрыва не произойдет, если вершина режущей кромки 02 в момент реверса будет находиться на поверхности резания, т.е. на дуге ВС (фиг. 2), В этом случае при любом соотношении между векторами Ч и х проекция Чп направлена к центру отрезного круга и может изменить свое направление только при изменении направления поперечной подачи Ч, что невозможно,Таким образом, нахождение вершины режущей кромки на поверхности резания является достаточным условием непрерывного контакта отрезного круга с разрезаемым монокристаллом.Между необходимым и достаточным условиями непрерывного контакта существует резкая граница; это выполнение такого движения, при котором вершина режущей кромк; непрерывно движется по поверхности АВ, сформированной на предыдущем полупериоде, т.е, точки В и 02 совпадают фиг. 3),На фиг. 4 показана схема резания, соответствующая пределу выполнения достаточного условия непрерывного контакта за один цикл колебаний слитка. Как видно иэ схемы, для выполнения предельного условия непрерывности необходимо, чтобы центр отрезного круга перемещался по кривой, составленной иэ дуг 01, 02 Оп радиуса Кк, Если центр отрезного круга находится выше указанной кривой, условие непрерывности может не выполняться, Если ниже - выполнение условия непрерывности гарантировано. Пользуясь схемой фиг. 2, определяют частоту со и амплитуду д колебаний слитка. гарантирующие непрерывность контакта. Расстояние 010 п, которое проходит центр отрезного круга за один период колебаний, примем равным 2 а; так как дуга О, 02 Оп имеет радиус В тоПериод колебаний Т = - . Частота коле 2 аЧбаний в = - . Тогда искомая частота2 лТвс должна удовлетворять неравенству(3) еобраэований из 10 е, которому долж- и Ч, чтобы проал без отрыва ого круга от мо 15 Путем несложных пр (3) можно получить услови ны удовлетворять а: д цесс резания протек режущей кромки отрезн нокристалла д в, (4)20Йб позволяет вести монокристаллов, 25 сходят вдоль оси, ру скорости попеате чего плоскость зного круга совпа 30 Предложенный спосо ориентированную резку так как колебания прои перпендикулярной векто речной подачи, в реэульт резания и плоскость отре дают,куда П р и м е р. Производится резка моно- кристаллов кремния диаметром 100 мм на пластины толщиной 0,6 мм. Резка производится на модернизированном станке моде ли "Алмаз 11". Модернизация заключается в оборудовании станка приводом колебаний слиткодержателя с числовым программным управлением. Применяется алмазный отрезной круг с внутренней режущей кром кой 560 х 180 х 0,36, оснащенный алмазом МС 6 50/40, Резку ведут с поперечной подачей Ч = 2/3 мм/с, Для выбранного отрезного круга В= 90 мм амплитуда колебаний монокристалла равна д= 15 мм. По Формуле 45 (4) вычисляют отношение15 - ( дас 90а (-0,407 рад/с. 9,155 Ч Формула изобретения Способ резки монокристаллов, включающий поперечную подачу отрезного круга на монокристалл и колебательное движение монокристалла, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества отрезаемых пластин, колебательные движения монокристаллу сообщают вдоль оси, перпендикулярной направлению скорости поперечной подачи круга, при этом центр отрезного круга перемещают по дугам окружностей радиуса, равного радиусу режущей кромки отрезного круга, эаключенных между двумя прямыми, параллельными вектору скорости поперечной подачи, расстояние между которыми выбирают равным удвоенной амплитуде колебаний, а центры этих дуг располагают на указанных прямых, причем кинематические параметры относительного перемещения монокристалла и отрезного круга устанавливают из условия дв, - (ч -где Ч -д -ла, мм;корость поперечной подачи, мм/с; мплитуда колебаний монокристал частота колебаний монокристалла,ад/ В ругарадиус режущей кромки отрезногом. Проведено три серии опытов. В первой серии режимы соответствуют известному способу. Во второй серии частота колеба,ний соответствует пределув, = 0,407 рад/с), при котором выполняется условие непрерывного контакта режущей кромки с монокристаллом. В третьей серии в = 0,133 рад/с, что меньше предельного значения,Результаты реализации предлагаемого способа сведены в таблицу.7 1685719 т 31 и ф 08 иг,Ф Составитель Г,Афиногеноваедактор А,Козориэ Техред М,Моргентал Коррект уск Заказ 3563 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при113 О 35, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно"издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 О, О 115