Miksi harvennus tarvitaan?

Taustaprosessin vaiheessavohveli (piikiekko(piirit etupuolella) on ohennettava takapuolelta ennen myöhempää kuutiointia, hitsausta ja pakkaamista, jotta kotelon asennuskorkeutta voidaan pienentää, sirun kotelon tilavuutta pienentää, sirun lämpödiffuusiotehokkuutta, sähköistä suorituskykyä ja mekaanisia ominaisuuksia parantaa sekä kuutiointimäärää vähentää. Takahiomisen etuna on korkea hyötysuhde ja alhaiset kustannukset. Se on korvannut perinteiset märkäetsaus- ja ionietsausprosessit ja siitä on tullut tärkein takaohentamistekniikka.

Ohennettu kiekko

Miten laihtua?

Kiekkojen ohennuksen pääprosessi perinteisessä pakkausprosessissa

Erityiset vaiheetvohveliOhennuksen tarkoituksena on kiinnittää käsiteltävä kiekko ohennuskalvoon, minkä jälkeen ohennuskalvo ja sen päällä oleva siru imeytetään tyhjiöllä huokoiseen keraamiseen kiekkopöytään, säädetään kupinmuotoisen timanttihiomalaikan työpinnan sisä- ja ulkokehän pyöreät keskiviivat piikiekon keskelle, ja piikiekko ja hiomalaikka pyörivät omien akseliensa ympäri leikkaushiontaa varten. Hiominen sisältää kolme vaihetta: karkeahiomisen, hienohiomisen ja kiillotuksen.

Kiekkotehtaalta tuleva kiekko hiotaan vastakkain, jotta kiekko on ohennettu pakkaamiseen tarvittavaan paksuuteen. Kiekkoa hiottaessa etupuolelle (aktiivinen alue) on kiinnitettävä teippiä piirialueen suojaamiseksi, ja takapuoli hiotaan samanaikaisesti. Hiomisen jälkeen teippi poistetaan ja paksuus mitataan.
Piikiekkojen valmistuksessa menestyksekkäästi sovellettuihin jauhatusprosesseihin kuuluvat pyöröpöytähionta,piikiekkorotaatiohionta, kaksipuolinen hionta jne. Yksikiteisten piikiekkojen pinnanlaatuvaatimusten parantuessa jatkuvasti ehdotetaan uusia hiontatekniikoita, kuten TAIKO-hionta, kemiallismekaaninen hionta, kiillotushionta ja planeettalevyhionta.

Pyöröpöydän hionta:

Pyöröpöytähionta on varhainen hiontaprosessi, jota käytetään piikiekkojen valmistuksessa ja ohennuksessa. Sen periaate on esitetty kuvassa 1. Piikiekot on kiinnitetty pyörivän pöydän imukuppeihin ja pyörivät synkronoidusti pyörivän pöydän ohjaamina. Piikiekot itse eivät pyöri akselinsa ympäri; hiomalaikkaa syötetään aksiaalisesti sen pyöriessä suurella nopeudella, ja hiomalaikan halkaisija on suurempi kuin piikiekon halkaisija. Pyöröpöytähiontaa on kahdenlaisia: tasouppohionta ja tasotangentiaalinen hionta. Tasouppohionnassa hiomalaikan leveys on suurempi kuin piikiekon halkaisija, ja hiomalaikan kara syöttää jatkuvasti aksiaalisuunnassa, kunnes ylimääräinen osa on käsitelty, minkä jälkeen piikiekkoa pyöritetään pyöröpöydän avulla; tasotangentiaalisessa hionnassa hiomalaikka syöttää jatkuvasti aksiaalisuunnassa ja piikiekkoa pyöritetään jatkuvasti pyörivän kiekon avulla, ja hionta viimeistellään edestakaisella syötöllä (reciprocation) tai ryömintäsyötöllä (creepfeed).

Kuva 1, kaaviokuva pyöröpöydän hiomisesta (pinnan tangentiaalinen) periaatteella

Hiontamenetelmään verrattuna pyöröpöytähiomisen etuna on korkea poistonopeus, pienet pintavauriot ja helppo automatisointi. Hiontaprosessissa todellinen hionta-alue (aktiivinen hionta) B ja leikkauskulma θ (hiomalaikan ulkokehän ja piikiekon ulkokehän välinen kulma) muuttuvat kuitenkin hiomalaikan leikkausasennon muutoksen myötä, mikä johtaa epävakaaseen hiontavoimaan, mikä vaikeuttaa ihanteellisen pinnan tarkkuuden (korkea TTV-arvo) saavuttamista ja aiheuttaa helposti vikoja, kuten reunan romahtamista ja reunan romahtamista. Pyöröpöytähiontatekniikkaa käytetään pääasiassa alle 200 mm:n yksikiteisten piikiekkojen työstämiseen. Yksikiteisten piikiekkojen koon kasvu on asettanut korkeammat vaatimukset työpöydän pinnan tarkkuudelle ja liiketarkkuudelle, joten pyöröpöytähionta ei sovellu yli 300 mm:n yksikiteisten piikiekkojen hiomiseen.
Hiontatehokkuuden parantamiseksi kaupallisissa tasohiomakoneissa käytetään yleensä monihiomalaikkarakennetta. Esimerkiksi laitteessa on sarja karkeahiomalaikkoja ja sarja hienohiomalaikkoja, ja pyöröpöytä pyörii yhden kierroksen suorittaen vuorotellen karkean ja hienon hionnan. Tällaisia laitteita ovat esimerkiksi amerikkalaisen GTI-yhtiön G-500DS (kuva 2).

Kuva 2, GTI Companyn G-500DS-pyöröpöydän hiontalaitteisto Yhdysvalloissa

Piikiekkojen pyörivä hionta:

Vuonna 1988 japanilainen tutkija Matsui ehdotti piikiekkojen pyörimishiontamenetelmää (syöttöhiontaa) suurten piikiekkojen valmistuksen ja takaisinohennuskäsittelyn tarpeiden täyttämiseksi ja pinnan tarkkuuden saavuttamiseksi hyvällä TTV-arvolla. Sen periaate on esitetty kuvassa 3. Työpöydälle adsorboitu yksikiteinen piikiekko ja kupin muotoinen timanttihiomalaikka pyörivät omien akseliensa ympäri, ja hiomalaikkaa syötetään jatkuvasti aksiaalisuunnassa samanaikaisesti. Näistä hiomalaikan halkaisija on suurempi kuin käsitellyn piikiekon halkaisija, ja sen ympärysmitta kulkee piikiekon keskipisteen läpi. Hiontavoiman ja jauhatuslämmön vähentämiseksi tyhjiöimukuppi leikataan yleensä kuperaksi tai koveraksi tai hiomalaikan karan ja imukupin karan akselin välistä kulmaa säädetään, jotta varmistetaan hiomalaikan ja piikiekon puolikontaktihionta.

Kuva 3, Piikiekkojen pyörivän hionnan periaatteen kaaviokuva

Piikiekon pyöröhiomiseen verrattuna piikiekon pyöröhionnalla on seuraavat edut: ① Kertahiomalla voidaan käsitellä yli 300 mm:n kokoisia piikiekkoja; ② Varsinainen hionta-alue B ja leikkauskulma θ ovat vakiot, ja hiontavoima on suhteellisen vakaa; ③ Säätämällä hiomalaikan akselin ja piikiekon akselin välistä kaltevuuskulmaa voidaan aktiivisesti ohjata piikiekon pinnan muotoa paremman pinnan muodon tarkkuuden saavuttamiseksi. Lisäksi piikiekon pyöröhionnan hionta-alueella ja leikkauskulmalla θ on myös etuna suuren marginaalin hionta, helppo online-paksuuden ja pinnanlaadun tunnistus ja ohjaus, kompakti laiterakenne, helppo moniasemainen integroitu hionta ja korkea hiontatehokkuus.
Tuotantotehokkuuden parantamiseksi ja puolijohdetuotantolinjojen tarpeiden täyttämiseksi piikiekkojen pyöröhiontaperiaatteeseen perustuvat kaupalliset hiontalaitteet käyttävät monikaraista moniasemarakennetta, joka mahdollistaa karkean ja hienon hionnan yhdellä lastauksella ja purkauksella. Yhdessä muiden apulaitteiden kanssa ne mahdollistavat yksikiteisten piikiekkojen täysautomaattisen hiomisen "kuivatus-sisään/kuivaus-ulos" ja "kasetista kasettiin".

Kaksipuolinen hionta:

Kun piikiekon pyöröhionta käsittelee piikiekon ylä- ja alapintaa, työkappale on käännettävä ja suoritettava vaiheittain, mikä rajoittaa tehokkuutta. Samanaikaisesti piikiekon pyöröhionnassa esiintyy pinnan virheitä, kuten kopiointia ja hiontajälkiä, eikä yksittäisen kiteen piikiekon pinnalla ole mahdollista tehokkaasti poistaa aaltoilua ja kartiomaisuutta langanleikkauksen (monisahaus) jälkeen, kuten kuvassa 4 on esitetty. Näiden vikojen korjaamiseksi 1990-luvulla ilmestyi kaksipuolinen hiontatekniikka, jonka periaate on esitetty kuvassa 5. Symmetrisesti molemmille puolille sijoitetut puristimet kiinnittävät yksittäisen kiteen piikiekon kiinnitysrenkaaseen ja pyörivät hitaasti rullan ohjaamina. Yksittäisen kiteen piikiekon molemmille puolille on sijoitettu kaksi kupinmuotoista timanttihiomalaikkaa. Ilmalaakerilla varustetun sähkökaran ohjaamina ne pyörivät vastakkaisiin suuntiin ja syöttävät aksiaalisesti, jolloin saavutetaan yksittäisen kiteen piikiekon kaksipuolinen hionta. Kuten kuvasta voidaan nähdä, kaksipuolinen hionta voi tehokkaasti poistaa piikiekon pinnan aaltoilevuuden ja kartiomaisuuden langanleikkauksen jälkeen. Hiomalaikan akselin suunnan mukaan kaksipuolinen hionta voi olla vaakasuoraa tai pystysuoraa. Näistä vaakasuora kaksipuolinen hionta voi tehokkaasti vähentää piikiekon omapainon aiheuttaman muodonmuutoksen vaikutusta jauhatuslaatuun, ja on helppo varmistaa, että jauhatusprosessiolosuhteet piikiekon molemmilla puolilla ovat samat, eivätkä hiomahiukkaset ja jauhatuslastut jää helposti piikiekon pinnalle. Se on suhteellisen ihanteellinen hiontamenetelmä.

Kuva 4, "Virheen kopiointi" ja kulumisjäljet piikiekkojen pyörityshionnassa

Kuva 5, kaksipuolisen hionnan periaatteen kaaviokuva

Taulukossa 1 on vertailu edellä mainittujen kolmen tyyppisten piikiekkojen hiomisen ja kaksipuolisen hiomisen välillä. Kaksipuolista hiontaa käytetään pääasiassa alle 200 mm:n piikiekkojen käsittelyyn, ja sillä on korkea kiekkosaanto. Kiinteiden hiomalaikkojen ansiosta piikiekkojen hiomisessa voidaan saavuttaa paljon parempi pinnanlaatu kuin kaksipuolisella hiomisella. Siksi sekä piikiekkojen pyöröhionta että kaksipuolinen hionta voivat täyttää valtavirran 300 mm:n piikiekkojen käsittelylaatuvaatimukset ja ovat tällä hetkellä tärkeimmät litistyskäsittelymenetelmät. Piikiekkojen litistyskäsittelymenetelmää valittaessa on otettava kattavasti huomioon piikiekon halkaisijan kokoa, pinnanlaatua ja kiillotusprosessia koskevat vaatimukset. Kiekon takaohennukseen voi valita vain yksipuolisen käsittelymenetelmän, kuten piikiekkojen pyöröhiontamenetelmän.

Piikiekon hionnassa hiontamenetelmän valinnan lisäksi on myös tarpeen määrittää kohtuulliset prosessiparametrit, kuten positiivinen paine, hiomalaikan raekoko, hiomalaikan sideaine, hiomalaikan nopeus, piikiekon nopeus, jauhatusnesteen viskositeetti ja virtausnopeus jne., sekä määrittää kohtuullinen prosessireitti. Yleensä käytetään segmentoitua hiontaprosessia, joka sisältää karkeahionnan, esiviimeistelyhionnan, viimeistelyhionnan, kipinöimättömän hionnan ja hitaan vastahionnan, jotta saadaan aikaan yksikiteisiä piikiekkoja, joilla on korkea prosessointitehokkuus, korkea pinnan tasaisuus ja vähäiset pintavauriot.