ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

22-01

Результат выполнения технологической разработки.

Способ нанесения на полупроводниковой пластине риски ребром пирамиды (трехгранной или четырехгранной) является стандартным промышленным способом. Резец симметричен относительно направления скорости резания, поэтому для каждой передней грани инструмента процессы резания идут синхронно и независимо. Схема резания для каждой половины резца является схемой несвободного прямоугольного резания.

В стандартных условиях обработки магистральная трещина, по которой происходит отделение элемента стружки, зарождается у главного режущего лезвия вблизи вершины резца. Магистральная трещина со стороны вспомогательного лезвия формируется несколько позже. Вследствие того, что вблизи главного лезвия материал образца уже находится в сильно деформированном состоянии, то деформации от вспомогательного лезвия в этой области невозможны. Развитие трещины (сдвиговые деформации) идет не по траекториям напряжений среза, а по траекториям максимальных касательных напряжений, т.е. трещина проходит в материале глубже обработанной поверхности. Одновременно с генеральной трещиной в деформируемом слое неизбежно образуются сопутствующие трещины, которые могут останавливаться при попадании в зоны напряжений, недостаточных для их роста, замыкаться на соседние трещины или на свободную поверхность образца.

Таким образом, обработанная поверхность, формируемая вспомогательным режущим лезвием, всегда будет иметь худшее качество (сколы, вырывы, дефектный слой), чем поверхность резания, формируемая главным лезвием.

Уменьшение вероятности образования трещин и микротрещин в предполагаемом дефектном слое обработанной поверхности можно получить уменьшением напряжений и деформаций в образце за поверхностью резания.

Один из путей уменьшения вероятности состоит во введении предварительной дополнительной деформации среза непосредственно перед инструментом сосредоточенной силой. Направление действия этой силы перпендикулярно свободной поверхности пластины. Величина силы составляет часть силы прижима инструмента к обрабатываемой пластине. Передается усилие приспособлением. жестко связанным с резцом. При перемещении инструмента во время резания взаимное положение приспособления и инструмента остается неизменным.

С помощью дополнительного внешнего воздействия создается дополнительное поле напряжений, имеющее максимум у поверхности пластины в точке приложения силы. Это приводит к такому перераспределению напряжений в срезаемом слое, при котором распространение трещины от вспомогательного режущего лезвия инструмента к свободной поверхности пластины начинается раньше, чем в отсутствие дополнительной нагрузки. Магистральная трещина в таком случае с большой вероятностью проходит вдоль траекторий напряжений среза от вспомогательного лезвия и не заходит за обработанную поверхность.

Таким образом, удается добиться значительного уменьшения дефектного слоя (вплоть до полного его отсутствия) вдоль поверхности риски, формируемой вспомогательным режущим лезвием. На поверхности также отсутствуют сколы и вырывы.

Для реализации идеи предварительной деформации срезаемого слоя было разработано специальное приспособление.

Устройство (см. рисунок) представляет собой втулку, внутрь которой вставляется державка стандартного резца, обточенная до круга в поперечном сечении.

Внутренняя поверхность втулки и, соответственно, наружная поверхность державки, являются посадочными (центрирующими). В нижней части втулка имеет плоские поверхности, на которых симметрично по отношению к направлению скорости резания проточены канавки. В канавках устанавливаются две иглы (по одной с каждой стороны), которые и передают дополнительную нагрузку свободной поверхности образца при операции скрайбирования.

Угол схождения плоскостей, на которых установлены иглы, немного больше угла заточки резца в соответствующем сечении. Таким образом, точка соприкосновения игл находится выше вершины резца. Это обеспечивает установку концов игл вплотную к передней поверхности резца при нанесении риски. Кроме того, канавки для игл смещены относительно оси втулки (положения вершины резца) в направлении скорости резания. Смещение точки приложения дополнительной нагрузки приводит к перераспределению напряжений в зоне деформации, что обеспечивает прохождение трещины от вспомогательного лезвия по оптимальной траектории. Следствием этого является высокое качество поверхности риски, формируемой вспомогательным режущим лезвием.

Настройка приспособления производится в несколько этапов. Сначала иглы устанавливаются в канавки и припаиваются. Затем с помощью операции шлифования задаются точное расстояние между концами игл и величина их вылета над торцом приспособления.

Точное взаимное расположение вершины резца и игл осуществляется под микроскопом с помощью набора установочных шайб.