Yarı İletken Kesimi İçin Yeşil Silisyum Karbür
1. Yeşil Silisyum Karbürün Temel Özellikleri
Yeşil Silisyum Karbür (kimyasal formülü SiC), silisyum karbürün oldukça saf (genellikle ≥%99) bir çeşididir. Siyah silisyum karbür ile karşılaştırıldığında daha sert, daha kırılgan ve daha yüksek saflıktadır.
•Son Derece Yüksek Sertlik: Yaklaşık 9,5’lik Mohs sertliğiyle, elmas ve kübik bor nitrürden (CBN) sonra ikinci sırada yer alır. Bu da onu sert ve kırılgan malzemelerin kesilmesi ve taşlanmasında etkili kılar.
•Yüksek Kırılganlık: Mikroskobik olarak, parçacıkları keskin kenarlara sahiptir ve strese maruz kaldığında kolayca kırılır. Bu, kesme işlemi sırasında sürekli olarak yeni keskin kesme kenarlarının oluşmasını (“kendini keskinleştirme” olarak bilinir) sağlayarak yüksek kesme verimliliğini korur.
• Yüksek Isı İletkenliği: Bu, kesme işlemi sırasında ısının dağılmasına yardımcı olur ve silikon gofret üzerindeki termal stresin etkilerini azaltır.
•Kimyasal Stabilite: Oda sıcaklığında asit ve alkalilerle reaksiyona girmez, saf bir kesme işlemi sağlar ve silikon malzemenin kirlenmesini önler.
2. Yarı iletken kesimi için neden yeşil silisyum karbür seçilmelidir?
Yarı iletken kesimi, özellikle silisyum külçelerinin dilimlenmesi, son derece katı malzeme gereksinimleri gerektirir:
1. Son derece sert kesme malzemesi: Kırılgan olmalarına rağmen, tek kristalli silikon külçeler çok serttir (Mohs ölçeğinde yaklaşık 6,5). Etkili kesme işlemi için daha sert bir aşındırıcı gerekir.
2. Son derece yüksek hassasiyet ve yüzey kalitesi gereksinimleri: Dilimlenmiş silikon gofretler son derece ince (örneğin 100-200 μm), minimum eğilme ve bükülme ve kontrollü bir yüzey hasar tabakasına sahip olmalıdır. Yeşil silisyum karbürün keskin kesme kenarı, nispeten hassas kesim sağlar.
3. Maliyet etkinliği: Elmas daha sert bir malzeme olmasına rağmen, maliyeti yeşil silisyum karbürden önemli ölçüde daha yüksektir. Silisyum malzemelerin kesimi için yeşil silisyum karbür, sertlik, verimlilik ve maliyet arasında en iyi dengeyi sağlar.
Bu nedenle yeşil silisyum karbür, geleneksel bulamaç kesme teknolojisinde vazgeçilmez bir aşındırıcı haline gelmiştir.
3. Özel Uygulama: Serbest Aşındırıcı Bulamaç Kesimi
Yeşil silisyum karbürün yarı iletken kesiminde en klasik ve bir zamanlar yaygın olan uygulaması, tel kesme işleminde serbest aşındırıcı olarak kullanılmasıdır. Bu tekniğe “bulamaç tel kesimi” denir.
Çalışma Prensibi:
1. Son derece ince, yüksek hızda hareket eden bir metal tel (genellikle piyano teli) bir kılavuz tekerleğin etrafına sarılarak yoğun bir tel örgüsü oluşturulur.
2. Yeşil silisyum karbür mikro tozu (partikül boyutu genellikle 5-20 μm arasındadır), polietilen glikol (PEG) gibi bir kesme sıvısıyla karıştırılarak viskoz bir bulamaç oluşturulur.
3. Bulamaç sürekli olarak hareket eden tel ağın üzerine pompalanır.
4. Tel örgü, bulamacı besleme silikon külçesine taşır.
5.Muazzam bir basınç altında, çelik telin üzerine yapışan yeşil silisyum karbür tozu parçacıkları, silisyum külçesini kazır ve keser, sayısız küçük “diş” gibi davranarak, yavaş yavaş silisyum malzemeyi aşındırır ve en sonunda tüm külçeyi aynı anda yüzlerce ince dilime ayırır.
4. Güncel Teknolojik Evrim: Elmas Tel Kesme İşleminin Yükselişi ve Yeşil Silisyum Karbürün Karşılaştığı Zorluklar
Son yıllarda, yarı iletken ve fotovoltaik endüstrileri önemli teknolojik değişiklikler geçirdi: elmas tel kesme (DWS), geleneksel bulamaç kesme işleminin yerini hızla alıyor.
•Avantajları:
•Son derece hızlı kesme hızı: Bulamaç kesmeden 3-5 kat daha hızlıdır ve üretim verimliliğini önemli ölçüde artırır.
•Daha çevre dostu: Büyük miktarda PEG kesme sıvısı ve SiC tozu ihtiyacını ortadan kaldırarak daha az atık oluşmasını sağlar.
