游离磨料多股线线锯切割实验研究

王金生，姚春燕，彭 伟，金 鑫，陈世杰

(浙江工业大学机械制造及自动化教育部重点实验室，杭州 310032)

1 前言

目前，游离磨料线锯切割技术广泛应用于半导体材料的切割，尤其在光伏和微电子工业上。它是将一根钢丝线绕在具有张紧力的装置上，然后来回绕过带有凹槽的导轮，形成一排线网，在导轮带动下，以几米或十几米每秒的速度将含有SiC磨粒的浆料带入工件切割区域，从而产生切割作用[1，2]，其原理如图1所示。

图1 游离磨料多线切割原理图Fig.1 Schematic of multi-wires sawing

大多学者都认为游离磨料线锯切割的机理是“滚压”去除，如 Kao等学者[3，4]认为磨料线锯切割过程构成一个三体磨粒磨损环境，磨粒作为第三体，在锯丝的作用下对工件表面产生“滚压”作用，从而去除工件材料。Mölle等学者[5，6]认为磨浆中的磨粒在工作时处于两种状态:一种是磨粒同时与线和硅直接接触的状态，称之为“半接触状态”，另一种是既不和线接触也不和硅接触，称之为“非接触状态”。处于“半接触状态”下的磨粒在锯丝的作用下对硅材料表面产生“滚压”作用，而处于“非接触状态”下的磨粒只是在磨浆剪切力的作用下产生“滚动”去除。这表明提高切割区域中磨粒的数量，尤其是“半接触状态”的磨粒，将有利于游离磨料线锯的切割。

Bidiville等学者[7]则通过实验研究发现，在磨浆将磨粒从切割区域的入口带到出口的过程中，一方面由于磨粒与工件和线锯发生作用，可能导致磨粒磨损变小或压碎，另一方面磨粒可能从线锯底部跑到线锯顶部，致使更少的磨粒参与切割。……