Carboneto de Silício Verde para Corte de Semicondutores
1. Propriedades Básicas do Carboneto de Silício Verde
O Carboneto de Silício Verde (fórmula química SiC) é uma variante de carboneto de silício altamente pura (tipicamente ≥99%). Comparado com o carboneto de silício preto, é mais duro, mais quebradiço e de maior pureza.
•Dureza extremamente elevada: com uma dureza Mohs de aproximadamente 9,5, só fica atrás do diamante e do nitreto cúbico de boro (CBN). Isto torna-o eficaz no corte e desbaste de materiais duros e quebradiços.
•Elevada Fragilidade: Microscopicamente, as suas partículas possuem arestas vivas e quebram facilmente quando sujeitas a tensões. Isto permite a geração contínua de novas arestas de corte durante o processo de corte (conhecido como “auto-afiação”), mantendo uma elevada eficiência de corte.
•Elevada condutividade térmica: ajuda a dissipar o calor durante o processo de corte, reduzindo os efeitos do stress térmico no wafer de silício.
• Estabilidade química: À temperatura ambiente, não reage com ácidos ou álcalis, garantindo um processo de corte puro e evitando a contaminação do material de silício.
2.º Porquê escolher o carboneto de silício verde para o corte de semicondutores?
O corte de semicondutores, especialmente o fatiamento de lingotes de silício, impõe requisitos de material extremamente rigorosos:
1. Material de corte extremamente duro: Embora frágeis, os lingotes de silício monocristalino são muito duros (aproximadamente 6,5 na escala de Mohs). Um corte eficaz requer um abrasivo mais duro.
2.º Requisitos de altíssima precisão e qualidade de superfície: As lâminas de silício fatiadas devem ser extremamente finas (por exemplo, 100-200 μm), com deformação e arqueamento mínimos e uma camada de dano superficial controlada. A aresta de corte afiada do carboneto de silício verde permite um corte relativamente fino.
3.º Custo-benefício: Embora o diamante seja um material mais duro, o seu custo é significativamente superior ao do carboneto de silício verde. Para o corte de materiais de silício, o carboneto de silício verde oferece o melhor equilíbrio entre dureza, eficiência e custo.
Portanto, o carboneto de silício verde tornou-se um abrasivo insubstituível na tecnologia tradicional de corte de polpa.
3. Aplicação específica: Corte com pasta abrasiva livre
A aplicação mais clássica e tradicional do carboneto de silício verde no corte de semicondutores é como abrasivo livre no processo de corte de fios. Esta técnica é conhecida como “corte com pasta abrasiva”.
Princípio de funcionamento:
1.Um fio de metal extremamente fino e de alta velocidade (geralmente fio de piano) é enrolado à volta de uma roda guia para formar uma densa teia de fios.
2.º O micropó de carboneto de silício verde (tamanho de partícula normalmente entre 5-20 μm) é misturado com um fluido de corte, como o polietilenoglicol (PEG), para criar uma pasta viscosa.
3.º A pasta é bombeada continuamente para a rede de arame em movimento.
4.º A rede de arame transporta a pasta para o lingote de silício de alimentação.
5.º Sob uma pressão tremenda, as partículas de pó de carboneto de silício verde presas ao rolo de fio de aço raspam e cortam o lingote de silício, agindo como inúmeros “dentes” minúsculos, lascando gradualmente o material de silício e, por fim, cortando o lingote inteiro em centenas de fatias finas simultaneamente.
4. Evolução tecnológica atual: a ascensão do corte com fio diamantado e os desafios do carboneto de silício verde
Nos últimos anos, as indústrias de semicondutores e fotovoltaica têm sofrido mudanças tecnológicas significativas: o corte com fio diamantado (DWS) está a substituir rapidamente o corte de polpa tradicional.
•Vantagens:
•Velocidade de corte extremamente rápida: 3 a 5 vezes mais rápida que o corte de polpa, melhorando significativamente a eficiência da produção.
•Mais ecológico: elimina a necessidade de grandes quantidades de fluido de corte PEG e pó de SiC, resultando em menos desperdício.
