Mehrdraht-Diamantsägemaschine für ultraharte, spröde SiC-Saphir-Materialien
Einführung in die Mehrdraht-Diamantsägemaschine
Die Mehrdraht-Diamantsägemaschine ist ein hochmodernes Schneidsystem zur Bearbeitung extrem harter und spröder Materialien. Durch den Einsatz zahlreicher paralleler, diamantbeschichteter Drähte kann die Maschine mehrere Wafer gleichzeitig in einem Arbeitsgang schneiden und erzielt so sowohl hohen Durchsatz als auch Präzision. Diese Technologie hat sich in Branchen wie der Halbleiter-, Photovoltaik-, LED- und Hochleistungskeramikindustrie, insbesondere für Materialien wie SiC, Saphir, GaN, Quarz und Aluminiumoxid, als unverzichtbares Werkzeug etabliert.
Im Vergleich zum herkömmlichen Ein-Draht-Schneiden ermöglicht die Mehrdrahtkonfiguration die Fertigung von Dutzenden bis Hunderten von Scheiben pro Charge. Dadurch wird die Zykluszeit deutlich reduziert, während gleichzeitig eine hervorragende Planheit (Ra < 0,5 μm) und Maßgenauigkeit (±0,02 mm) erhalten bleiben. Die modulare Bauweise integriert die automatische Drahtspannung, Werkstückhandhabungssysteme und Online-Überwachung und gewährleistet so eine langfristig stabile und vollautomatisierte Produktion.
Technische Parameter der Mehrdraht-Diamantsägemaschine
| Artikel | Spezifikation | Artikel | Spezifikation |
|---|---|---|---|
| Maximale Werkstückgröße (Quadrat) | 220 × 200 × 350 mm | Antriebsmotor | 17,8 kW × 2 |
| Maximale Werkstückgröße (rund) | Φ205 × 350 mm | Drahtantriebsmotor | 11,86 kW × 2 |
| Spindelabstand | Φ250 ±10 × 370 × 2 Achsen (mm) | Hubmotor für Arbeitstisch | 2,42 kW × 1 |
| Hauptachse | 650 mm | Schwenkmotor | 0,8 kW × 1 |
| Kabellaufzeit | 1500 m/min | Anordnungsmotor | 0,45 kW × 2 |
| Drahtdurchmesser | Φ0,12–0,25 mm | Spannmotor | 4,15 kW × 2 |
| Liftgeschwindigkeit | 225 mm/min | Schlammmotor | 7,5 kW × 1 |
| Maximale Tischdrehung | ±12° | Kapazität des Schlammtanks | 300 L |
| Schwenkwinkel | ±3° | Kühlmitteldurchfluss | 200 l/min |
| Schwingfrequenz | ~30 Mal/Minute | Temperaturgenauigkeit | ±2 °C |
| Vorschubgeschwindigkeit | 0,01–9,99 mm/min | Stromversorgung | 335+210 (mm²) |
| Drahtvorschubgeschwindigkeit | 0,01–300 mm/min | Druckluft | 0,4–0,6 MPa |
| Maschinengröße | 3550 × 2200 × 3000 mm | Gewicht | 13.500 kg |
Funktionsmechanismus der Mehrdraht-Diamantsägemaschine
-
Mehrdraht-Schneidbewegung
Mehrere Diamantseile bewegen sich mit synchronisierten Geschwindigkeiten von bis zu 1500 m/min. Präzisionsgeführte Rollen und eine geschlossene Spannungsregelung (15–130 N) halten die Seile stabil und verringern so die Gefahr von Abweichungen oder Brüchen. -
Präzise Zuführung und Positionierung
Die servogesteuerte Positionierung erreicht eine Genauigkeit von ±0,005 mm. Optionale laser- oder bildverarbeitungsgestützte Ausrichtung verbessert die Ergebnisse bei komplexen Formen. -
Kühlung und Beseitigung von Ablagerungen
Hochdruckkühlmittel entfernt kontinuierlich Späne und kühlt den Arbeitsbereich, wodurch thermische Schäden verhindert werden. Mehrstufige Filtration verlängert die Lebensdauer des Kühlmittels und reduziert Ausfallzeiten. -
Intelligente Steuerungsplattform
Hochreaktive Servoantriebe (<1 ms) passen Vorschub, Spannung und Drahtgeschwindigkeit dynamisch an. Integriertes Rezeptmanagement und Parameterumschaltung per Mausklick optimieren die Serienproduktion.
Hauptvorteile der Mehrdraht-Diamantsägemaschine
-
Hohe Produktivität
Das System kann 50–200 Wafer pro Durchgang schneiden, mit einem Schnittverlust von <100 μm, wodurch die Materialausnutzung um bis zu 40 % verbessert wird. Der Durchsatz ist 5–10-mal höher als bei herkömmlichen Ein-Draht-Systemen. -
Präzisionssteuerung
Die Drahtspannungsstabilität innerhalb von ±0,5 N gewährleistet gleichbleibende Ergebnisse bei verschiedenen spröden Materialien. Die Echtzeitüberwachung über eine 10-Zoll-HMI-Schnittstelle ermöglicht das Speichern von Rezepten und die Fernsteuerung. -
Flexible, modulare Bauweise
Kompatibel mit Drahtdurchmessern von 0,12–0,45 mm für verschiedene Schneidprozesse. Optionale Roboterhandhabung ermöglicht vollautomatisierte Produktionslinien. -
Zuverlässigkeit in Industriequalität
Hochbelastbare Guss-/Schmiederahmen minimieren Verformungen (<0,01 mm). Führungsrollen mit Keramik- oder Hartmetallbeschichtung gewährleisten eine Lebensdauer von über 8000 Stunden.
Anwendungsgebiete der Mehrdraht-Diamantsägemaschine
-
Halbleiter: Schneiden von SiC für EV-Leistungsmodule, GaN-Substrate für 5G-Geräte.
-
PhotovoltaikHochgeschwindigkeits-Siliziumwafer-Slicing mit einer Gleichmäßigkeit von ±10 μm.
-
LED & OptikSaphirsubstrate für Epitaxie und optische Präzisionselemente mit <20 μm Kantenausbrüchen.
-
HochleistungskeramikVerarbeitung von Aluminiumoxid, AlN und ähnlichen Werkstoffen für Komponenten der Luft- und Raumfahrt sowie des Wärmemanagements.
Häufig gestellte Fragen – Mehrdraht-Diamantsägemaschine
Frage 1: Was sind die Vorteile von Mehrdraht-Sägemaschinen im Vergleich zu Eindraht-Sägemaschinen?
A: Mehrdrahtsysteme können Dutzende bis Hunderte von Wafern gleichzeitig schneiden und so die Effizienz um das 5- bis 10-Fache steigern. Die Materialausnutzung ist ebenfalls höher, da der Schnittverlust unter 100 μm liegt, wodurch sich das System ideal für die Massenproduktion eignet.
Frage 2: Welche Arten von Materialien können verarbeitet werden?
A: Die Maschine ist für harte und spröde Materialien wie Siliziumkarbid (SiC), Saphir, Galliumnitrid (GaN), Quarz, Aluminiumoxid (Al₂O₃) und Aluminiumnitrid (AlN) ausgelegt.
Frage 3: Welche Genauigkeit und Oberflächenqualität können erreicht werden?
A: Die Oberflächenrauheit kann Ra <0,5 μm erreichen, bei einer Maßgenauigkeit von ±0,02 mm. Kantenausbrüche können auf <20 μm kontrolliert werden und erfüllen damit die Standards der Halbleiter- und optoelektronischen Industrie.
Frage 4: Verursacht der Schneidevorgang Risse oder Beschädigungen?
A: Durch die Verwendung von Hochdruckkühlmittel und einer geschlossenen Spannungsregelung wird das Risiko von Mikrorissen und Spannungsschäden minimiert, wodurch eine hervorragende Waferintegrität gewährleistet wird.
