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干法刻蚀的介绍

来源:电子之家 作者:华仔 浏览:5063

标签: 刻蚀

摘要: 2. 1刻蚀、干法刻蚀和湿法腐蚀2. 1 .1关于刻蚀刻蚀,是指用化学或物理方法有选择地从硅片表面去除不需要的材料的过程。刻蚀的基本目的,是在涂胶(或有掩膜)的硅片上正确的复制出掩膜图形。刻蚀,通常是

2. 1刻蚀、干法刻蚀和湿法腐蚀


2. 1 .1关于刻蚀


刻蚀,是指用化学或物理方法有选择地从硅片表面去除不需要的材料的过程。刻蚀的基本目的,是在涂胶(或有掩膜)的硅片上正确的复制出掩膜图形。


刻蚀,通常是在光刻工艺之后进行。我们通常通过刻蚀,在光刻工艺之后,将想要的图形留在硅片上。从这一角度而言,刻蚀可以被称之为最终的和最主要的图形转移工艺步骤。在通常的刻蚀过程中,有图形的光刻胶层〔或掩膜层)将不受到腐蚀源显著的侵蚀或刻蚀,可作为掩蔽膜,保护硅片上的部分特殊区域,而未被光刻胶保护的区域,则被选择性的刻蚀掉。


干法刻蚀的介绍


2.1.2干法刻蚀与湿法刻蚀


在半导体制造中有两种基本的刻蚀工艺:干法刻蚀和湿法腐蚀。


干法刻蚀,是利用气态中产生的等离子体,通过经光刻而开出的掩蔽层窗口,与暴露于等离子体中的硅片行物理和化学反应,刻蚀掉硅片上暴露的表面材料的一种工艺技术法[1]。该工艺技术的突出优点在于,可以获得极其精确的特征图形。超大规模集成电路的发展,要求微细化加工工艺能够严格的控制加工尺寸,要求在硅片上完成极其精确的图形转移。任何偏离工艺要求的图形或尺寸,都可能直接影响产品性能或品质,给生产带来无法弥补的损害。由于干法刻蚀技术在图形轶移上的突出表现,己成为亚微米尺寸下器件刻蚀的最主要工艺方法。在特征图形的制作上,已基本取代了湿法腐蚀技术。


对于湿法腐蚀,就是用液体化学试剂(如酸、碱和溶剂等)以化学的方式去除硅片表面的材料。当然,在通过湿法腐蚀获得特征图形时,也要通过经光刻开出的掩膜层窗口,腐蚀掉露出的表面材料。但从控制图形形状和尺寸的准确性角度而言,在形成特征图形方面,湿法 腐蚀一般只被用于尺寸较大的情况(大于3微米)。由于这一特点,湿法腐蚀远远没有干法刻蚀的应用广泛。但由于它的高选择比和批量制作模式,湿法腐蚀仍被广泛应用在腐蚀层间膜、去除干法刻蚀残留物和颗粒等工艺步骤中。


2. 2干法刻蚀的原理


2. 2. 1干法刻蚀中的等离子体


干法刻蚀工艺是利用气体中阴阳粒子解离后的等离子体来进行刻蚀的。所谓的等离子体,宇宙中99%的物质,均处于等子状态。其中包含了中性的粒子、离子和电子,它们混合在一起,表现为电中性。在干法刻蚀中,气体中的分子和原子,通过外部能量的激发,形成震荡,使质量较轻的电子脱离原子的轨道与相邻的分子或原子碰撞,释放出其他电子,在这样的反复过程中,最终形成气体离子与自由活性激团。而干法刻蚀,则利用了气体等离子体中的自由活性激团与离子,与被刻蚀表面进行反应,以此形成最终的特征图形。


2.2.2干法刻蚀的特征


干法刻蚀与湿法腐蚀工艺利用药液处理的原理不同,干法刻蚀在刻蚀表面材料时,既存在化学反应又存在物理反应。因此在刻蚀特性上既表现出化学的等方性,又表现出物理的异方性。所谓等方性,是指纵横两个方向上均存在刻蚀。而异方性,则指单一纵向上的刻蚀。


2.2. 3干法刻蚀过程


我们可以了解到干法刻蚀的主要过程。反应腔体内气体等离子体中的离子,在反应腔体的扁压作用下,对被刻蚀的表面进行轰击,形成损伤层,从而加速了等离子中的自由活性激团在其表面的反应,经反应后产生的反应生成物,一部分被分子泵从腔体排气口排出,一部分则在刻蚀的侧壁上形成淀积层。干法刻蚀就是在自由活性激团与表面反应和反应生成物不断淀积的过程中完成的。离子轰击体现了干法刻蚀的异方性,而由于侧壁的淀积,则很好的抑制了自由活性激团反应时,等方性作用对侧壁的刻蚀[3]。正因为干法刻蚀这一物理反应和化学反应相结合的独特方式,在异方性和等方性的相互作用下,可以精确的控制图形的尺寸和形状,体现出湿法刻蚀无法比拟的优越性,成为亚微米图形刻蚀的主要工艺技术之一。 随着微细化加工的深入发展,干法刻蚀工艺技术已贯穿了整个制品流程,参与到了各个关键的工艺工序中。从器件隔离区、器件栅极、LDD侧壁保护、接触孔与通孔、孔塞、上下部配线的形成,到金属钝化以及光刻胶的剥离与底部损伤层的修复,均涉及了干法刻蚀技术。


2.3 . 1刻蚀气体的分类


主要分为:惰性系、腐蚀系、氧化系以及C,F系。


2. 3. 2刻蚀反应的分类


刻蚀反应,包括了物理反应和化学反应。根据等离子体中自由活性激团与主要表面材料的刻蚀反应,其基本化学反应式可归纳为如下几种。 SiO2: 3SiO2+4CF3*→3SiF4 ↑+2 CO↑+2CO2 ↑ Si: Si+4F*→SiF4↑ Si+4C1*→SiCl4 ↑ W: W+6F*→WF6↑ A1: A1+3C1*→A1C13↑


当然,在实际的刻蚀过程中,根据加工工序的要求,以及被刻蚀图形的膜层结构,还包括了上述以外的其他材料。如,金属刻蚀中的Ti, TiN;金属配线层之间的有机或无机silica;钝化刻蚀中的SiON3;以及其他介质膜刻蚀中的SiN等。


2.3.3刻蚀应用的分类


干法刻蚀,主要应用在图形形成工艺中。随着在生产制造上的广泛应用,针对图形加工,干法刻蚀可细致的被分为:有图形刻蚀和无图形刻蚀两大类。


大部分干法刻蚀工艺,涉及有图形刻蚀。而对于部分无图形刻蚀,仍然可以通过干法刻蚀来完成。如,LDD侧壁、孔塞、光刻胶的剥离。虽然在前儿节中曾描述了无图形刻蚀是湿法腐蚀的项目之一。但根据生产工艺的需要,在部分关键的无图形刻蚀中,均采用了干法刻蚀技术。除剥离工艺外,类似这样的全面干法刻蚀,通常被称为回刻(即,ETCH BACK)。如,LDD的侧壁刻蚀。LDD侧壁的形状和尺寸的好坏,会直接影响器件的特性,用干法刻蚀进行刻蚀的控制是最好的选择。加上湿法腐蚀对于氧化膜的腐蚀作用和等方性特征,是无法形成LDD侧壁的特殊形貌的。另外,在钨塞的形成工艺中,采用了钨的干法回刻工艺。湿法的全面腐蚀是无法精确控制钨塞损失量的。而在剥离方面,如STI氮化硅剥离和钦在制备晶体管侧墙注入时与硅化物结合后的剥离。对光刻胶而言,则是另一个干法剥离的例子。


另外,根据各加工工序、被刻蚀材料膜质的不同,干法刻蚀工艺又可以被细分成如下几项:


a.硅基板刻蚀(silicon etch)。由于微细化的要求,栅极寸法越来越小,配线间的寸法要求 也非常严格,为防止配线间的短路和确保光刻时的寸法精度,要求在形成器件隔离区 时须具备较高的平坦度。因此,对于隔离区的刻蚀已从原先的氮化膜刻蚀逐步发展为 硅基板+ 氮化膜刻蚀。当然,除隔离区的形成外,在一些大功率管的制造过程中也 采用了硅基板刻蚀。


b.氮化膜刻蚀(SiN etch)。如前所述,多用于器件隔离区的刻蚀。此外,还运用在特殊的 LDD侧墙形成的工艺中。但由于刻蚀工程中的金属污染问题,此类刻蚀必须与隔离区 的刻蚀设备分离使用。


c.金属多晶硅刻蚀(W-silicide etch)。多用于栅极刻蚀。在一些foundry产品中,也用于电 容形成时的刻蚀。其涉及的工序主要包括LDD侧墙、容量、接触孔与通孔的刻蚀。 同样由于微细化的发展,为形成极小寸法的栅极,在栅极刻蚀中已大量采用氧化膜代 替树脂光刻胶作为掩膜,因此回涉及到氧化膜刻蚀进行刻蚀。同样,考虑到栅极部分 的金属污染,此类设备应与其他氧化膜刻蚀。如上各工序的设备必须注意分离使用。


e.多晶硅刻蚀(poly-silicon etch)。此类刻蚀多运用于回刻工序。如,DOPOS膜添埋后的 回刻等。


f.金属刻蚀(metal etch)。涉及各种金属配线、金属回刻工序和接触金属刻蚀。包括钨、 铝、 钦、氮化钦、孔塞和金属硅化物的刻蚀。


g.金属钝化刻蚀(SioN3 etch )。运用在器件层完全形成后,最上部PAD引线图形形成的 工序中。由于在刻蚀过程中下部金属配线的关系,此类设备也必须与同类非金属膜刻 蚀设备严格区分。


h.去胶刻蚀(Ash etch)。由于设备本身与刻蚀工序的特殊性,它与上述刻蚀设备存在较大 区别。它对应的工序较为广泛,不仅运用于干法刻蚀后的去胶、损伤层的修复。还应 用在离子注入后晶格修复、亲疏性处理等工艺工序中。


综上所述,干法刻蚀根据被刻蚀的材料类型,可系统的分成三种。即,金属刻蚀、介质刻蚀和硅刻蚀。介质刻蚀是用于介质材料的刻蚀,如二氧化硅、氮化硅等。上述涉及介质的刻蚀,均属于介质刻蚀。硅刻蚀(包括多晶硅),应用于需要去除硅的场合,如刻蚀多晶硅晶体管栅和硅槽电容等。金属刻蚀,则主要在金属层上去掉铝合金复合层,制作出互连线。关于钨的刻蚀,从目前的亚微米芯片制造来看,钨配线在制程过程中已很少被采用,与钨刻蚀相关的刻蚀工艺,大多为钨塞的回刻工艺。至于接触金属刻蚀,是指金属硅化物的刻蚀。金属硅化物是难熔金属与硅的合金。接触金属等离子刻蚀与通常的金属配线刻蚀略有不同,主要采用氟基气体(如,NF3和SF6 ),在增大刻蚀速率的情况下,具有良好的尺寸控制特性。在接触金属刻蚀中,形成接触的部分是一个自对准工艺。因此,在刻蚀时往往不需要光刻胶或其他种类的掩蔽膜。另外,当芯片制造的设计规格降到0.15微米线宽时,另一种金属互连线工艺,铜配线工艺,已被生产和使用。由于该工艺并不采用金属刻蚀,而是利用介质刻蚀形成互练线槽,在电化学淀积铜后,采用化学机械抛光工艺最终形成配线。因此,在本论文中,将不作为金属刻蚀的范畴,进行详细讨论。


2. 4干法刻蚀设备


2. 4. 1干法刻蚀反应器


讨论干法刻蚀设备,先要介绍一下等离子刻蚀反应器。干法等离子反应器有以下儿种类型:


圆桶式等离子体反应器;平板(平面)反应器;顺流刻蚀系统;三极平面反应器;离子铣;反应离子刻蚀(RIE );高密度等离子体刻蚀机。


考虑到目前半导体制造业的现状和发展趋势,本节将介绍和讨论 目前的一些主流设备。


从干法刻蚀等离子形成的方式而言,干法刻蚀方式主要包括有机放电和无机放电两大类。


有电极放电主要有:R工E-Reactive Ion Etch(高周波、低周波、2周波、相位制御)。 无电极放电主要为:诱导放电、U波、ECR-Electron Cycbrton Resonance。


所谓低周波,是指采用400kHz低周波的放电模式。上下部电极共用一个RF电源,离子追随底周波电界Vpp运动,可获得较大的离子能量,适用于氧化膜刻蚀。至于高周波,将在下文中介绍反应离子刻蚀(RIE)反应器时,进行相关描述。


所谓2周波,则指在上部电极加载27MHz的周波,产生中密度的等离子体,在下部电极加载800kHz的周波,制御离子能量。这时,等离子密度与离子能量是分别独立控制的。此类装置适合于氧化膜刻蚀。


所谓相位制御,是指上下部电极间加载13. 56MHz周波后,上下部的电源间由相位控制器(phase controller)进行位相制御。由位相控制离子能量,此类装置适合poly-silicon与poly-silicide刻蚀。


RIE反应离子刻蚀腔体,该干法刻蚀进行时,在高真空腔体内,导入气体。在平行电极板之间,加载13. 56MHz高周波,使导入的气体分子解离,产生离子和具有高反应性能的自由活性激团,用于其后的刻蚀反应。这一特性,体现出干法刻蚀的化学特性,即等方性。 在上下极板之间产生直流自偏置电压(DC bias),放置硅片的下部电极则处于负电位状态,等离子中的正离子在负电位的牵引下,得到加速,到达硅片表面。这一特点,体现了干法刻蚀的物理特性,即异方性。使得朝硅片运动的离化基具有方向性,以此获得较好的侧壁 图形。


RIE刻蚀适用于氮化膜、氧化膜以及较早时期的钨刻蚀。


诱导放电刻蚀腔体,在上部线圈上加载2MHz RF,形成等离子体,并由下部电极加载 13. 56MHz的RF,用于控制离子能量。诱导放电模式中,等离子体密度与离子能量可以独立的被控制。同时,由于上部线圈的高RF,使这一诱导放电模式,可获得高密度的等离子体。


此类设备,非常适用于铝、钨等金属膜质的刻蚀.作为诱导放电方式,包括了电子回旋加速反应器(ECR)、电感祸合(ICP )、双等离子体源反应器和磁增强反应离子刻蚀反应器(MERIE)等多种类型的反应器,被广泛的应用于高密度等离子体刻蚀机中.


高密度等离子体技术,更有效的使输入功率祸合等离子体,产生较大的刻蚀基分解,从而获得10%的离化率,产生高方向性的低能离子,在高深宽比图形中获得各向异性刻蚀。 利用微波(F=2. 45GHz)实现高压领域(~1Torr)无电极放电。其产生的离子能量较低,在刻蚀中体现出等方性的特征。此类设备,应用在去胶刻蚀工艺中,并对部分工艺的表面损伤进行微刻蚀修复。可根据工艺需要,设定温度,常有高、低温去胶设备 之分。


如上所述,仅从等离子体形成的角度,简单的介绍了干法刻蚀相关的刻蚀反应腔体。而实际的刻蚀腔,要相对复杂得多。如图2. 4-4 DPS金属刻蚀腔体的控制界面图所示。从图中我们可以看到,工艺气体从腔体上部经流量控制系统流入腔体,经刻蚀反应的气体再通过分子泵,从排气口排出,经下部的干泵最终送入除害筒回收。同时,在腔体下部另有气体控制系统,在对腔体吹扫及硅片搬送等动作时,进行系统用气的控制。从图的左侧,还可以看到,RF功率及温度等控制界面。


另外,从整个刻蚀系统而言,除刻蚀腔外,还有对准腔、搬送腔、冷却腔甚至去胶腔等腔体。如图2. 4-5高密度等离子体刻蚀机所示。这些腔体,将根据刻蚀类型的不同,进行不同的组合。如,金属刻蚀机需要自带去胶腔,而介质膜等刻蚀却不需要。而且,从系统的角度来看,干法刻蚀系统,包括了气体流量制控制系统、RF输出系统、腔体温度控制系统、硅片的温度控制系统、压力控制系统、终点检出系统以及气体除害系统等,对应这些系统将有更多的相应装置,在本节中将不作为重点一一详述。


2.4.2终点检测系统


终点检测系统,是干法刻蚀除等离子刻蚀反应腔体外,又一重要的系统。在干法刻蚀过程中,被刻蚀层材料与最终刻蚀停止层的材料之间往往没有好的选择比,所以需要通过终点检测系统来监控刻蚀过程,判断刻蚀停止的最佳位置,以减少对刻蚀停止层的的过度刻蚀。 终点检测系统,是利用等离子体发光强度的变化来进行检测的。当检测刻蚀气体的发光强度时,通常在终点检出后,检出波形上升。而当检测反应生成物的发光强度时,在终点检出后,检出波形下降。而作为检出的终点,也就是刻蚀停止的地方,则发生在波形上升或下 降的拐点附近。对于终点的具体检出位置,将依据检出窗口的大小,停止在波形变化的某一个区域。较为普遍的终点检测方法,是采用光发射谱,可以很方便的对刻蚀腔体进行实时监测。关于终点检出的波形,可以根据发光强度变化量的一次或二次微分换算而成。了解终点 检测的波形形成方式,掌握终点检测窗口的设置,对于准确设置刻蚀工艺条件,是非常重要的。


2. 5干法刻蚀的刻蚀参数与工艺参数


2. 5. 1干法刻蚀的刻蚀参数


刻蚀速率、刻蚀速率均一性、选择比是干法刻蚀最主要的刻蚀参数。刻蚀速率是指刻蚀过程中去除表面材料的速度,通常用A/min表示。通常对于量产,为提高产能,希望有较高的刻蚀速率。在采用单片工艺的干法刻蚀设备中,这一参数是非常重要的。刻蚀速率的计算公式如下


ER (etch rate)=△T/t


ER:刻蚀速率;△T:刻蚀量;t:刻蚀时间; 刻蚀量单位为(A或μm),刻蚀时间单位为分钟(min)


刻蚀速率由工艺和设备变量决定。如,被刻蚀材料类型、刻蚀机的结构配置、使用的气体和工艺参数设置。


刻蚀速率通常正比于刻蚀剂的浓度。硅片表面儿何形状等因素不同,可造成不同的硅片之间不同的刻蚀速率。如,被刻蚀的面积较大,则会消耗较多的刻蚀剂,也就是说大部分气相刻蚀基在等离子反应过程中被消耗了,刻蚀剂浓度下降,刻蚀速率就随之减慢。反之,需刻蚀的面积较小,刻蚀速率就相对快些。这种现象,被称为负载效应。对于负载效应带来的刻蚀速率的变化,在有效的终点检测中起着重要的作用。 刻蚀速率的均一性,直接影响刻蚀整体的均匀性,是保证硅片刻蚀图形一致性的基础参数。其计算公式如下


Ux=士Eave/2 (Emax-Em i n)*100%


E:面内各点刻蚀速率的平均值;Emax:面内刻蚀速率最大值;


Emin:面内刻蚀速率最小值;μx:被刻蚀材料x的速率均一性,Ux的单位为(士%) 等离子密度的分布、刻蚀腔体的构造均会影响刻蚀速率的均一性。一般而言,刻蚀速率的均一性受刻蚀腔体的限制,不同的刻蚀设备之间,在某一刻蚀速率的均一性上会有差别,体现出不同设备的性质。 选择比,指在同一种刻蚀条件下,被刻蚀材料的刻蚀速率与另一种材料的刻蚀速率的比值。如,对光刻胶的选择比计算公式,如下所示: Sr=Ef/Er


Sr:对光刻胶的选择比,Ef::被刻蚀材料刻蚀速率,Er:光刻胶刻蚀速率


选择比低可以低到1:1,意味着被刻材料和另一种材料被去除的一样快。而选择比高可以高到100:1甚至100以上,意味着被刻蚀材料相对与另一种材料易被去除,而在去除过程中,不影响对另一种材料的刻蚀,将过刻蚀影响降致最低。


至于刻蚀条件中,应使用多高的选择比,则应根据被刻蚀膜膜质的情况、图形的结构和对所要刻蚀图形的形状、尺寸的要求,来选择适当的选择比。选择比高,有利于刻蚀高宽比较高的图形。但,对于多层膜结构的图形,在进行层间刻蚀时,则不适合使用选择比高的刻 蚀条件。 另外,干法刻蚀通常不能提供对下一层材料足够高的选择比。因此,一个终点检测系统,对于等离子体刻蚀机来说,是至关重要的。它可以避免最小的过刻蚀影响。在刻蚀过程重,当下一层材料正好露出时,可以被终点检测系统检出,从而触发刻蚀机控制器,停止刻蚀。 基于以上基本参数,我们可以根据工艺的需要,在调整实际刻蚀工艺参数时,对这些基础刻蚀参数进行选择和组合,以获得满足需要的刻蚀图形。关于相关的工艺参数,将在后续段落中进行说明。


另外,从刻蚀管理的角度而言,除如上三种基本刻蚀参数外,刻蚀的整体均匀性、腔体之间的工艺差、刻蚀中的颗粒污染、残留物、等离子损伤等,均属于刻蚀参数范畴。它们将在刻蚀的整个工艺评价中,被逐一确认。只有既达到刻蚀参数的要求,又能刻蚀出符合规格 的图形,这样的刻蚀条件,才能被应用在实际的量产中。


2.5.2干法刻蚀的工艺参数


干法刻蚀的工艺参数,一般指刻蚀条件中可以被调整的条件项目。即,刻蚀条件中的工艺气体的流量、各工艺气体之间的比例、腔体的压力、腔体上下电极上设定的功率、下部电极的温度(及腔壁的设定温度)、终点检测系统中检测窗口的设定参数。 通常我们利用工艺参数与刻蚀参数之间的关系,来制定可以满足规格图形需要的刻蚀条件。比如,对于一些尺寸规格较小的接触孔图形,在干法刻蚀的过程中,常会出现中途刻蚀停止的现象,这往往是由于反应聚合物在孔内侧壁聚积引起的。由于接触孔的孔径较小,内 壁上聚合物的堆积回阻止等离子自由活性激团进一步进入孔的底部,最终导致刻蚀停止。针对这种的情况,我们可以适当增加下部电极的功率和降低淀积气体的比例来进行改善。下部电极功率参数可以增加等离子的直进性,也就是物理异方性,达到垂直刻蚀的效果,这样可 以减少内壁上的反应聚合物的淀积。另外,降低淀积气体的比例,是指刻蚀条件中对于淀积气体的设定。所胃淀积气体,是指相对于与表面材料发生反应的主刻蚀气体外的辅助气体,它们可以在刻蚀反应中,帮助产生一些容易淀积的聚合物,反应聚合物淀积在侧壁上,保护侧壁不被刻蚀,从而确保良好的刻蚀形状。但适当降低该气体的比例,可以改善刻蚀停止的问题。


然而,任何一个工艺参数的变化都会引起刻蚀参数的变化。如,功率变化或气体比例的变化,会引起刻蚀速率的变化。硅片面内各点的速率变化了,意味着面内的均一性会发生变化。同时,随着速率的变化,相对于某种表面材料的选择比也发生了变化。因此说,工艺参 数和刻蚀参数之间有着密切的关系。我们虽然推断,通过改变某些工艺参数可能改善图形或解决刻蚀中出现的问题。但是,我们必须制定出适当的工艺条件。比如,按如上的分析,我们增加了下部电极的功率,刻蚀停止的问题可能解决了。但由于功率的增加,刻蚀速率变快 了,光刻胶对于该刻蚀材料的选择比降低了,导致整个孔径尤其是开口处的尺寸或形状恶化了。这样的条件,解决了停止问题,却仍然不能在生产中应用。因此说,调整工艺参数是一个权衡利弊,掌握平衡的过程。掌握工艺参数与刻蚀参数之间的关系非常重要,它可以帮助 我们较为全面的判断和制定出一个完善的工艺条件。


所以,制定刻蚀条件是一种技能。一个优秀的刻蚀工艺工程师,可以在较短的时间内通过准确的数据分析和判断,确立并完善刻蚀条件,使之应用在生产中,解决实际的生产问题。关于工艺参数和刻蚀参数的具体取样、分析及最终图形确认的研究,将于下一章节,在金 属刻刻蚀的具体课题研究中,进行详细的阐述。

一、绞合工艺的工艺要点


1、准备阶段的质量控制


1)在未装夹单线或股线前,应根据设备检查的要求,检查设备情况。必要时启动设备进行试运行,检查各相关部件的运行情况,各类保护开关是否有效。


2)检查各类领用材料是否符合工艺指导卡规定和生产令的要求,如单线的规格长度、各类包带的规格等等。


3)按工艺要求将将单线或股线安臵到放线架上,注意内外层绞向、排列等应与工艺要求一致。预调好放线张力以及收线张力等。


4)根据生产指令和工艺要求选配并安装好各类摸具,如并线模、紧压模等,必要是根据实际情况进行适当调整。


5)收线盘的容量应与生产长度和规格相适应,装夹时应按设备的操作规程进行。


2、绞线运行阶段的质量控制


1)设定好绞合节距和绞合方向,将单线或股线逐步穿好并与导引绳连接引入到收线盘。


2)低速启动设备,运行一定长度,停车后检查节距、绞向等。同时对设备的运行情况再作一检查,以确定完好。


3)待确认符合要求后再正常开车运行,在运行过程中,不得私自离岗,因巡回检查绞线外径、查看绞线是否有缺股、断丝、外观等并按半成品检验规范要求记录。


4)检查绕包质量情况,包括搭盖、接头、外形等。


5)0.3mm以下单线允许接头,但相邻两接头必须大于300mm,0.3mm以上单线必须焊接,接头应修平。不得有2根以上单线一起扭接。


6)排线的节距应与绞线尺寸和收线速度相适应,严禁严重的交叉排列。线盘不能装得过满,一般应低于盘边5~10mm为宜,卸盘时应注意防止碰伤线芯。


3、绞线完工阶段的质量控制


1)对每盘下机后的线芯应认真填写流水卡及各类报表,以确保半制品流转质量。


2)对每盘线芯下车后应再次核实是否符合要求,并按指定地点堆放提交仓库称检重量。


3)工作结束后应关闭电源,以防止他人误操作引起设备故障。


二、束线、绞线的质量标准


1、束线的质量标准


l)外观


绞合后的束线,单线表面应光洁,无明显的机械损伤,不得有氧化变色现象,不得有明显的松股和背股。对于镀锡线芯,表面要求色泽均匀、光滑,不能有黑斑,镀锡层均匀,不应有漏镀等。


2)尺寸


单线应圆整,不应有明显的拉细现象,拉细必须在标准规定的范围内,束线外径应在工艺要求以内。


3)结构与组成


束线不得有缺根、断根、松股,搭股、束线表面如有轻微擦毛,仍可作合格品。结构与组成必须符合工艺规定。


4)束线的节距比和束制方向应符合规定。


5)焊接


一次束合导体,不允许整芯焊接,但单线允许焊接,焊头距离不小于300mm,焊头外经不超过公差绝对值的2倍,复绞线用的股线允许焊接,焊头距离不小于1m,焊头应修光、锉圆,其焊头直径不能超过标称直径的0.2mm及以下,第6种束线的单线允许扭接,但不允许有毛头,线芯应平滑。绞线机


6)装盘


成盘导电线芯排线整齐,平整,不得有腰鼓形和线芯互相压叠现象。


2、绞线的质量标准


l)、外观


绞线外观应光洁,不得有三角口、裂纹、斑疤及夹杂物,节距均匀整齐,不得有明显的机械损伤,对于铜绞合导体不得有氧化变色现象和黑斑。对于镀锡线芯要求色泽均匀,光亮,不得有黑斑和漏镀。


2)、尺寸


组成绞线的单线的挣细量,必须在规定范围内,绞线外径应符合工艺规定。


3)、结构与组成


绞线的结构与组成,及成品直流电阻值应符合GB/T3956— 1997电缆导体)的规定。不能缺根,少股、断股、压叠,对扇形线芯压型的偏心度不能超过10%。


4)、节距和绞向应符合工艺要求。


5)、状态,除架空绝缘线用硬铜导体外,其余铜导体必须是退火状态。


6)多层绞线由内至外节距比逐渐缩小,且同层节距保持一致,绞合各层应相反。


7)第2种合第5、6种导体不允许整芯焊接,单单线或股线允许焊接,焊接处的直径应不大于偏差绝对值的2倍,束线焊头外径不大于标称直径0.2mm,同层或相邻层的焊头距离不小于300mm。


束丝机、绞线机产品的质量缺陷和预防


束丝、绞线产品的质量缺陷主要有以下几种:


1、绞线表面擦伤,刮伤线芯


产生原因:通常一是分线盘上的线嘴磨损,二是单线跳出滑轮,三是穿线用木管或塑料管磨通,四是牵引设备推线板上的定位销损坏,五是压模中有异物等原因。


消除的办法:更换分线盘上的穿线嘴和穿线用的木管、塑料管,检查线芯的走向是否正常,保护线芯不与设备直接磨损,并随时检查压模是否完好,并注意操作方法。


2、单线在绞合时断线,缺股单线断线


产生的原因: l)由于放线张力过大拉断线芯。2)单线在拉制时松乱、排线不好、压线跨线,造成线芯挣断。 3)单线本身材质有裂纹,机械性能不好脆断。 4)放线盘安装位臵不当,轴向晃动,造成断线。 5)单线跳出滑轮槽,机械卡断。


排除方法:①调整放线张力,使之适当。②注意选择进线,发现拉线时有松乱现象,必须经过复绕后方可上机。③注意操作方法,仔细检查放线盘的位臵,使放出的线不摆不跳,检查单线经过的地方,有没有跳出导轮槽的现象。④要检查线芯表面质量,看是否有裂纹、夹渣、斑疤等缺陷。如果断线发生在内层,而断头已经走得过长,就无法修理,只有剪去这段缺股线芯,如果断线发生在外层,应把线修复后再开机。


3、过扭:过扭是指绞合过程中,扭绞过度呈麻花形现象。


产生的原因:一是绞线在牵引轮上绕的圈数不够,一般少于4圈,摩擦力过小而打滑,造成扭绞过度。二是收线张力松或收线盘不转,而转体仍在旋转,而造成扭绞过度。


排除方法:如果外层单线已经剧烈变形,损伤严重,已无修复的可能,只有剪断。如果单线不受严重损伤,可将设备转体部分和牵引部分分开,将其朝绞合相反方向转动,使局部扭绞部分退回,再用手把线芯修好,并把多余的单线再绕到收线盘上,把设备和转体牵引合一,较松的过压线模后,用力压线,另用模具手动修复,这样就可重新开机生产。


4、束线、绞线中单线背股、松股


产生原因:一是放线张力不均匀,松松紧紧,张力松的线芯走得多、造成背股,二是压模孔型太大,起不到适当调节张力的作用,三是压模位臵不当,绞合角不合理,四是节距比较大等。束线机束制19股及以上的单线芯,由于束线没有方向的区别,只能同向束制,所以线芯结合呈不规则状态,目前生产厂家大都采用双节距束制,因此束线束制19股以上的线芯,背股,松股现象比绞线严重。


排除方法:对束线(l股以上的束制品)一是改进束线的放线装臵,采用较先进的单线张力放线器,使每根单线的张力都可以调整、控制。二是采用导向模,导向模的孔径为束线计算外径叨97%%。这样导向模可以适当调节张力。三是改用单节距的束线机,这种束线机的束制产品,可以达到绞线的水平。四是对背股,松股严重的束线芯,用过模复绕修复的办法,也能达到使用的要求。五是适当调整节距比。


对于绞线产品背股,松股的排除方法:一是调整放线张力,使之均匀。二是改换压模,便线芯在模孔中不要松动,注意压模的喇叭口,如果喇叭口已经损坏,也不能使。三是调整压模座的位臵,使绞线的绞入角合理。四是如果绞合节距较大,应适当减小。


5、排线混乱、压线


产生的原因:绞合产品一般都是成盘供应。大截面,要一根根的排好,尤其是底层线要特别注意排整齐,在排线调头时,由于有一个停留,应特别注意,上下层之间不能留有太大间隙,排距要适当,过大容易造成压线。


排除的办法:首先要调整收线张力,当手动排线时,一能够排得动为宜,第二根据线芯直径大小更换排线节距,排好第一层是关键,一定要排整齐;排第二层,在调层时,要进行人工排线,确保排线质量。三是加强操作责任心随时观察排线质量,发现问题要及时调整,注意固定好两个线头和留边距离。


6、单线线径忽大、忽小或掺错线芯


产生原因:绞合中发现单线线径超差或掺错线芯,主要原因是没有认真执行工艺规定,另一个原因是管理上存在一定的问题。


消除方法:掺错线芯如果长度不长,可以扒下,重新换线,按编线修理法修复。如果长度太长,就无法修理,只有下机,另行处理。因此上机前,操作者应认真检查和测量。当然管理者也应该提供一个保证办法,比如线规是否偏多,公差是否合理,生产调度是否安排得当,按PDCA原则认真思考管理上存在的问题,避免人为的不良品和废品的产生。


7、绞合线芯松股


产生的原因:(l)节距过大,造成绞合线芯不坚实。(2)压模孔型过大,起不到压实和调节作用。线模喇叭口过大或被磨损,损坏。(3)放线张力不均匀,松松紧紧。(4)各层节距比配合不好。(5)线芯状态不符合工艺规定,尤其是铝线芯。(6)分线器和压模座的位臵不当等。


排除方法:首先严格工艺纪律,执行工艺操作规程,适当减少过大的节距,调节好放线张力和压模。分线器到压模座的位臵,根据不同的结构,一般调到200~250mm为宜。对于绞制一些抗拉强度特别大的绞线,可以采用组合模具的方法,也有较好的效果,当然操作者按工艺操作规程中规定的办法进行操作,是相当重要的。


8、绞合方向错,绞合节距不合格(主要是偏大)


产生原因,方向错主要是判断错误,操作者在操作时,应加强责任心,严格按工艺卡片执行,并且应加强流动检查,防止人为的不良品和废品的产生。


9、绞线中单线起槽或表面缺陷


产生原因:单线表面的麻坑、斑疤、三角裂、夹渣等缺陷,主要是材料带来的,当然线芯表面有碎裂现象,也不排除拉线模孔型不合理而产生的,此时需具体情况具体分析。而线芯表面起槽呈连续性,一般都是拉线时造成的,拉线润滑条件恶化,表面粘铝而造成,不呈连续性的起槽,有可能是绞线压模粘异物所致。


消除办法:对于拉线时铝线起槽,应首先检查拉线润滑效果是否能满足拉线的要求,需及时更换润滑油,更换拉线模具,或排除粘在线模上的杂物,认真检查进线,对不合格的进线要及时排除,同时检查压线模有无损伤,有无杂物,要及时修理和更换。


束线、绞线的不良品、废品,主要问题有过扭、内层或外层单线断裂、缺股、单线或绞线表面擦伤、单线背股、单线起皮、斑疤、脆断、拱起、有夹杂物、线径超差或掺错、绞合方向错、蛇形、绞合节距大、长度不合格、绞合松股、排线乱和压伤、刮伤、撞伤、电线电缆导电线芯直流电阻不合格等。


绞线机绞线时绞线表面擦伤,给线芯造成破坏,怎么解决?


绞线机绞线时绞线表面擦伤,给线芯造成破坏。这种情况是存在的。一般来说,主要是因为以下原因产生的。


1、分线盘上的线嘴磨损, 2、单线跳出滑轮,3、穿线用木管或塑料管磨通, 4、牵引设备推线板上的定位销损坏, 5、压模中有异物。


针对以上情况,我们可以采取以下方法解决:


1、更换分线盘上的穿线嘴和穿线用的木管、塑料管, 2、检查线芯的走向是否正常,保护线芯不与设备直接磨损, 3、随时检查压模是否完好,并注意操作方法。


绞线机束丝过程中单线断线产生原因及排除方法


最近,一些朋友问及绞线机在束丝的时候,单线断线,到底怎么解决呢? 不错,这种单线绞合时断线的情况确实存在。一般原因如下: l)放线张力过大拉断线芯。2)拉制单线时松乱、排线不好、压线跨线,造成线芯挣断。 3)单线本身材质有裂纹,机械性能不好脆断。4)放线盘安装位臵不当,轴向晃动,造成断线。 5)单线跳出滑轮槽,机械卡断。


绞线机束丝中单线断线基本上就是以上几种原因。针对以上这些原因,我们可以采取以下几种方法排除。


调整放线张力,使之适当。


<注意选择进线,如果有松乱现象,必须经过复绕后方可上机。


仔细检查放线盘的位臵,使放出的线不摆不跳,检查单线经过的地方,有没有跳出导轮槽的现象。


看单线表面质量,要检查线芯表面质量,看是否有裂纹、夹渣、斑疤等缺陷。如果断线发生在内层,而断头已经走得过长,就无法修理,只有剪去这段缺股线芯,如果断线发生在外层,应把线修复后再开机。


绞线机单线线径忽大忽小或掺错线芯产生原因及解决办法


绞线机绞线时,如果出现单线线径时大时小,或者是参错线芯该怎么办?你是否也被此类问题困扰了呢?下面小编为您解答:


绞线机绞线过程中出现单线线径时大时小,绞合中发现单线线径超差或掺错线芯,主要原因是没有认真执行工艺规定,另一个原因是管理上存在一定的问题。


针对绞线机出现的上述情况,我们可以采取以下方法解决:


掺错线芯如果长度不长,可以扒下,重新换线,按编线修理法修复。如果长度太长,就无法修理,只有下机,另行处理。因此上机前,操作者应认真检查和测量。当然管理者也应该提供一个保证办法,比如线规是否偏多,公差是否合理,生产调度是否安排得当,按PDCA原则认真思考管理上存在的问题,避免人为的不良品和废品的产生。

型号 厂商 价格
EPCOS 爱普科斯 /
STM32F103RCT6 ST ¥461.23
STM32F103C8T6 ST ¥84
STM32F103VET6 ST ¥426.57
STM32F103RET6 ST ¥780.82
STM8S003F3P6 ST ¥10.62
STM32F103VCT6 ST ¥275.84
STM32F103CBT6 ST ¥130.66
STM32F030C8T6 ST ¥18.11
N76E003AT20 NUVOTON ¥9.67