O trabalho aborda o processo de corte de substrato cerâmico, estuda e propõe uma estratégia de projeto para a concepção e tomada de decisões de uma mini dicing saw. A tecnologia dos componentes eletrônicos modernos esta baseada no emprego de finos e estreitos substratos cerâmicos ou de silício. Uma das técnicas para a obtenção destas peças, faz uso da segmentação do substrato maior onde são depositadas as trilhas e os componentes de milhares de partes. O corte desses substratos, quando feito por meio abrasivos, emprega discos superabrasivos de espessura próxima a 0,2 mm e velocidades periféricas acima de 30 m/s. Nestas condições é exigido baixo ruído, alta precisão de giro e elevada velocidade rotacional, geralmente obtido através de mancais aerostáticos cerâmicos. O trabalho foi organizado em projeto conceitual e construção de um protótipo de uma dicing saw ou dicing machine. O protótipo admite peças com dimensões de até 100 x 100 mm podendo cortar até 5 mm de profundidade dependendo do diâmetro do disco de corte. O trabalho avalia condições de corte, como: velocidade de avanço de corte, desgaste e velocidade de rotação do disco abrasivo, profundidade de corte e a qualidade final do corte, como: trincas, lascas, linearidade do corte, características estas qualificadas e quantificadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e perfilometria. Estudos preliminares de corte de blocos de Alumina foram realizados, detectando condições estáveis de produção na faixa de 5 a 13 mm/s. Menor desgaste do disco em baixas rotações e maiores esforços de corte em grandes profundidades de penetração e avanço do disco abrasivo. / This work studies the dicing process of ceramic parts and proposes a project strategy to concept and take decisions about configuration for a preliminary project and the construction of a dicing saw or dicing machine prototype. The technology used by modern electronic components is based on narrow and thin ceramic or silicon. One of the techniques to obtain these products is to dice a larger substrate using an abrasive blade to generate low damages and high productivity. The dicing abrasive process uses abrasive blades with thickness around 0,2 mm and peripherycal speeds of 30 m/s. On these conditions, low noise, high precision and high rotation is required, conditions generated by ceramic aerostatic spindles. This work is managed in preliminary project and construction of a dicing saw or dicing machine prototype. This prototype is able to cut substrates with square shape 100 x 100 mm and depth of 5 mm depending on the blade diameter. This work tests cutting conditions as: feed rate, blade wear, blade speed, and also test the die final quality as: chipping, cracking, dicing linearity. Quantity and quality characteristics were both verified by electronic microscopes and perfilometry. Preliminary studies about dicing ceramic parts detected stable production in 5 to 13 mm/s. Lower blade wear in lower rotations and higher cutting forces in higher cutting depth and feed rate.

O trabalho aborda o processo de corte de substrato cerâmico, estuda e propõe uma estratégia de projeto para a concepção e tomada de decisões de uma mini dicing saw. A tecnologia dos componentes eletrônicos modernos esta baseada no emprego de finos e estreitos substratos cerâmicos ou de silício. Uma das técnicas para a obtenção destas peças, faz uso da segmentação do substrato maior onde são depositadas as trilhas e os componentes de milhares de partes. O corte desses substratos, quando feito por meio abrasivos, emprega discos superabrasivos de espessura próxima a 0,2 mm e velocidades periféricas acima de 30 m/s. Nestas condições é exigido baixo ruído, alta precisão de giro e elevada velocidade rotacional, geralmente obtido através de mancais aerostáticos cerâmicos. O trabalho foi organizado em projeto conceitual e construção de um protótipo de uma dicing saw ou dicing machine. O protótipo admite peças com dimensões de até 100 x 100 mm podendo cortar até 5 mm de profundidade dependendo do diâmetro do disco de corte. O trabalho avalia condições de corte, como: velocidade de avanço de corte, desgaste e velocidade de rotação do disco abrasivo, profundidade de corte e a qualidade final do corte, como: trincas, lascas, linearidade do corte, características estas qualificadas e quantificadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e perfilometria. Estudos preliminares de corte de blocos de Alumina foram realizados, detectando condições estáveis de produção na faixa de 5 a 13 mm/s. Menor desgaste do disco em baixas rotações e maiores esforços de corte em grandes profundidades de penetração e avanço do disco abrasivo. / This work studies the dicing process of ceramic parts and proposes a project strategy to concept and take decisions about configuration for a preliminary project and the construction of a dicing saw or dicing machine prototype. The technology used by modern electronic components is based on narrow and thin ceramic or silicon. One of the techniques to obtain these products is to dice a larger substrate using an abrasive blade to generate low damages and high productivity. The dicing abrasive process uses abrasive blades with thickness around 0,2 mm and peripherycal speeds of 30 m/s. On these conditions, low noise, high precision and high rotation is required, conditions generated by ceramic aerostatic spindles. This work is managed in preliminary project and construction of a dicing saw or dicing machine prototype. This prototype is able to cut substrates with square shape 100 x 100 mm and depth of 5 mm depending on the blade diameter. This work tests cutting conditions as: feed rate, blade wear, blade speed, and also test the die final quality as: chipping, cracking, dicing linearity. Quantity and quality characteristics were both verified by electronic microscopes and perfilometry. Preliminary studies about dicing ceramic parts detected stable production in 5 to 13 mm/s. Lower blade wear in lower rotations and higher cutting forces in higher cutting depth and feed rate.

O presente trabalho trata do estudo do fatiamento de cristais de quartzo quanto as suas características e influências na fabricação de micro sistemas eletromecânicos (MEMS). A metodologia é iniciada pelo projeto estruturado de um MEMS, convergindo para um gerador energia elétrica do tipo energy harvest, capaz de gerar energia limpa, renovável, de escala reduzida (micro componente), de baixa potência e com vistas para aplicação comercial. Geração de energia tem se tornado um tema cada vez mais frequente, em especial energia para sistemas autônomos (wireless) aonde o uso de baterias é restritivo ou até mesmo inviável devido às dimensões e dificuldade de manutenção. A fabricação de MEMS é a etapa de maior investimento financeiro e por consequência, maior estudo. No caso do gerador de energia, a ênfase recai sobre os processos de corte, que consomem a maior parte do processo fabril. O objetivo do presente trabalho é avaliar o processo de corte abrasivo do quartzo e a influência dos defeitos impregnados pelo processo, sobre o desempenho de geradores de energia piezelétricos baseados em quartzo sintético e natural. Os processos de corte com uso de fita abrasiva (band saw) e disco abrasivo (dicing saw) se destacaram devido aos bons resultados, disponibilidade, produtividade e baixo custo. Procedimentos de corte também foram realizados em outros materiais - Alumina Policristalina 99,8% e Silício (111) - como estudo comparativo das características do mecanismo de remoção de material aplicado aos processos de corte abrasivos. Os parâmetros de corte foram trabalhados em busca de melhor qualidade, que significa redução da impregnação de falhas (principalmente, o chipping e backside chipping) e melhor acabamento das superfícies geradas pelo corte final. Foram obtidas peças nos planos AT, X, Y e Z, com espessuras a partir de 0,5 mm, segmentadas em larguras de 1 a 7 mm. / This work is a study of characteristics and influences of cutting process in manufacturing of microelectromechanical systems (MEMS) based on quartz single crystal. The methodology starts by the structured design of a MEMS device, converging to an electric power generator device, type energy harvest that generates clean energy, renewable, with small dimensions (micro component) and low power. Power generating has become a frequent topic, especially the power generation for wireless devices systems, which use of batteries can be restrictive or even impracticable because of dimensions and difficult of maintenance. The base of the study is the process manufacturing of MEMS, which is the major investment and because of this, the most studied stage. In the case of a power generator, the emphasis is on the cutting process that consumes most part of the work flow. The objective of this work is evaluate the abrasive cutting process of quartz and the influence of defects generated by the cutting process applied to the performance of piezoelectric power generators based on synthetic and natural quartz crystal. The abrasive cutting process of band saw and dicing saw were featured due availability and high productivity with low cost. Procedures of cutting were also applied in other materials - Alumina Polycrystalline 99,8% and Silicon (111) - as comparison for material removal mechanism in cutting process. The process parameters were optimized to reach better cutting quality, which means reduction in faults (mainly, chipping and backside chippings) and better surface finishing from cutting process. It was obtained pieces from AT, X, Y and Z cutting plans, with thickness starting from 0,5 mm and widths from 1 to 7 mm.

O presente trabalho trata do estudo do fatiamento de cristais de quartzo quanto as suas características e influências na fabricação de micro sistemas eletromecânicos (MEMS). A metodologia é iniciada pelo projeto estruturado de um MEMS, convergindo para um gerador energia elétrica do tipo energy harvest, capaz de gerar energia limpa, renovável, de escala reduzida (micro componente), de baixa potência e com vistas para aplicação comercial. Geração de energia tem se tornado um tema cada vez mais frequente, em especial energia para sistemas autônomos (wireless) aonde o uso de baterias é restritivo ou até mesmo inviável devido às dimensões e dificuldade de manutenção. A fabricação de MEMS é a etapa de maior investimento financeiro e por consequência, maior estudo. No caso do gerador de energia, a ênfase recai sobre os processos de corte, que consomem a maior parte do processo fabril. O objetivo do presente trabalho é avaliar o processo de corte abrasivo do quartzo e a influência dos defeitos impregnados pelo processo, sobre o desempenho de geradores de energia piezelétricos baseados em quartzo sintético e natural. Os processos de corte com uso de fita abrasiva (band saw) e disco abrasivo (dicing saw) se destacaram devido aos bons resultados, disponibilidade, produtividade e baixo custo. Procedimentos de corte também foram realizados em outros materiais - Alumina Policristalina 99,8% e Silício (111) - como estudo comparativo das características do mecanismo de remoção de material aplicado aos processos de corte abrasivos. Os parâmetros de corte foram trabalhados em busca de melhor qualidade, que significa redução da impregnação de falhas (principalmente, o chipping e backside chipping) e melhor acabamento das superfícies geradas pelo corte final. Foram obtidas peças nos planos AT, X, Y e Z, com espessuras a partir de 0,5 mm, segmentadas em larguras de 1 a 7 mm. / This work is a study of characteristics and influences of cutting process in manufacturing of microelectromechanical systems (MEMS) based on quartz single crystal. The methodology starts by the structured design of a MEMS device, converging to an electric power generator device, type energy harvest that generates clean energy, renewable, with small dimensions (micro component) and low power. Power generating has become a frequent topic, especially the power generation for wireless devices systems, which use of batteries can be restrictive or even impracticable because of dimensions and difficult of maintenance. The base of the study is the process manufacturing of MEMS, which is the major investment and because of this, the most studied stage. In the case of a power generator, the emphasis is on the cutting process that consumes most part of the work flow. The objective of this work is evaluate the abrasive cutting process of quartz and the influence of defects generated by the cutting process applied to the performance of piezoelectric power generators based on synthetic and natural quartz crystal. The abrasive cutting process of band saw and dicing saw were featured due availability and high productivity with low cost. Procedures of cutting were also applied in other materials - Alumina Polycrystalline 99,8% and Silicon (111) - as comparison for material removal mechanism in cutting process. The process parameters were optimized to reach better cutting quality, which means reduction in faults (mainly, chipping and backside chippings) and better surface finishing from cutting process. It was obtained pieces from AT, X, Y and Z cutting plans, with thickness starting from 0,5 mm and widths from 1 to 7 mm.