【摘要】：單晶硅作為一種性能優(yōu)異的襯底材料在集成電路、光電、航空航天及國(guó)防科技等領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用。出于后續(xù)加工工工藝和器件性能需求,單晶硅襯底加工具有極高的表面幾何精度和表面完整性要求。單晶硅片加工的重要工序是金剛石砂輪超精密磨削工藝,通過(guò)金剛石磨粒與單晶硅表面擠壓、劃擦、耕犁等作用實(shí)現(xiàn)材料去除。此過(guò)程中無(wú)疑會(huì)對(duì)單晶硅片表面造成劃痕、崩碎等損傷,也會(huì)對(duì)亞表面造成微裂紋等損傷,而磨削壓力與磨削速度等參數(shù)的變化,也將大大影響磨削表面/亞表面損傷形式。由于砂輪磨削過(guò)程中,高頻微力測(cè)量困難且實(shí)驗(yàn)過(guò)程復(fù)雜,恒力控制下的金剛石砂輪磨削實(shí)驗(yàn)研究較少。本文針對(duì)單晶硅片高速磨削加工過(guò)程中,磨削速度速度、壓力及砂輪粒度的變化影響材料表面與亞表面損傷特性的問(wèn)題,設(shè)計(jì)了帶有測(cè)力裝置的單磨塊高速劃擦硅片實(shí)驗(yàn)臺(tái),通過(guò)多磨粒磨削過(guò)程代替單磨粒磨削過(guò)程放大了載荷值,便于測(cè)量和控制,并采用40gm粒徑的金剛石樹(shù)脂結(jié)合劑磨塊在不同速度和壓力下對(duì)單晶硅表面進(jìn)行了高速劃擦實(shí)驗(yàn),研究了恒力控制磨削條件下磨削速度與磨削壓力對(duì)磨削效率及表面/亞表面損傷的影響。論文主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下：(1)本文基于超精密研磨/拋光一體化機(jī)床的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)臺(tái)自行設(shè)計(jì)了帶有柔性加載系統(tǒng)的單磨塊恒力控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái),平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)橫向與縱向進(jìn)給,便于位置調(diào)整及砂輪修整。設(shè)置了加載旋鈕,并采用NC3DT60三軸力傳感器實(shí)現(xiàn)單磨塊的恒力控制；(2)利用單磨塊恒力磨削實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)了磨削實(shí)驗(yàn)方案,在恒定壓力下完成不同參數(shù)對(duì)材料去除效率影響實(shí)驗(yàn),并采用LJ-V7060型高速輪廓測(cè)量?jī)x進(jìn)行磨削深度檢測(cè),結(jié)果顯示：在恒定壓力下,磨塊的單次去除深度隨磨削速度的增加呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì),而在相同磨削速度條件下,壓力增大為2倍單次去除深度增加2.3～3.1倍,有效提高了去除效率；(3)通過(guò)截面拋光法進(jìn)行硅片表面/亞表面損傷實(shí)驗(yàn),采用光學(xué)顯微鏡進(jìn)行不同參數(shù)磨削硅片表面/亞表面損傷觀測(cè)對(duì)比,結(jié)果顯示：在相同壓力下,隨著磨削速度增加亞表面損傷呈現(xiàn)減小趨勢(shì),而表面磨紋變得細(xì)而均勻,表面缺陷減少；在相同磨削速度條件下,隨著壓力增大表面/亞表面損傷得到明顯改善：砂輪粒度的減小也將明顯提高磨削表面的質(zhì)量,降低亞表面損傷。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN305.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2275467