本文關鍵詞：弧區(qū)變化對藍寶石晶片鋸切機理的影響研究

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【摘要】：藍寶石材料由于其良好的機械特性、光學性能及化學穩(wěn)定性得到廣泛的應用。藍寶石晶片需要經(jīng)過切斷制作成特定規(guī)格的產(chǎn)品,如將LED晶圓分離成晶粒,將晶片切割成指定規(guī)格的窗口片等。晶片的切斷加工是藍寶石材料變?yōu)槌善返淖詈蟛襟E,其質(zhì)量直接影響產(chǎn)品的成品率。金剛石砂輪作為一種傳統(tǒng)的機械加工方法具有成本低、效率高的優(yōu)點。然而,由于藍寶石脆性大、硬度高,加工過程難度大易崩邊,需要對其加工機理進行深入研究。切割過程中弧區(qū)變化對藍寶石晶片鋸切機理有很大影響,鋸切弧區(qū)不同將影響單顆磨粒切屑形態(tài),而切屑形態(tài)決定了材料的去除方式,材料的去除方式又直接影響晶片的崩邊程度。本文利用超薄切割砂輪對藍寶石晶片進行了鋸切試驗,通過改變弧區(qū)位置、砂輪轉速、工件進給速度控制單顆磨粒的切屑形態(tài)。通過顯微鏡對切槽形貌及崩邊進行了觀測,判斷不同弧區(qū)材料去除特性。分析不同弧區(qū)下的鋸切力、力比、比能變化特征,對它們反映出的材料去除機理進行探討。建立了鋸切力的數(shù)學模型,以便更深入的探究不同弧區(qū)鋸切力的形成機理及其變化特征。論文的主要研究成果概括如下:1、不同弧區(qū)材料去除特性:弧區(qū)位置較低時,切屑不易排出,大量破碎切屑嵌在切槽內(nèi);弧區(qū)位置較高時,單顆磨粒切深較大,脆性破碎量增多。崩邊大小與材料去除方式相對應,較低和較高的弧區(qū)位置都會導致較大的崩邊。2、弧區(qū)變化對鋸切力的影響規(guī)律:在同一組參數(shù)下,單位寬度法向力隨弧區(qū)位置增高而增大,單位寬度切向力隨弧區(qū)位置增高先增大后減小;對鋸切力比的影響規(guī)律:力比隨弧區(qū)位置的增高而增大;對鋸切比能影響規(guī)律:比能隨弧區(qū)位置的增高先增加后減小。3、建立了不同弧區(qū)鋸切力數(shù)學模型,結合試驗數(shù)據(jù)推導了不同弧區(qū)的鋸切力公式并進行了驗證。探究了公式中法向力系數(shù)k及切向力系數(shù)k'的變化規(guī)律:k隨弧區(qū)位置的增高線性增大,k'隨弧區(qū)位置的增高而增大,但增長速度越來越緩慢。
【關鍵詞】：藍寶石 鋸切 金剛石砂輪 鋸切弧區(qū) 加工機理
【學位授予單位】：華僑大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ164
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第1章 緒論11-17
• 1.1 藍寶石晶片及其應用11
• 1.1.1 藍寶石晶體材料特性11
• 1.1.2 藍寶石晶片的應用11
• 1.2 藍寶石晶片制備工藝11-13
• 1.3 晶片切割技術研究現(xiàn)狀13-15
• 1.4 課題研究思路及主要內(nèi)容15-17
• 第2章 藍寶石晶片的鋸切機理17-27
• 2.1 傳統(tǒng)磨削理論分析17-20
• 2.1.1 單顆磨粒磨削模型17-18
• 2.1.2 磨削過程的切削要素18-20
• 2.2 藍寶石鋸切過程理論分析20-22
• 2.2.1 單顆磨粒鋸切模型20-21
• 2.2.2 切割砂輪的受力分析21-22
• 2.3 藍寶石晶片鋸切的理論基礎22-25
• 2.3.1 藍寶石晶片鋸切模型22-25
• 2.3.2 藍寶石材料去除機理25
• 2.4 本章小結25-27
• 第3章 藍寶石晶片鋸切試驗方案27-35
• 3.1 試驗總體方案設計27-28
• 3.2 鋸切試驗系統(tǒng)28-32
• 3.2.1 鋸切實驗平臺28-29
• 3.2.2 工件材料29
• 3.2.3 工件安裝的夾具設計29-30
• 3.2.4 切割砂輪及其修整30-31
• 3.2.5 鋸切力測量及采集系統(tǒng)31-32
• 3.2.6 工件形貌觀察設備32
• 3.3 藍寶石晶片鋸切工藝參數(shù)32-33
• 3.3.1 鋸切弧區(qū)位置的選擇32-33
• 3.3.2 試驗參數(shù)的設定33
• 3.4 本章小結33-35
• 第4章 弧區(qū)變化對鋸切過程的影響分析35-51
• 4.1 不同弧區(qū)的工件形貌特征35-38
• 4.1.1 切槽形貌分析35-37
• 4.1.2 崩邊觀測結果37-38
• 4.2 不同弧區(qū)的鋸切力變化特征38-44
• 4.2.1 砂輪轉速對不同弧區(qū)單位寬度鋸切力的影響39
• 4.2.2 工件進給速度對不同弧區(qū)單位寬度鋸切力的影響39-40
• 4.2.3 不同弧區(qū)單位寬度法向力和切向力的結果分析40-43
• 4.2.4 最大未變形切屑厚度對不同弧區(qū)單位寬度鋸切力的影響43-44
• 4.3 不同弧區(qū)的鋸切力比變化特征44-47
• 4.3.1 鋸切用量對不同弧區(qū)鋸切力比的影響44-45
• 4.3.2 最大未變形切屑厚度對不同弧區(qū)鋸切力比的影響45
• 4.3.3 接觸弧長對不同弧區(qū)鋸切力比的影響45-46
• 4.3.4 單位寬度法向鋸切力和切向鋸切力的關系46-47
• 4.4 不同弧區(qū)鋸切比能的變化特征47-49
• 4.4.1 砂輪轉速對不同弧區(qū)比能的影響47-48
• 4.4.2 進給速度對不同弧區(qū)比能的影響48-49
• 4.4.3 最大未變形厚度對不同弧區(qū)比能的影響49
• 4.5 本章小結49-51
• 第5章 不同弧區(qū)鋸切力模型的建立51-65
• 5.1 傳統(tǒng)脆性材料鋸切力數(shù)學模型51-56
• 5.1.1 單顆磨粒切削力組成51-52
• 5.1.2 砂輪表面有效磨粒數(shù)52
• 5.1.3 單位寬度鋸切力數(shù)學模型52-56
• 5.2 鋸切力模型的推導56-58
• 5.3 鋸切力模型的驗證58-61
• 5.4 鋸切力模型特點分析61-63
• 5.5 本章小結63-65
• 第6章 總結和展望65-67
• 6.1 全文總結65-66
• 6.2 展望66-67
• 參考文獻67-71
• 致謝71-73
• 個人簡歷、在學期間發(fā)表的學術論文與研究成果73

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本文編號：1027982