面向多线锯超声振动台研制及其超声加工机理研究

发布时间：2017-06-24 11:01

  本文关键词：面向多线锯超声振动台研制及其超声加工机理研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着太阳能电池和大规模集成电路的迅速发展,尤其是集成电路的制作过程中大直径和超大直径的单晶硅片的广泛应用,对多线切割技术的要求越来越高。切片的质量直接影响后续加工的效率和硅片的成品率,因此寻求新型辅助加工技术运用到多线切割技术中,以期得到更好的切片质量具有重要的现实意义。本课题是针对现有多线锯加工中的断丝问题与硅片加工效率和质量问题,深入研究超声波加工原理及其在多线锯中的运用效果,提出将超声振动作用于工作台的创新性设计。结合多线切割和超声波的加工原理,将超声振动作用在工作台的垂直方向,研究垂直方向的振动对多线锯加工中带浆作用和硅片加工效率的影响。本文通过理论推导、ANSYS仿真、设备研制和实验分析等手段,对超声辅助多线切割技术进行了研究,本文的主要工作和成果如下:(1)将超声振动理论运用于多线切割中,通过简化模型推导出体积去除公式。比较有无超声振动作用下的体积去除率,从理论上证明超声振动作用下的体积去除率高于无超声振动作用下的体积去除率。(2)对超声波作用下切割线的建模分析,研究切割线的共振频率以及瞬态动力学状态,为超声振动运用于多线切割技术提供理论基础。(3)基于理论分析,研制超声振动台和多线切割模拟装置。(4)进行超声振动台的时域振动状态测试并研究了各加工因素(超声输出功率、走线速度和进给速度)对工件振动状态的影响。(5)通过高速摄像机对超声振动作用下的切割线振型分析,研究各加工因素(超声输出功率、走线速度)对切割线振型的影响。(6)通过游离磨料的多线切割实验,运用高速摄像机研究超声振动作用下的带浆作用和切割硅片效率。将超声振动作用下的工件加工效率与普通工件加工效率进行比较,为超声振动运用于多线切割技术提供数据支持。硅片切割技术作为硅片制造产业的重要技术环节,直接影响国家在硅片制造领域的发展,因此研究超声辅助多线切割技术具有重要意义。
【关键词】：超声振动 多线锯 体积去除率 ANSYS仿真 切割效率
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB534.2
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 本课题研究的背景和意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-16
• 1.2.1 硬脆材料切割技术的发展现状13-14
• 1.2.2 硬脆材料切割设备的发展现状14-16
• 1.3 超声波运用于多线切割机的研究进展16
• 1.4 有限元软件模拟多线切割技术的研究进展16-17
• 1.5 本文主要研究内容17-19
• 第2章 超声振动作用下多线切割理论研究19-29
• 2.1 多线切割加工技术研究19-20
• 2.2 游离磨料线切割技术材料去除机理20-21
• 2.2.1 游离磨料线切割的三体磨损机理20-21
• 2.3 固结磨料线切割技术材料去除机理21-24
• 2.3.1 固结磨料SiC磨粒对材料体积去除公式推导22-24
• 2.4 超声振动作用下的体积去除公式推导24-27
• 2.5 本章小结27-29
• 第3章 多线锯模拟实验装置与超声振动台的研制29-41
• 3.1 多线锯超声振动台总体方案设计29-35
• 3.1.1 超声波换能器的选择30-31
• 3.1.2 超声波变幅杆的选择31-32
• 3.1.3 超声波电源的设计要求与特性32-34
• 3.1.4 超声振动台结构设计34-35
• 3.2 多线锯模拟实验装置总体方案设计35-39
• 3.2.1 多线锯模拟实验装置绕线系统设计35-37
• 3.2.2 多线锯模拟实验装置进给系统设计37-38
• 3.2.3 多线锯模拟实验装置阻尼系统设计38
• 3.2.4 多线锯模拟实验装置控制电源设计38-39
• 3.3 组装后的超声辅助多线切割模拟设备39-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第4章 超声波多线切割模拟仿真研究41-54
• 4.1 超声振动作用下切割线加工状态分析41-44
• 4.1.1 切割线模型的简化及模拟参数的设置42-44
• 4.2 超声振动作用下切割线的谐响应分析44-49
• 4.2.1 切割线模型的建立及边界条件与力载荷的设置44-47
• 4.2.2 超声振动作用下切割线的谐响应分析后处理47-49
• 4.3 超声作用下切割线的瞬态动力学分析49-52
• 4.3.1 切割线模型边界条件与力载荷的设置49-50
• 4.3.2 超声振动作用下切割线的瞬态分析后处理50-52
• 4.4 本章小结52-54
• 第5章 超声振动多线切割实验研究54-84
• 5.1 实验研究的前期准备54-55
• 5.1.1 多线锯模拟实验装置进给系统调试54-55
• 5.1.2 多线锯模拟实验装置绕线系统调试55
• 5.2 超声波作用下振动台的振型实验研究55-66
• 5.2.1 实验设备及实验参数55-57
• 5.2.2 激光位移传感器测试实验57-60
• 5.2.3 位移测试实验结果分析60-66
• 5.3 超声振动作用下切割线的振型实验研究66-75
• 5.3.1 实验方案设计66-67
• 5.3.2 实验材料设备及实验参数67-69
• 5.3.3 切割线振动状况实验研究69-71
• 5.3.4 切割线带浆作用实验研究71-75
• 5.4 超声波作用下的切割实验研究75-82
• 5.4.1 实验方案设计75-76
• 5.4.2 实验材料设备及实验参数76-82
• 5.5 本章小结82-84
• 第6章 结论与展望84-86
• 6.1 结论84-85
• 6.2 展望85-86
• 参考文献86-88
• 致谢88-90
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果90

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 蒋瑜;马春翔;李涛;;硅材线切割温度场的有限元仿真分析[J];组合机床与自动化加工技术;2010年03期

  本文关键词：面向多线锯超声振动台研制及其超声加工机理研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：477920