金刚石飞切硅片微槽表面创成机理研究
发布时间：2020-12-16 02:13
单晶硅材料由于具有光学性能好、机械强度高及化学性质稳定等优点,使其成为重要的集成器件衬底材料和红外光学材料,而被广泛地应用于高性能电子集成器件及微光学传感器等MEMS领域。然而,单晶硅是一种难加工的硬脆材料,目前主要的加工方式为光刻等电化学腐蚀加工,但此类方法存在着效率低、污染重等诸多不易解决的缺点。而随着机床和刀具技术的发展,使该类硬脆材料的机械精密加工成为了研究热点。其中金刚石飞切加工技术在加工线性槽类等复杂微结构方面有巨大优势,能在普通材料上直接加工出具有微米级形面精度和纳米级表面粗糙度的微结构表面质量。金刚石飞切加工技术作为一种轨迹灵活的高速加工方法,引起了众多国内外研究者的关注和研究。本文根据金刚石飞切加工技术加工原理及特点,将其应用到了单晶硅的线性微槽加工中。以研究在金刚石飞切下单晶硅微槽表面形成机理为目的,从侧重于脆塑转变规律的材料去除机理、切削力、表面粗糙度及微槽形状精度等多个方面展开探索研究。主要研究内容如下:1.分析了在金刚石飞切加工中,飞刀的运动轨迹特点,搭建了可用于单晶硅微型槽加工的金刚石飞切实验平台,并对其关键部件——飞刀盘进行优化设计,仿真得到其在高转速下的...
【文章来源】：河南理工大学河南省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题来源
1.2 课题研究背景及意义
1.3 金刚石飞切加工的研究现状
1.3.1 金刚石飞切加工技术国外研究现状
1.3.2 金刚石飞切加工技术国内研究现状
1.4 单晶硅加工的研究现状
1.4.1 单晶硅加工的国外研究现状
1.4.2 单晶硅加工的国内研究现状
1.5 本文研究内容
2 金刚石飞切加工原理及加工装置研究
2.1 引言
2.2 金刚石飞切加工原理
2.2.1 金刚石飞切加工原理及特点
2.2.2 金刚石飞切的加工方式
2.2.3 金刚石飞切的运动学分析
2.3 金刚石飞切加工装置的建立
2.3.1 金刚石飞切加工系统
2.3.2 加工设备及金刚石刀具
2.3.3 飞刀盘的设计计算及仿真
2.4 本章小结
3 金刚石飞切下单晶硅材料去除机理理论及实验研究
3.1 引言
3.2 单晶硅材料去除机理
3.2.1 单晶硅材料脆性去除模式判据
3.2.2 最小切削深度apmin
3.2.3 临界切削厚度hc
3.2.4 瞬时切削深度api及未变形切屑厚度h模型的建立
3.3 单晶硅片的金刚石飞切加工实验设计
3.3.1 工件材料的选择
3.3.2 加工方案的设计
3.3.3 加工效果的检测
3.4 金刚石飞切下加工参数对单晶硅的脆-塑转变影响规律
3.4.1 切削深度ap对单晶硅脆塑转变影响
3.4.2 进给量f对单晶硅脆塑转变影响规律
3.4.3 主轴转速n对单晶硅脆塑转变影响规律
3.4.4 加工方式对单晶硅脆塑转变影响规律
3.5 本章小结
4 金刚石飞切加工硅片微槽切削力的研究
4.1 引言
4.2 金刚石飞切下单晶硅切削力模型的建立
4.2.1 晶内断裂与晶间断裂
4.2.2 瞬时单位切削截面积ds的分析
4.2.3 瞬时切削力与平均切削力
4.3 单晶硅飞切实验及讨论
4.3.1 实验条件及方案
4.3.2 实验结果统计
4.3.3 实验结果分析讨论
4.4 本章小结
5 金刚石飞切下加工参数对硅片微槽结构质量影响研究
5.1 引言
5.2 金刚石飞切微槽结构质量的理论分析
5.2.1 金刚石飞切表面粗糙度理论分析
5.2.2 金刚石飞切微槽形状精度理论分析及衡量方法
5.3 金刚石飞切单晶硅片加工结果检测
5.3.1 单晶硅微槽表面粗糙度的检测
5.3.2 单晶硅微槽形状精度的检测
5.4 实验结果分析及表面粗糙度预测模型
5.4.1 各主要加工参数对表面粗糙度影响
5.4.2 各主要加工参数对微槽形状精度的影响
5.4.3 单晶硅在金刚石飞切下微槽粗糙度预测模型及分析
5.5 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
作者简介
学位论文数据集
本文编号：2919329
【文章来源】：河南理工大学河南省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题来源
1.2 课题研究背景及意义
1.3 金刚石飞切加工的研究现状
1.3.1 金刚石飞切加工技术国外研究现状
1.3.2 金刚石飞切加工技术国内研究现状
1.4 单晶硅加工的研究现状
1.4.1 单晶硅加工的国外研究现状
1.4.2 单晶硅加工的国内研究现状
1.5 本文研究内容
2 金刚石飞切加工原理及加工装置研究
2.1 引言
2.2 金刚石飞切加工原理
2.2.1 金刚石飞切加工原理及特点
2.2.2 金刚石飞切的加工方式
2.2.3 金刚石飞切的运动学分析
2.3 金刚石飞切加工装置的建立
2.3.1 金刚石飞切加工系统
2.3.2 加工设备及金刚石刀具
2.3.3 飞刀盘的设计计算及仿真
2.4 本章小结
3 金刚石飞切下单晶硅材料去除机理理论及实验研究
3.1 引言
3.2 单晶硅材料去除机理
3.2.1 单晶硅材料脆性去除模式判据
3.2.2 最小切削深度apmin
3.2.3 临界切削厚度hc
3.2.4 瞬时切削深度api及未变形切屑厚度h模型的建立
3.3 单晶硅片的金刚石飞切加工实验设计
3.3.1 工件材料的选择
3.3.2 加工方案的设计
3.3.3 加工效果的检测
3.4 金刚石飞切下加工参数对单晶硅的脆-塑转变影响规律
3.4.1 切削深度ap对单晶硅脆塑转变影响
3.4.2 进给量f对单晶硅脆塑转变影响规律
3.4.3 主轴转速n对单晶硅脆塑转变影响规律
3.4.4 加工方式对单晶硅脆塑转变影响规律
3.5 本章小结
4 金刚石飞切加工硅片微槽切削力的研究
4.1 引言
4.2 金刚石飞切下单晶硅切削力模型的建立
4.2.1 晶内断裂与晶间断裂
4.2.2 瞬时单位切削截面积ds的分析
4.2.3 瞬时切削力与平均切削力
4.3 单晶硅飞切实验及讨论
4.3.1 实验条件及方案
4.3.2 实验结果统计
4.3.3 实验结果分析讨论
4.4 本章小结
5 金刚石飞切下加工参数对硅片微槽结构质量影响研究
5.1 引言
5.2 金刚石飞切微槽结构质量的理论分析
5.2.1 金刚石飞切表面粗糙度理论分析
5.2.2 金刚石飞切微槽形状精度理论分析及衡量方法
5.3 金刚石飞切单晶硅片加工结果检测
5.3.1 单晶硅微槽表面粗糙度的检测
5.3.2 单晶硅微槽形状精度的检测
5.4 实验结果分析及表面粗糙度预测模型
5.4.1 各主要加工参数对表面粗糙度影响
5.4.2 各主要加工参数对微槽形状精度的影响
5.4.3 单晶硅在金刚石飞切下微槽粗糙度预测模型及分析
5.5 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
作者简介
学位论文数据集
本文编号：2919329
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