蓝宝石加工用图案化凝胶研磨盘的设计制备及加工机理研究
发布时间：2021-05-22 00:16
蓝宝石（α-Al2O3）因其优异的物理化学特性,已成为LED芯片的主要衬底材料。蓝宝石衬底的表面质量与LED器件外延层品质息息相关,对LED器件性能具有决定性影响。因此,实现蓝宝石衬底高效、精密加工对提高LED芯片品质,推动LED产业发展具有重要意义。然而,蓝宝石因硬度高、脆性大并且化学性能稳定的特点使其成为典型的难加工材料。在蓝宝石衬底平坦化加工过程中,现有游离磨料研磨存在效率低、污染大、成本高的问题,而固结磨料研磨则存在磨粒磨损快、易产生划痕的问题,半固结磨料研磨虽结合前两者的优点,但由于研磨盘的柔性使得蓝宝石衬底的面形精度难以控制。本文针对现有蓝宝石衬底研磨工具所存在的问题,提出以树脂材料为主体结构支撑,以含金刚石磨粒的软质凝胶为研磨体的新型研磨工具的制备思路。围绕该思路,论文的主要工作及结论如下:（1）论文从运动学角度入手,通过分析偏心式单面研磨过程中的磨粒与工件的相对运动关系,建立磨粒运动轨迹模型,并提出磨粒轨迹均匀性的评价方法。并基于磨粒运动轨迹模型分析影响磨粒轨迹均匀性的主要因素及影响规律。磨块的图案、尺寸、排布方式以及磨块在磨...
【文章来源】：华侨大学福建省
【文章页数】：126 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 引言
1.1 研究背景及意义
1.2 蓝宝石的材料特性
1.2.1 蓝宝石的原子结构
1.2.2 蓝宝石的物理特性
1.2.3 蓝宝石的化学特性
1.3 蓝宝石衬底精密加工技术研究现状
1.3.1 蓝宝石衬底的工艺流程
1.3.2 国内外的研究动态
1.4 存在问题、研究思路和主要研究内容
1.4.1 存在问题
1.4.2 论文的研究思路
1.4.3 论文的主要研究内容
第2章 研磨盘设计、制备和实验条件
2.1 图案化金刚石凝胶研磨盘的整体结构
2.2 材料弹性模量的测定
2.2.1 树脂弹性模量的测定
2.2.2 凝胶研磨球弹性模量的测定
2.3 研磨盘设计及制备
2.3.1 研磨盘设计及制备方案
2.3.2 研磨盘制备及修整
2.4 蓝宝石衬底加工质量检测方案
2.4.1 材料去除量的测量与材料去除率的计算
2.4.2 衬底表面粗糙度的测量
2.4.3 衬底面形精度的测量
2.4.4 研磨盘和衬底表面观测
2.5 本章小结
第3章 研磨盘磨粒的轨迹均匀性研究
3.1 磨粒在工件表面的运动轨迹分析
3.2 磨粒轨迹均匀性评价与影响因素分析
3.2.1 磨粒轨迹均匀性评价方法
3.2.2 影响磨粒轨迹均匀性因素分析
3.3 图案化研磨盘的设计
3.4 研磨参数对磨粒轨迹均匀性的理论分析及实验验证
3.4.1 研磨参数对磨粒轨迹均匀性影响的理论分析
3.4.2 研磨参数对磨粒轨迹均匀性影响的实验验证
3.5 排布方案对磨粒轨迹均匀性影响的仿真分析
3.5.1 环形排布方案的仿真结果分析
3.5.2 网格排布方案的仿真结果分析
3.6 本章小结
第4章 图案化研磨盘受力分析
4.1 凝胶研磨体占比与研磨盘受力变形的关系分析
4.1.1 研磨盘受力计算与分析
4.1.2 研磨盘整体受力变形仿真分析
4.2 研磨盘单元受力及仿真分析
4.2.1 研磨盘单元受力分析
4.2.2 研磨盘单元受力仿真分析
4.3 本章小结
第5章 图案化金刚石凝胶研磨盘研磨效果及加工机理
5.1 研磨盘单面研磨实验
5.1.1 实验方案
5.1.2 加工表面随时间变化
5.1.3 不同压力下加工表面变化
5.1.4 研磨盘的表面形貌变化
5.2 研磨盘双面研磨实验
5.2.1 实验方案
5.2.2 衬底材料去除率的变化
5.2.3 衬底表面粗糙度的变化
5.2.4 衬底面形精度的变化
5.2.5 衬底表面形貌的变化
5.3 研磨机理分析与讨论
5.4 本章小结
第6章 单颗磨粒与工件相互作用过程分析
6.1 单颗磨粒与工件相互作用过程的理论分析
6.2 SPH方法简介
6.3 本构模型和参数的确定与验证
6.3.1 材料的本构方程
6.3.2 本构参数确定
6.3.3 凝胶研磨体模型本构参数的验证
6.4 典型单颗磨粒与工件作用仿真
6.4.1 仿真模型及边界条件
6.4.2 仿真结果与分析
6.5 不同几何形状磨粒与工件作用仿真
6.5.1 金刚石磨粒形状分析
6.5.2 仿真模型与边界条件
6.5.3 仿真结果与分析
6.6 本章小结
第7章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
致谢
个人简历、在校期间发表的学术论文与研究成果
本文编号：3200620
【文章来源】：华侨大学福建省
【文章页数】：126 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 引言
1.1 研究背景及意义
1.2 蓝宝石的材料特性
1.2.1 蓝宝石的原子结构
1.2.2 蓝宝石的物理特性
1.2.3 蓝宝石的化学特性
1.3 蓝宝石衬底精密加工技术研究现状
1.3.1 蓝宝石衬底的工艺流程
1.3.2 国内外的研究动态
1.4 存在问题、研究思路和主要研究内容
1.4.1 存在问题
1.4.2 论文的研究思路
1.4.3 论文的主要研究内容
第2章 研磨盘设计、制备和实验条件
2.1 图案化金刚石凝胶研磨盘的整体结构
2.2 材料弹性模量的测定
2.2.1 树脂弹性模量的测定
2.2.2 凝胶研磨球弹性模量的测定
2.3 研磨盘设计及制备
2.3.1 研磨盘设计及制备方案
2.3.2 研磨盘制备及修整
2.4 蓝宝石衬底加工质量检测方案
2.4.1 材料去除量的测量与材料去除率的计算
2.4.2 衬底表面粗糙度的测量
2.4.3 衬底面形精度的测量
2.4.4 研磨盘和衬底表面观测
2.5 本章小结
第3章 研磨盘磨粒的轨迹均匀性研究
3.1 磨粒在工件表面的运动轨迹分析
3.2 磨粒轨迹均匀性评价与影响因素分析
3.2.1 磨粒轨迹均匀性评价方法
3.2.2 影响磨粒轨迹均匀性因素分析
3.3 图案化研磨盘的设计
3.4 研磨参数对磨粒轨迹均匀性的理论分析及实验验证
3.4.1 研磨参数对磨粒轨迹均匀性影响的理论分析
3.4.2 研磨参数对磨粒轨迹均匀性影响的实验验证
3.5 排布方案对磨粒轨迹均匀性影响的仿真分析
3.5.1 环形排布方案的仿真结果分析
3.5.2 网格排布方案的仿真结果分析
3.6 本章小结
第4章 图案化研磨盘受力分析
4.1 凝胶研磨体占比与研磨盘受力变形的关系分析
4.1.1 研磨盘受力计算与分析
4.1.2 研磨盘整体受力变形仿真分析
4.2 研磨盘单元受力及仿真分析
4.2.1 研磨盘单元受力分析
4.2.2 研磨盘单元受力仿真分析
4.3 本章小结
第5章 图案化金刚石凝胶研磨盘研磨效果及加工机理
5.1 研磨盘单面研磨实验
5.1.1 实验方案
5.1.2 加工表面随时间变化
5.1.3 不同压力下加工表面变化
5.1.4 研磨盘的表面形貌变化
5.2 研磨盘双面研磨实验
5.2.1 实验方案
5.2.2 衬底材料去除率的变化
5.2.3 衬底表面粗糙度的变化
5.2.4 衬底面形精度的变化
5.2.5 衬底表面形貌的变化
5.3 研磨机理分析与讨论
5.4 本章小结
第6章 单颗磨粒与工件相互作用过程分析
6.1 单颗磨粒与工件相互作用过程的理论分析
6.2 SPH方法简介
6.3 本构模型和参数的确定与验证
6.3.1 材料的本构方程
6.3.2 本构参数确定
6.3.3 凝胶研磨体模型本构参数的验证
6.4 典型单颗磨粒与工件作用仿真
6.4.1 仿真模型及边界条件
6.4.2 仿真结果与分析
6.5 不同几何形状磨粒与工件作用仿真
6.5.1 金刚石磨粒形状分析
6.5.2 仿真模型与边界条件
6.5.3 仿真结果与分析
6.6 本章小结
第7章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
致谢
个人简历、在校期间发表的学术论文与研究成果
本文编号：3200620
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