硅微槽道的纳秒激光与水射流复合加工工艺基础研究
发布时间：2021-09-22 13:03
随着科学技术的发展,硅作为半导体材料在微电子行业的应用日渐广泛,尤其是硅微结构的需求更是连年增长,同时对硅微结构的加工质量和效率的要求也越来越高。为了实现高质量大深宽比硅微槽道加工,本文提出了纳秒激光与水射流的复合加工方法,充分利用纳秒激光高效的加工特性及水射流冷却、冲刷提高加工质量的特点,进行硅微槽道的高质、高效加工。首先,本文研究了激光与水射流复合加工的光路并在此基础上搭建了光液耦合装置。研究了激光在装置中传播的几何特性,得到了焦距的限制范围以及Z轴方向上的激光焦点与喷嘴上表面自耦合的必要条件。在充分分析稳定水射流特性的基础上设计了多入水口光液耦合装置流道,使用ANSYS的FLUENT模块对耦合装置流道进行了仿真分析,并加工了光液耦合装置进行了试验验证。研究了不同状态的水射流特征,提出了两种直观的稳定水射流的判断依据,并针对此装置改进了耦合调试流程。其次,对硅的纳秒激光与水射流复合加工的材料去除过程进行了研究,通过实际加工形貌验证了硅的去除机制。根据传热学和热弹性力学的相关知识建立了硅的纳秒激光与水射流复合加工的有限元仿真模型并模拟了加工过程,从温度场、应力场、材料的去除规律研究了...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
激光与水射流复合加工原理
图 1-3 硅微通道[6]工中存在加工尺寸的限制，的 DRIE（Deep Reactive Ion E上进行改进的，在结构的不同比结构。Rahiminejad S 等[7]在成功加工出了 4 层硅微结构scope 扫描电子显微镜）图像中的表面质量不佳的问题，提其可行性。但是平面加工工复杂，加工出的微结构尺寸和破结构尺寸和深宽比的限制，
图 1-3 硅微通道[6]的加工中存在加工尺寸的限制，难以硅的 DRIE（Deep Reactive Ion Etch基础上进行改进的，在结构的不同位宽比结构。Rahiminejad S 等[7]在该，成功加工出了 4 层硅微结构。图croscope 扫描电子显微镜）图像，整构中的表面质量不佳的问题，提出证了其可行性。但是平面加工工艺对较复杂，加工出的微结构尺寸和深突破结构尺寸和深宽比的限制，但是
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳秒水导激光加工木材工艺探讨[J]. 姜新波,胡昊,刘九庆,朱晓亮,杨春梅,马岩. 林业科学. 2018(01)
[2]激光微孔加工技术及应用[J]. 杨立军,孔宪俊,王扬,丁烨,张宏志,迟关心. 航空制造技术. 2016(19)
[3]大厚度硅结构高精度干法刻蚀技术研究[J]. 夏春晓,盛洁,杨军,郭中洋. 导航定位与授时. 2015(03)
[4]皮秒激光-化学复合法制备高效减反射晶硅表面微结构研究[J]. 吕晓占,季凌飞,吴燕,林真源,闫胤洲. 中国激光. 2015(04)
[5]基于光强测量毛细超高压水射流集束性的实验研究[J]. 杨敏官,龚辰,王育立,陆金刚. 推进技术. 2014(01)
[6]微水导激光稳定水束光纤的CFD仿真研究[J]. 符永宏,曹佳,董非,杨守军,吴锦泉. 流体机械. 2013(08)
[7]飞秒激光多光束干涉光刻硅表面减反微结构[J]. 贺锋涛,周强,杨文正,龙学文,白晶,程光华. 光子学报. 2013(05)
[8]激光干涉法测量硅高温环境下的线膨胀系数的实验研究[J]. 王建华,范开果,刘志锋,孙建平,张金涛,王哲. 应用光学. 2007(05)
博士论文
[1]硅微结构材料的制备及应用[D]. 苗凤娟.华东师范大学 2010
[2]新型水射流导引激光加工系统光学特性与关键技术研究[D]. 叶瑞芳.厦门大学 2009
[3]水导激光微细加工技术研究[D]. 李灵.哈尔滨工业大学 2008
硕士论文
[1]毫秒激光复合短脉冲电解射流加工技术研究[D]. 息成成.哈尔滨工业大学 2014
[2]激光辐照靶材引起的等离子体热阻塞效应[D]. 王超.北京交通大学 2013
[3]微水射流导引激光精密打孔过程的传热与流动分析[D]. 詹才娟.江苏大学 2009
本文编号：3403804
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
激光与水射流复合加工原理
图 1-3 硅微通道[6]工中存在加工尺寸的限制，的 DRIE（Deep Reactive Ion E上进行改进的，在结构的不同比结构。Rahiminejad S 等[7]在成功加工出了 4 层硅微结构scope 扫描电子显微镜）图像中的表面质量不佳的问题，提其可行性。但是平面加工工复杂，加工出的微结构尺寸和破结构尺寸和深宽比的限制，
图 1-3 硅微通道[6]的加工中存在加工尺寸的限制，难以硅的 DRIE（Deep Reactive Ion Etch基础上进行改进的，在结构的不同位宽比结构。Rahiminejad S 等[7]在该，成功加工出了 4 层硅微结构。图croscope 扫描电子显微镜）图像，整构中的表面质量不佳的问题，提出证了其可行性。但是平面加工工艺对较复杂，加工出的微结构尺寸和深突破结构尺寸和深宽比的限制，但是
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳秒水导激光加工木材工艺探讨[J]. 姜新波,胡昊,刘九庆,朱晓亮,杨春梅,马岩. 林业科学. 2018(01)
[2]激光微孔加工技术及应用[J]. 杨立军,孔宪俊,王扬,丁烨,张宏志,迟关心. 航空制造技术. 2016(19)
[3]大厚度硅结构高精度干法刻蚀技术研究[J]. 夏春晓,盛洁,杨军,郭中洋. 导航定位与授时. 2015(03)
[4]皮秒激光-化学复合法制备高效减反射晶硅表面微结构研究[J]. 吕晓占,季凌飞,吴燕,林真源,闫胤洲. 中国激光. 2015(04)
[5]基于光强测量毛细超高压水射流集束性的实验研究[J]. 杨敏官,龚辰,王育立,陆金刚. 推进技术. 2014(01)
[6]微水导激光稳定水束光纤的CFD仿真研究[J]. 符永宏,曹佳,董非,杨守军,吴锦泉. 流体机械. 2013(08)
[7]飞秒激光多光束干涉光刻硅表面减反微结构[J]. 贺锋涛,周强,杨文正,龙学文,白晶,程光华. 光子学报. 2013(05)
[8]激光干涉法测量硅高温环境下的线膨胀系数的实验研究[J]. 王建华,范开果,刘志锋,孙建平,张金涛,王哲. 应用光学. 2007(05)
博士论文
[1]硅微结构材料的制备及应用[D]. 苗凤娟.华东师范大学 2010
[2]新型水射流导引激光加工系统光学特性与关键技术研究[D]. 叶瑞芳.厦门大学 2009
[3]水导激光微细加工技术研究[D]. 李灵.哈尔滨工业大学 2008
硕士论文
[1]毫秒激光复合短脉冲电解射流加工技术研究[D]. 息成成.哈尔滨工业大学 2014
[2]激光辐照靶材引起的等离子体热阻塞效应[D]. 王超.北京交通大学 2013
[3]微水射流导引激光精密打孔过程的传热与流动分析[D]. 詹才娟.江苏大学 2009
本文编号：3403804
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