固结磨料线锯切割单晶硬脆材料的温度及热变形研究

发布时间：2020-05-18 08:48

【摘要】：蓝宝石、碳化硅等单晶硬脆晶体材料被广泛应用于现代光电信息产业,线锯加工是这些材料从晶棒转变为晶片的第一道工序,对后续的加工工序有着重要的影响作用。目前使用金刚石线锯多线切割已经成为了这类材料的主要加工方法。切割温度是加工过程中的重要参量,与晶片的变形有着密切的联系,但是受到加工环境的限制,现有的检测设备难以准确测量多线锯切过程中的温度场分布。本文首先利用ANSYS软件构建单线切割的温度场模型;实际测量了蓝宝石的热物理属性;并利用测力仪所测量的切向锯切力计算了弧区的热流密度;从而计算出单线切割的理论温度场,分析了冷却液分布和热源密度分布对计算结果的影响。利用红外热像仪测量了单线切割过程中不同切割深度、不同冷却条件下的锯切温度,通过与试验结果的对比,对单线切割的温度场模型进行了验证。以此为基础,构建了多线切割的温度场模型,分析了工艺参数、锯丝磨损、晶片厚度及加工材料对多线切割温度场的影响规律。以所建立的多线切割温度场进一步分析了多线切割中的晶片热应力及热变形,分析了锯丝磨损及加工材料对晶片热应力及热变形的影响规律。通过与实际晶片变形的比较,分析了锯切温度对晶片变形的影响程度。仿真和试验结果表明由于锯缝太小,冷却液难以到达锯切弧区的中心,所以线锯切割过程中,锯切温度的最大值大致位于加工弧区的中央位置。有冷却液时,锯切温度随着切深的增加而升高,但随后达到稳定,但无冷却液条件下,锯切温度随切深线性升高。冷却液对锯切温度有明显的影响,无冷却液时,锯切温度大致升高10℃,但有冷却液时,温升仅约2℃。与试验结果相比,所建立的单线锯切温度场模型的计算误差在5%以内表明所建立的单线锯切温度场仿真模型可靠。多线锯切温度的理论计算表明,随着切割片数的增加,锯切温度值明显上升。晶片厚度的减小,进给速度的增加以及线速度的增加都使得锯切温度值有所提高。锯丝的磨损也会显著提高锯切温度。相同条件下碳化硅的锯切温度低于蓝宝石的锯切温度。根据热变形的仿真模型发现多线切割时,中间晶片的热变形小,而两端晶片的热变形大,所计算出的热变形约为1.54um,远小于实际切割中的晶片变形,这表明锯切温度并不是引起晶片变形的主要原因。本项目的研究结果对硬脆材料的锯切加工应用提供了理论和实际参考价值。
【图文】：

以及接头连接较为困难决了环形线锯切割中的绕线过短的问锯丝的往复运转高速运动，进给台将成高效率的切割[9]。及数量，往复式线锯切割也可分成单同线径的固结磨粒线锯，通过有序的间以一定的速度做往返运动，通过切除材料的目的[10]。单线切割由于其一。结构是一根小直径的金刚石线绕在几间距排列的切割线网，，线之间的空间一定速度进行水平运动，而晶棒不断过切割线进入晶棒的锯缝。多线切割高等优点[11]。目前大直径晶棒的切片如图 1.1 为多线切割的切割示意图。

蓝宝石晶片的形状
【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O786

【参考文献】

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本文编号：2669471