石英晶片研磨/抛光加工有限元仿真分析与试验研究

发布时间：2021-09-24 03:57

　　石英晶体是目前世界上用量最大的晶体材料之一,被广泛应用于数字电路、电子计算机、信息通讯、传感器等领域。因石英晶体的表面质量等因素会直接影响到其频率稳定性、温-频特性、功耗等物理性能,为保证其使用性能,须采用有效的加工手段提高其表面质量。石英晶体属于硬脆材料,具有硬度高、耐磨性好、抗腐蚀性高、抗氧化性强等特点,属典型的难加工材料,采用传统的加工手段难以获取高表面质量的平坦化表面。研磨与抛光作为实现平坦化加工的重要手段之一,如何借此来获得高表面质量的石英晶体成为近年来的研究热点。论文在对相关领域国内外发展现状进行综述分析的基础上,提出通过化学机械研磨与抛光（Chemical Mechanical Polishing,CMP）的加工手段对石英晶片表面进行高质量的平坦化加工,试图通过这种加工方法提高石英晶片的表面质量,降低表面粗糙度。论文采用ABAQUS软件仿真分析了石英晶片研抛加工过程中在单颗磨粒作用下的材料的去除过程,通过改变研抛深度、磨粒与石英晶片间摩擦系数、磨粒直径及形状等参数进行分析,研究了上述参数变化对加工后石英晶片表面形貌、材料去除量以及残余应力等的影响。论文结合前述有限元分析,... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 超精密研磨与抛光
        1.2.2 化学机械研磨与抛光
        1.2.3 CMP加工过程材料去除模型
    1.3 本文主要研究内容
第2章 研磨/抛光基础理论与石英晶片研抛加工试验方案
    2.1 研磨与抛光基础理论
        2.1.1 磨粒滑动情况下接触力学模型
        2.1.2 磨粒滚动情况下接触力学模型
    2.2 加工设备
        2.2.1 主要设备
        2.2.2 辅助设备
    2.3 试验材料与耗材
        2.3.1 石英晶片
        2.3.2 研磨和抛光用试剂
        2.3.3 其他试剂和耗材
    2.4 试验方案及流程
        2.4.1 试验方案
        2.4.2 试验流程
        2.4.3 试验过程注意事项
    2.5 本章小结
第3章 石英晶片研磨与抛光加工有限元仿真分析
    3.1 ABAQUS软件介绍
    3.2 石英晶片研抛加工仿真分析方案
    3.3 石英晶片研抛加工仿真分析步骤
        3.3.1 创建（或导入）部件模型
        3.3.2 定义部件材料属性
        3.3.3 装配部件
        3.3.4 设置分析步
        3.3.5 定义载荷和边界条件
        3.3.6 划分网格
        3.3.7 后处理
    3.4 石英晶片研抛加工仿真分析结果
        3.4.1 研抛深度的影响
        3.4.2 磨粒直径的影响
        3.4.3 磨粒与石英晶片间摩擦系数的影响
        3.4.4 磨粒形状的影响
    3.5 本章小结
第4章 石英晶片研磨与抛光加工试验研究
    4.1 工艺参数对石英晶片研磨试验过程的影响
        4.1.1 研磨压力的影响
        4.1.2 研磨转速的影响
        4.1.3 研磨时间的影响
        4.1.4 研磨液磨料颗粒尺寸的影响
    4.2 工艺参数对石英晶片抛光试验过程的影响
        4.2.1 抛光压力的影响
        4.2.2 抛光转速的影响
        4.2.3 抛光时间的影响
        4.2.4 抛光液流量的影响
    4.3 试验方案优化
    4.4 本章小结
第5章 结论与展望
参考文献
作者简介及在学期间所取得的科研成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]铜膜化学机械抛光工艺优化[J]. 李炎,刘玉岭,李洪波,樊世燕,唐继英,闫辰奇,张金.  电镀与精饰. 2014(07)
[2]超薄石英晶片超精密抛光实验的研究[J]. 孙磊,郭伟刚,袁巨龙,邓乾发,冯铭,吕冰海.  机电工程. 2013(09)
[3]化学机械抛光液的发展现状与研究方向[J]. 彭进,夏琳,邹文俊.  表面技术. 2012(04)
[4]磨具弯曲成形法非球面研磨的研磨模型[J]. 尚春民,张东梅,张心明.  光电工程. 2012(05)
[5]化学机械抛光过程抛光液作用的研究进展[J]. 邹微波,魏昕,杨向东,谢小柱,方照蕊.  金刚石与磨料磨具工程. 2012(01)
[6]硬脆材料加工技术的研究[J]. 陈振理.  天津冶金. 2011(05)
[7]石英晶片加工现状与发展[J]. 赵文宏,赵蓉,邓乾发,杨碧波,袁巨龙.  航空精密制造技术. 2011(01)
[8]化学机械抛光中抛光垫材料的研究与展望[J]. 李振,邓乾发,郑晓锋,刘盾,王羽寅,袁巨龙.  新技术新工艺. 2010(12)
[9]离子束作用下的光学表面粗糙度演变研究[J]. 廖文林,戴一帆,周林,陈善勇.  应用光学. 2010(06)
[10]超精密加工领域科学技术发展研究[J]. 袁巨龙,张飞虎,戴一帆,康仁科,杨辉,吕冰海.  机械工程学报. 2010(15)

博士论文
[1]残余应力生成机理及复杂薄壁件加工精度控制方法研究[D]. 江小辉.东华大学 2014
[2]CMP中抛光液膜特性的数值仿真和实验研究[D]. 楼飞燕.浙江工业大学 2009

硕士论文
[1]硬脆材料超声波振动辅助研磨抛光的仿真与试验研究[D]. 韩磊.吉林大学 2015
[2]工艺参数对研磨效果影响的理论分析与试验研究[D]. 崔涛.吉林大学 2014
[3]化学机械抛光用抛光垫修整器的研究[D]. 邱生祥.大连理工大学 2008
[4]化学机械抛光中抛光垫修整技术的研究[D]. 潘名军.大连理工大学 2006
[5]抛光垫特性及其对化学机械抛光效果影响的研究[D]. 吴雪花.大连理工大学 2005
[6]一种高效非球面研抛法的研究[D]. 顾敏芝.浙江大学 2004



本文编号：3407047