蓝宝石衬底片抛光温度场分析与工艺参数优化的研究
发布时间：2022-08-07 23:15
蓝宝石是一种氧化铝的单晶,具有优良的光学、物理和化学性能,广泛应用于LED衬底片、激光系统、军事窗口和智能手机屏幕等场合,其加工质量和精度直接影响器件的性能,特别是抛光过程的温度场会影响抛光液活性、磨粒团聚和抛光垫纤维特性等,对抛光质量及生产效率产生影响。本文针对蓝宝石抛光温度场以及工艺参数优化展开研究,具有理论意义和工程实际应用价值。本文在分析国内外相关文献资料的基础上,建立了蓝宝石衬底片化学机械抛光温度场有限元模型,并进行了计算机仿真,探讨了工艺参数对抛光温度场的影响;研制了蓝宝石衬底片抛光温度无线实时测量系统,进行了抛光温度场实验,结果表明与仿真结果基本吻合,验证了仿真模型的正确性,通过调节冰机温度,获得了抛光温度与抛光质量的关系,初步确定了合理的抛光温度,为后续工艺参数优化做好准备;针对实际生产工况,以材料去除率和表面粗糙度为评价指标,设计了单因素和正交实验,对蓝宝石衬底片抛光工艺参数进行了优化,得到了优化工艺参数,通过了实验验证,应用于实际生产。本文主要研究内容如下:第一章介绍蓝宝石优良的性能和广泛的应用以及蓝宝石衬底片抛光加工原理,然后从抛光温度模拟方法、抛光温度测量方法以...
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究背景
1.1.1 蓝宝石材料应用
1.1.2 化学机械抛光设备工作原理
1.2 抛光区域温度场对抛光加工的影响
1.3 国内外研究现状
1.3.1 抛光温度的研究现状
1.3.2 抛光工艺参数优化实验研究现状
1.4 研究目的与技术路线
1.4.1 研究目的
1.4.2 技术路线
1.5 本论文主要内容及章节安排
第2章 蓝宝石衬底片抛光温度场仿真研究
2.1 抛光过程中的热作用分析
2.2 有限元建模基础
2.2.1 热传导的基本方式
2.2.2 热传导的微分方程
2.3 蓝宝石衬底温度场基本假设
2.4 有限元模型的建立
2.4.1 几何模型
2.4.2 材料属性
2.4.3 边界条件
2.5 温度场计算结果与分析
2.5.1 抛光压力对抛光区域温度的影响
2.5.2 抛光转速对抛光区域温度的影响
2.5.3 冰机温度对抛光区域温度的影响
2.6 本章小结
第3章 蓝宝石衬底片抛光温度测量系统设计
3.1 测温方法和信号传输方案的确定
3.1.1 测温方法的选择
3.1.2 测温对象和测量方法的确定
3.1.3 信号传输方案的确定
3.2 蓝宝石衬底片抛光区域温度测量系统设计
3.2.1 测量系统软硬件组成
3.2.2 测量系统硬件的连接与安装
3.2.3 测量系统整体方案
3.3 系统误差分析及减小误差的方法
3.3.1 温度测量系统误差分析
3.3.2 温度测量系统误差减小的方法
3.4 抛光温度实验
3.4.1 实验结果与仿真结果比较
3.4.2 抛光温度场对抛光质量影响的初步探索实验
3.5 本章小结
第4章 蓝宝石衬底片抛光工艺参数优化研究
4.1 单因素参数实验研究
4.1.1 实验设备与材料
4.1.2 抛光压力对材料去除率和表面粗糙度的影响
4.1.3 抛光转速对材料去除率和表面粗糙度的影响
4.1.4 pH对材料去除率和表面粗糙度的影响
4.2 工艺参数优化实验
4.2.1 正交实验设计
4.2.2 实验方案与结果
4.2.3 极差分析
4.2.4 综合分析
4.3 优化工艺组合实验验证
4.4 全局平整度分析
4.5 本章小结
第5章 总结与展望
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]多孔介质燃烧温度场测温方法综述[J]. 叶靖,侯根富,戴贵龙,张慈枝. 煤气与热力. 2018(04)
[2]蓝宝石衬底材料的研究及应用进展[J]. 考政晓,叶大千,于璇,张保国. 人工晶体学报. 2018(01)
[3]几种接触式测温方法的比较[J]. 王学水,张冉冉. 电子世界. 2017(23)
[4]基于ANSYS的热嘴传热模拟分析及模具设计[J]. 邹丽梅,林权. 现代塑料加工应用. 2017(05)
[5]单晶蓝宝石衬底晶片的化学机械抛光工艺研究[J]. 余青,刘德福,陈涛. 表面技术. 2017(03)
[6]基于ANSYS的热熔胶温度场分析[J]. 郑童举,包建东,朱建晓,郭建松,周伟. 国外电子测量技术. 2017(01)
[7]304不锈钢化学机械抛光工艺参数研究[J]. 李庆,陈绍坤,彭亚男,秦洪权,付素芳,苏建修. 金刚石与磨料磨具工程. 2016(05)
[8]用于蓝宝石光盘的数字化数据存储[J]. 付明磊,徐武超,乐孜纯,伊凡·高博夫,德米特罗·曼科. 光学精密工程. 2016(10)
[9]热电偶测温采集精度的影响因素及优化方法[J]. 曾小信,邱立运. 自动化与仪表. 2016(09)
[10]不同裂隙对煤层热流耦合现象的影响[J]. 杨伟,王赫宇,张树光. 中国安全生产科学技术. 2016(08)
博士论文
[1]纳米图案化技术的研究与应用[D]. 郭旭.南京大学 2015
[2]硅片化学机械抛光加工区域中抛光液动压和温度研究[D]. 刘敬远.大连理工大学 2009
硕士论文
[1]冰粒型固结磨具抛光锗单晶片的基础研究[D]. 王勇.南京航空航天大学 2017
[2]氮化镓外延生长表层温度在线监测方法研究及实现[D]. 陈磊.电子科技大学 2016
[3]基于声表面波的非接触无线温度测量系统研究[D]. 许睿.浙江大学 2016
[4]圆光栅玻璃超精密研磨机及研抛工艺研究[D]. 黎清健.广东工业大学 2013
[5]LED节能台灯系统设计研究[D]. 时阳.南京工业大学 2013
[6]多模光纤和蓝宝石光纤高温测量技术的应用研究[D]. 高淼.武汉理工大学 2010
[7]蓝宝石高效超精密磨削技术及损伤检测研究[D]. 孟庆平.大连理工大学 2009
[8]Hot Disk法导热系数测定仪的开发[D]. 赵世迁.天津大学 2009
[9]电气设备智能无线测温预警系统的研究与实践[D]. 林建钦.浙江大学 2009
[10]抛光垫表面构造和组织对CMP影响效果的研究[D]. 刘波.大连理工大学 2006
本文编号：3671220
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究背景
1.1.1 蓝宝石材料应用
1.1.2 化学机械抛光设备工作原理
1.2 抛光区域温度场对抛光加工的影响
1.3 国内外研究现状
1.3.1 抛光温度的研究现状
1.3.2 抛光工艺参数优化实验研究现状
1.4 研究目的与技术路线
1.4.1 研究目的
1.4.2 技术路线
1.5 本论文主要内容及章节安排
第2章 蓝宝石衬底片抛光温度场仿真研究
2.1 抛光过程中的热作用分析
2.2 有限元建模基础
2.2.1 热传导的基本方式
2.2.2 热传导的微分方程
2.3 蓝宝石衬底温度场基本假设
2.4 有限元模型的建立
2.4.1 几何模型
2.4.2 材料属性
2.4.3 边界条件
2.5 温度场计算结果与分析
2.5.1 抛光压力对抛光区域温度的影响
2.5.2 抛光转速对抛光区域温度的影响
2.5.3 冰机温度对抛光区域温度的影响
2.6 本章小结
第3章 蓝宝石衬底片抛光温度测量系统设计
3.1 测温方法和信号传输方案的确定
3.1.1 测温方法的选择
3.1.2 测温对象和测量方法的确定
3.1.3 信号传输方案的确定
3.2 蓝宝石衬底片抛光区域温度测量系统设计
3.2.1 测量系统软硬件组成
3.2.2 测量系统硬件的连接与安装
3.2.3 测量系统整体方案
3.3 系统误差分析及减小误差的方法
3.3.1 温度测量系统误差分析
3.3.2 温度测量系统误差减小的方法
3.4 抛光温度实验
3.4.1 实验结果与仿真结果比较
3.4.2 抛光温度场对抛光质量影响的初步探索实验
3.5 本章小结
第4章 蓝宝石衬底片抛光工艺参数优化研究
4.1 单因素参数实验研究
4.1.1 实验设备与材料
4.1.2 抛光压力对材料去除率和表面粗糙度的影响
4.1.3 抛光转速对材料去除率和表面粗糙度的影响
4.1.4 pH对材料去除率和表面粗糙度的影响
4.2 工艺参数优化实验
4.2.1 正交实验设计
4.2.2 实验方案与结果
4.2.3 极差分析
4.2.4 综合分析
4.3 优化工艺组合实验验证
4.4 全局平整度分析
4.5 本章小结
第5章 总结与展望
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]多孔介质燃烧温度场测温方法综述[J]. 叶靖,侯根富,戴贵龙,张慈枝. 煤气与热力. 2018(04)
[2]蓝宝石衬底材料的研究及应用进展[J]. 考政晓,叶大千,于璇,张保国. 人工晶体学报. 2018(01)
[3]几种接触式测温方法的比较[J]. 王学水,张冉冉. 电子世界. 2017(23)
[4]基于ANSYS的热嘴传热模拟分析及模具设计[J]. 邹丽梅,林权. 现代塑料加工应用. 2017(05)
[5]单晶蓝宝石衬底晶片的化学机械抛光工艺研究[J]. 余青,刘德福,陈涛. 表面技术. 2017(03)
[6]基于ANSYS的热熔胶温度场分析[J]. 郑童举,包建东,朱建晓,郭建松,周伟. 国外电子测量技术. 2017(01)
[7]304不锈钢化学机械抛光工艺参数研究[J]. 李庆,陈绍坤,彭亚男,秦洪权,付素芳,苏建修. 金刚石与磨料磨具工程. 2016(05)
[8]用于蓝宝石光盘的数字化数据存储[J]. 付明磊,徐武超,乐孜纯,伊凡·高博夫,德米特罗·曼科. 光学精密工程. 2016(10)
[9]热电偶测温采集精度的影响因素及优化方法[J]. 曾小信,邱立运. 自动化与仪表. 2016(09)
[10]不同裂隙对煤层热流耦合现象的影响[J]. 杨伟,王赫宇,张树光. 中国安全生产科学技术. 2016(08)
博士论文
[1]纳米图案化技术的研究与应用[D]. 郭旭.南京大学 2015
[2]硅片化学机械抛光加工区域中抛光液动压和温度研究[D]. 刘敬远.大连理工大学 2009
硕士论文
[1]冰粒型固结磨具抛光锗单晶片的基础研究[D]. 王勇.南京航空航天大学 2017
[2]氮化镓外延生长表层温度在线监测方法研究及实现[D]. 陈磊.电子科技大学 2016
[3]基于声表面波的非接触无线温度测量系统研究[D]. 许睿.浙江大学 2016
[4]圆光栅玻璃超精密研磨机及研抛工艺研究[D]. 黎清健.广东工业大学 2013
[5]LED节能台灯系统设计研究[D]. 时阳.南京工业大学 2013
[6]多模光纤和蓝宝石光纤高温测量技术的应用研究[D]. 高淼.武汉理工大学 2010
[7]蓝宝石高效超精密磨削技术及损伤检测研究[D]. 孟庆平.大连理工大学 2009
[8]Hot Disk法导热系数测定仪的开发[D]. 赵世迁.天津大学 2009
[9]电气设备智能无线测温预警系统的研究与实践[D]. 林建钦.浙江大学 2009
[10]抛光垫表面构造和组织对CMP影响效果的研究[D]. 刘波.大连理工大学 2006
本文编号：3671220
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3671220.html
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