超细金刚石超精磨磨具的制备研究
发布时间：2021-06-13 00:21
集成电路（IC）产业的快速发展要求超精磨磨具磨削硅片后,硅片达到纳米级表面粗糙度。超精磨磨具的制备是磨削加工硅片的前提。当前国产的金刚石超精磨磨具组织结构较差,气孔率低,从而导致磨削后硅片表面粗糙度过大等问题。本文分别利用控温发泡法以及凝胶注模结合发泡法制备出不同的金刚石超精磨磨具。通过对陶瓷结合剂配方的调整,利用控温发泡法制备出了气孔率大于78%且闭气孔率占气孔率的90%左右,气孔组织结构良好的金刚石超精磨磨具。通过对工艺参数的优选,利用凝胶注模结合发泡法制备出了显气孔率在70%左右,气孔组织结构完整的金刚石超精磨磨具。控温发泡法制备金刚石超精磨磨具中,首先从粒度方面考察了金刚石的热稳定性;然后挑选出综合性能优异的低温结合剂配方;再研究了金刚石粒度、浓度以及烧结制度对磨具气孔组织结构的影响,同时利用扫描电镜等仪器对磨具的气孔组织进行表征分析。然后通过抗折强度、气孔率等对磨具试样进行表征与分析。实验结果表明;LR5结合剂烧结温度最低,烧结温度范围为520±10℃,在烧结温度范围内抗折强度为47.669.7 MPa;进行控温发泡烧结时,LR5结合剂试样的气孔率最高,...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
陶瓷结合剂磨具结构示意图
第2章实验方法与研究内容19表征结合剂本身的机械性能，也可以考察金刚石与结合剂之间结合的情况。由于实验有误差，样品通过三次测量取平均值作为试样的抗折强度。本实验用DZS-Ⅱ型组装式材料表面与界面试验机测试试样的极限应力，通过三点抗折原理进行测定，如图2-1所示。测试前将试样用砂纸打磨成规整形状，跨距调整为16mm，将试样平整放于支点中央，设置载荷的加载速度0.5mm/min，试样断裂后测量横截断口的宽和高，利用公式（2-2）计算试样的抗折强度。σ=3PL2b2（2-2）式中σ——抗折强度（MPa）；P——断裂载荷（N）；L——支点跨距（mm）；b——试样断口宽度（mm）；h——试样断口高度（mm）。图2-1三点弯曲试样图2.3.3显气孔率显气孔率又称开口气孔率，是指试样中开口气孔的体积与样品总体积的百分比。气孔是磨具的重要组成部分。首先将待测样品放入干燥箱中烘干，使用精密电子天平称其干重M1；将试样放入显气孔率容重测试仪（DXR）中，抽真空10min，然后在真空条件下，打开阀门注入蒸馏水，确保蒸馏水淹没试样，并且试样没有漂浮，浸泡10min，取出试样，拭去表面浮水，称量样品湿重M2；最后将试样放入精密电子天平底部的吊篮中，样品全部侵入水中，称量样品浮重M3。
第3章发泡法金刚石超精磨磨具研究23的热稳定性较差，需要降低陶瓷结合剂的烧结温度，在烧结过程，使金刚石稳定存在于试样中。图3-1金刚石微粉DSC-TG曲线图3.1.2金刚石磨料粒径分布及其分析砂轮中金刚石在磨削材料时起主要作用，金刚石的粒径大孝表面形貌以及金刚石在磨具中的分散情况对磨具的磨削性能有很大差别。通过不同种方法制作出的金刚石品质也不同，金刚石性能差异显著，因此需要选出性能优异且适用于超精密磨削砂轮的金刚石微粉。表3-1不同粒径的金刚石微粉代号标准标注粒径实际粒径（m）晶型符合标准名称D01BM0.2/10.09~1.13多晶JB/T7990-2012金刚石微粉D02BM1/20.61~2.62多晶JB/T7990-2012金刚石微粉D05BM3/72.16~7.84多晶JB/T7990-2012金刚石微粉D10BM8/125.66~16.64多晶JB/T7990-2012金刚石微粉D20BM16/249.32~28.66多晶JB/T7990-2012金刚石微粉按标准分类，金刚石磨料主要包括两种。金刚石粒径小于40m的被称为金刚
【参考文献】：
期刊论文
[1]半导体硅晶片超精密加工研究[J]. 于颖. 内燃机与配件. 2018(12)
[2]YAG多孔陶瓷的烧结工艺优化及性能研究[J]. 李金石,陈梅花,杨颜,何龙,娄鑫鹏,陈茂林,宋杰光,陈林,徐明晗. 陶瓷学报. 2017(05)
[3]多孔陶瓷材料的制备与应用进展[J]. 张文毓. 陶瓷. 2017(11)
[4]泡沫陶瓷制备工艺研究进展[J]. 徐勇,邹国荣. 耐火材料. 2017(05)
[5]凝胶注模制备多孔陶瓷的研究进展[J]. 贺辉,张颖,张军战,张海昇. 硅酸盐通报. 2017(06)
[6]注凝成型技术的研究与进展[J]. 周书助,姜佳庚,汤郡,田智豪,李行. 硬质合金. 2017(03)
[7]多孔陶瓷的制备方法及其应用[J]. 李进,邓哲哲,涂晓诗,陈艳林. 陶瓷学报. 2017(02)
[8]多孔陶瓷的制备[J]. 龙海仁. 陶瓷. 2016(05)
[9]凝胶注模成型和机械发泡工艺制备多孔硅酸锆陶瓷的显微结构和抗压性能[J]. 孙怡,刘常华,周国红,彭翔,刘娟,王士维. 机械工程材料. 2015(02)
[10]中大口径轴对称光学非球面超精密磨削数控机床的研制[J]. 聂凤明,李占国. 制造业自动化. 2014(18)
博士论文
[1]纳米级超精密磨削IC硅片的金刚石砂轮材料研究[D]. 李克华.上海大学 2016
[2]硅片超精密磨削减薄工艺基础研究[D]. 高尚.大连理工大学 2013
[3]单晶硅材料超精密磨削机理研究[D]. 陈卓.广东工业大学 2013
[4]陶瓷结合剂金刚石砂轮的制备及磨削性能研究[D]. 刘小磐.湖南大学 2012
[5]硅片延性域磨削机理研究[D]. 霍凤伟.大连理工大学 2006
硕士论文
[1]纳米金刚石超精磨磨具的成型工艺及组织调控[D]. 王玮德.燕山大学 2019
[2]空心球二次发泡制备轻质、低导热多孔陶瓷的研究[D]. 李慧.大连交通大学 2014
[3]硅片超精密磨削用金刚石砂轮的制备及磨削性能研究[D]. 叶恒.广东工业大学 2011
[4]单晶硅片的超精密加工技术研究[D]. 吴明明.浙江工业大学 2005
本文编号：3226602
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
陶瓷结合剂磨具结构示意图
第2章实验方法与研究内容19表征结合剂本身的机械性能，也可以考察金刚石与结合剂之间结合的情况。由于实验有误差，样品通过三次测量取平均值作为试样的抗折强度。本实验用DZS-Ⅱ型组装式材料表面与界面试验机测试试样的极限应力，通过三点抗折原理进行测定，如图2-1所示。测试前将试样用砂纸打磨成规整形状，跨距调整为16mm，将试样平整放于支点中央，设置载荷的加载速度0.5mm/min，试样断裂后测量横截断口的宽和高，利用公式（2-2）计算试样的抗折强度。σ=3PL2b2（2-2）式中σ——抗折强度（MPa）；P——断裂载荷（N）；L——支点跨距（mm）；b——试样断口宽度（mm）；h——试样断口高度（mm）。图2-1三点弯曲试样图2.3.3显气孔率显气孔率又称开口气孔率，是指试样中开口气孔的体积与样品总体积的百分比。气孔是磨具的重要组成部分。首先将待测样品放入干燥箱中烘干，使用精密电子天平称其干重M1；将试样放入显气孔率容重测试仪（DXR）中，抽真空10min，然后在真空条件下，打开阀门注入蒸馏水，确保蒸馏水淹没试样，并且试样没有漂浮，浸泡10min，取出试样，拭去表面浮水，称量样品湿重M2；最后将试样放入精密电子天平底部的吊篮中，样品全部侵入水中，称量样品浮重M3。
第3章发泡法金刚石超精磨磨具研究23的热稳定性较差，需要降低陶瓷结合剂的烧结温度，在烧结过程，使金刚石稳定存在于试样中。图3-1金刚石微粉DSC-TG曲线图3.1.2金刚石磨料粒径分布及其分析砂轮中金刚石在磨削材料时起主要作用，金刚石的粒径大孝表面形貌以及金刚石在磨具中的分散情况对磨具的磨削性能有很大差别。通过不同种方法制作出的金刚石品质也不同，金刚石性能差异显著，因此需要选出性能优异且适用于超精密磨削砂轮的金刚石微粉。表3-1不同粒径的金刚石微粉代号标准标注粒径实际粒径（m）晶型符合标准名称D01BM0.2/10.09~1.13多晶JB/T7990-2012金刚石微粉D02BM1/20.61~2.62多晶JB/T7990-2012金刚石微粉D05BM3/72.16~7.84多晶JB/T7990-2012金刚石微粉D10BM8/125.66~16.64多晶JB/T7990-2012金刚石微粉D20BM16/249.32~28.66多晶JB/T7990-2012金刚石微粉按标准分类，金刚石磨料主要包括两种。金刚石粒径小于40m的被称为金刚
【参考文献】：
期刊论文
[1]半导体硅晶片超精密加工研究[J]. 于颖. 内燃机与配件. 2018(12)
[2]YAG多孔陶瓷的烧结工艺优化及性能研究[J]. 李金石,陈梅花,杨颜,何龙,娄鑫鹏,陈茂林,宋杰光,陈林,徐明晗. 陶瓷学报. 2017(05)
[3]多孔陶瓷材料的制备与应用进展[J]. 张文毓. 陶瓷. 2017(11)
[4]泡沫陶瓷制备工艺研究进展[J]. 徐勇,邹国荣. 耐火材料. 2017(05)
[5]凝胶注模制备多孔陶瓷的研究进展[J]. 贺辉,张颖,张军战,张海昇. 硅酸盐通报. 2017(06)
[6]注凝成型技术的研究与进展[J]. 周书助,姜佳庚,汤郡,田智豪,李行. 硬质合金. 2017(03)
[7]多孔陶瓷的制备方法及其应用[J]. 李进,邓哲哲,涂晓诗,陈艳林. 陶瓷学报. 2017(02)
[8]多孔陶瓷的制备[J]. 龙海仁. 陶瓷. 2016(05)
[9]凝胶注模成型和机械发泡工艺制备多孔硅酸锆陶瓷的显微结构和抗压性能[J]. 孙怡,刘常华,周国红,彭翔,刘娟,王士维. 机械工程材料. 2015(02)
[10]中大口径轴对称光学非球面超精密磨削数控机床的研制[J]. 聂凤明,李占国. 制造业自动化. 2014(18)
博士论文
[1]纳米级超精密磨削IC硅片的金刚石砂轮材料研究[D]. 李克华.上海大学 2016
[2]硅片超精密磨削减薄工艺基础研究[D]. 高尚.大连理工大学 2013
[3]单晶硅材料超精密磨削机理研究[D]. 陈卓.广东工业大学 2013
[4]陶瓷结合剂金刚石砂轮的制备及磨削性能研究[D]. 刘小磐.湖南大学 2012
[5]硅片延性域磨削机理研究[D]. 霍凤伟.大连理工大学 2006
硕士论文
[1]纳米金刚石超精磨磨具的成型工艺及组织调控[D]. 王玮德.燕山大学 2019
[2]空心球二次发泡制备轻质、低导热多孔陶瓷的研究[D]. 李慧.大连交通大学 2014
[3]硅片超精密磨削用金刚石砂轮的制备及磨削性能研究[D]. 叶恒.广东工业大学 2011
[4]单晶硅片的超精密加工技术研究[D]. 吴明明.浙江工业大学 2005
本文编号：3226602
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