發(fā)布時間：2020-12-16 02:13

　　單晶硅材料由于具有光學(xué)性能好、機械強度高及化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點,使其成為重要的集成器件襯底材料和紅外光學(xué)材料,而被廣泛地應(yīng)用于高性能電子集成器件及微光學(xué)傳感器等MEMS領(lǐng)域。然而,單晶硅是一種難加工的硬脆材料,目前主要的加工方式為光刻等電化學(xué)腐蝕加工,但此類方法存在著效率低、污染重等諸多不易解決的缺點。而隨著機床和刀具技術(shù)的發(fā)展,使該類硬脆材料的機械精密加工成為了研究熱點。其中金剛石飛切加工技術(shù)在加工線性槽類等復(fù)雜微結(jié)構(gòu)方面有巨大優(yōu)勢,能在普通材料上直接加工出具有微米級形面精度和納米級表面粗糙度的微結(jié)構(gòu)表面質(zhì)量。金剛石飛切加工技術(shù)作為一種軌跡靈活的高速加工方法,引起了眾多國內(nèi)外研究者的關(guān)注和研究。本文根據(jù)金剛石飛切加工技術(shù)加工原理及特點,將其應(yīng)用到了單晶硅的線性微槽加工中。以研究在金剛石飛切下單晶硅微槽表面形成機理為目的,從側(cè)重于脆塑轉(zhuǎn)變規(guī)律的材料去除機理、切削力、表面粗糙度及微槽形狀精度等多個方面展開探索研究。主要研究內(nèi)容如下:1.分析了在金剛石飛切加工中,飛刀的運動軌跡特點,搭建了可用于單晶硅微型槽加工的金剛石飛切實驗平臺,并對其關(guān)鍵部件——飛刀盤進行優(yōu)化設(shè)計,仿真得到其在高轉(zhuǎn)速下的... 

【文章來源】：河南理工大學(xué)河南省

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題來源
    1.2 課題研究背景及意義
    1.3 金剛石飛切加工的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 金剛石飛切加工技術(shù)國外研究現(xiàn)狀
        1.3.2 金剛石飛切加工技術(shù)國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.4 單晶硅加工的研究現(xiàn)狀
        1.4.1 單晶硅加工的國外研究現(xiàn)狀
        1.4.2 單晶硅加工的國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.5 本文研究內(nèi)容
2 金剛石飛切加工原理及加工裝置研究
    2.1 引言
    2.2 金剛石飛切加工原理
        2.2.1 金剛石飛切加工原理及特點
        2.2.2 金剛石飛切的加工方式
        2.2.3 金剛石飛切的運動學(xué)分析
    2.3 金剛石飛切加工裝置的建立
        2.3.1 金剛石飛切加工系統(tǒng)
        2.3.2 加工設(shè)備及金剛石刀具
        2.3.3 飛刀盤的設(shè)計計算及仿真
    2.4 本章小結(jié)
3 金剛石飛切下單晶硅材料去除機理理論及實驗研究
    3.1 引言
    3.2 單晶硅材料去除機理
        3.2.1 單晶硅材料脆性去除模式判據(jù)
        3.2.2 最小切削深度apmin
        3.2.3 臨界切削厚度hc
        3.2.4 瞬時切削深度api及未變形切屑厚度h模型的建立
    3.3 單晶硅片的金剛石飛切加工實驗設(shè)計
        3.3.1 工件材料的選擇
        3.3.2 加工方案的設(shè)計
        3.3.3 加工效果的檢測
    3.4 金剛石飛切下加工參數(shù)對單晶硅的脆-塑轉(zhuǎn)變影響規(guī)律
        3.4.1 切削深度ap對單晶硅脆塑轉(zhuǎn)變影響
        3.4.2 進給量f對單晶硅脆塑轉(zhuǎn)變影響規(guī)律
        3.4.3 主軸轉(zhuǎn)速n對單晶硅脆塑轉(zhuǎn)變影響規(guī)律
        3.4.4 加工方式對單晶硅脆塑轉(zhuǎn)變影響規(guī)律
    3.5 本章小結(jié)
4 金剛石飛切加工硅片微槽切削力的研究
    4.1 引言
    4.2 金剛石飛切下單晶硅切削力模型的建立
        4.2.1 晶內(nèi)斷裂與晶間斷裂
        4.2.2 瞬時單位切削截面積ds的分析
        4.2.3 瞬時切削力與平均切削力
    4.3 單晶硅飛切實驗及討論
        4.3.1 實驗條件及方案
        4.3.2 實驗結(jié)果統(tǒng)計
        4.3.3 實驗結(jié)果分析討論
    4.4 本章小結(jié)
5 金剛石飛切下加工參數(shù)對硅片微槽結(jié)構(gòu)質(zhì)量影響研究
    5.1 引言
    5.2 金剛石飛切微槽結(jié)構(gòu)質(zhì)量的理論分析
        5.2.1 金剛石飛切表面粗糙度理論分析
        5.2.2 金剛石飛切微槽形狀精度理論分析及衡量方法
    5.3 金剛石飛切單晶硅片加工結(jié)果檢測
        5.3.1 單晶硅微槽表面粗糙度的檢測
        5.3.2 單晶硅微槽形狀精度的檢測
    5.4 實驗結(jié)果分析及表面粗糙度預(yù)測模型
        5.4.1 各主要加工參數(shù)對表面粗糙度影響
        5.4.2 各主要加工參數(shù)對微槽形狀精度的影響
        5.4.3 單晶硅在金剛石飛切下微槽粗糙度預(yù)測模型及分析
    5.5 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻
作者簡介
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集



本文編號：2919329