單晶硅材料由于具有光學(xué)性能好、機(jī)械強(qiáng)度高及化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),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(lèi)方法存在著效率低、污染重等諸多不易解決的缺點(diǎn)。而隨著機(jī)床和刀具技術(shù)的發(fā)展,使該類(lèi)硬脆材料的機(jī)械精密加工成為了研究熱點(diǎn)。其中金剛石飛切加工技術(shù)在加工線性槽類(lèi)等復(fù)雜微結(jié)構(gòu)方面有巨大優(yōu)勢(shì),能在普通材料上直接加工出具有微米級(jí)形面精度和納米級(jí)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(guó)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(diǎn),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(jī)理為目的,從側(cè)重于脆塑轉(zhuǎn)變規(guī)律的材料去除機(jī)理、切削力、表面粗糙度及微槽形狀精度等多個(gè)方面展開(kāi)探索研究。主要研究?jī)?nèi)容如下:1.分析了在金剛石飛切加工中,飛刀的運(yùn)動(dòng)軌跡特點(diǎn),搭建了可用于單晶硅微型槽加工的金剛石飛切實(shí)驗(yàn)平臺(tái),并對(duì)其關(guān)鍵部件——飛刀盤(pán)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),仿真得到其在高轉(zhuǎn)速下的... 

【文章來(lái)源】：河南理工大學(xué)河南省

【文章頁(yè)數(shù)】：82 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題來(lái)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(guó)外研究現(xiàn)狀
        1.3.2 金剛石飛切加工技術(shù)國(guó)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(guó)外研究現(xiàn)狀
        1.4.2 單晶硅加工的國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.5 本文研究?jī)?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(diǎn)
        2.2.2 金剛石飛切的加工方式
        2.2.3 金剛石飛切的運(yùn)動(dòng)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(pán)的設(shè)計(jì)計(jì)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(jī)理理論及實(shí)驗(yàn)研究
    3.1 引言
    3.2 單晶硅材料去除機(jī)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(shí)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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
        3.3.1 工件材料的選擇
        3.3.2 加工方案的設(shè)計(jì)
        3.3.3 加工效果的檢測(cè)
    3.4 金剛石飛切下加工參數(shù)對(duì)單晶硅的脆-塑轉(zhuǎn)變影響規(guī)律
        3.4.1 切削深度ap對(duì)單晶硅脆塑轉(zhuǎn)變影響
        3.4.2 進(jìn)給量f對(duì)單晶硅脆塑轉(zhuǎn)變影響規(guī)律
        3.4.3 主軸轉(zhuǎn)速n對(duì)單晶硅脆塑轉(zhuǎn)變影響規(guī)律
        3.4.4 加工方式對(duì)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(shí)單位切削截面積ds的分析
        4.2.3 瞬時(shí)切削力與平均切削力
    4.3 單晶硅飛切實(shí)驗(yàn)及討論
        4.3.1 實(shí)驗(yàn)條件及方案
        4.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)
        4.3.3 實(shí)驗(yàn)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(duì)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(cè)
        5.3.1 單晶硅微槽表面粗糙度的檢測(cè)
        5.3.2 單晶硅微槽形狀精度的檢測(cè)
    5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及表面粗糙度預(yù)測(cè)模型
        5.4.1 各主要加工參數(shù)對(duì)表面粗糙度影響
        5.4.2 各主要加工參數(shù)對(duì)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(cè)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(xiàn)
作者簡(jiǎn)介
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集



本文編號(hào)：2919329