硅片的超声流体喷射抛光实验研究

基于兆赫级压电振子驱动提出,一种新的流体喷射抛光方法,利用Z4120台式钻床搭建了流体喷射超声抛光实验装置,以2吋硅片为喷射抛光对象,通过实验验证了该抛光方法对硅片的精密化学机械抛光的实际效果。实验结果表明,在相同的实验工况下,硅片与喷射流的相对转速越高,抛光的效果越好。硅片转速相比抛光时间对硅片表面的粗糙度影响效果更明显。该抛光方法因无须借助抛光垫的接触作用,能使硅片在精密抛光过程中,避免抛光工具对硅片表面的损伤。     

一种振子移动式直线压电电机设计

压电电机是一种新型微电机,依靠振动和摩擦驱动,工作不需磁场也不产生磁场,在医疗、空天等领域有着特殊用途。提出一种振子移动式直线压电电机结构,以高强度夹心换能器作为振子基体,利用一阶纵振作为工作模态,容易实现且可产生较大的驱动力。采用振子移动式结构可以节省电机的工作空间,有利于空天领域的应用。     

硅片边缘超声振动抛光实验装置的研究

研制一种新型硅片边缘超声振动抛光装置,利用抛光振子超声振动所产生的能量对硅片边缘倒角斜面进行抛光加工,以达到提高硅片边缘表面质量的目的。抛光振子的工作面与硅片一侧的整个倒角斜面完全接触,并且能够实现不同工艺条件下的抛光实验。实验装置由抛光振子、振子的固定装夹装置、硅片的定位安装装置以及抛光压力和抛光液供给系统组成。抛光振子由超声电机的振子改造而成,根据硅片尺寸及硅片边缘倒角斜面的角度确定抛光振子工作面的角度,利用ANSYS软件对振子进行有限元分析,并对加工后振子进行了实际测试。该实验装置能够实现硅片与抛光振子之间无宏观相对转动的实验,又能对抛光时间、抛光转速、抛光压力,抛光液流量等工艺参数进行控制,进而研究不同参数对抛光实验的影响。     

一种新型高频振动压电输送振子的研究

对用于高频振动物料输送装置的压电振子进行了研究,分析了压电输送振子结构参数对输送性能的影响。结果表明:随着轴向尺寸和输送面倾角的增加,振动频率呈递减变化;输送截面尺寸越大,振动频率越大,横向变形越大。为输送装置的设计奠定了基础。     

圆形压电振子的理论分析与应用研究

为了研究圆形压电振子的振动与输出性能,对圆形压电振子进行了理论分析与应用研究.首先对圆形压电振子的组成及工作机理进行了阐述;然后对圆形压电振子进行了弹性振动分析,推导出压电振子弹性振动挠度表达式,得到影响压电振子弹性位移的影响因素;最后将圆形压电振子作为气体隔膜泵的驱动力源进行实验测试.结果表明,圆形压电振子用在气体隔膜泵上能实现较好的驱动,系统输出流量高、驱动压力大.验证了用这种圆形压电振子实现微小型系统驱动是可行、有效的.     

用于振动输送的一种压电环形振子

基于环形振子面内弯曲振动模态,提出将行波直线超声电机的长环型振子用于小块体物料的振动输送技术,研制出一种具有宽输送面的不对称压电输送振子,并对该振子进行了振动测试和实物输送实验研究。     

用于超声电火花复合加工的压电振子优化设计与实验

提出一种用于超声电火花复合加工的压电振子,并对该振子进行研究.使用有限元分析方法对该压电振子进行计算,通过对压电振子的结构参数动态优化,使其具有合适的纵振模态和频率、驱动端具有较大振幅、陶瓷片和安装盘位于合适位置,从而满足超声电火花复合加工要求.最后进行压电振子动态特性实验,分析结果与实验结果基本符合.     

纵弯超声电机压电振子的动力学数值模拟

利用压电陶瓷的本构方程和弹性动力学方程建立了压电驱动问题机电耦合场的有限元模型,基于有限元程序自动生成平台FEPG,通过编写元件化程序,得到此类结构的有限元计算程序.对纵弯超声电机压电振子的动力学特性进行了分析,结果表明该程序可以用于压电驱动类结构的的动力学数值计算.     

一种新型超声振动输送装置的研究

利用压电驱动原理,针对小块体物料的精密输送,设计了一种新型超声振动物料输送装置,并制作了原理样机。对装置输送性能进行了实验研究,结果表明：输送装置对表面光滑、质量大的物料输送效果好。当物料质量为72g,超声物料输送装置的输送速率可达60.45mm/s,装置的输送速率可通过改变工作电压或频率在一定范围内进行调整,以满足实际输送需求。     

一种新型压电输送振子实验数值分析

针对现有物料输送装置体积大、噪声大等问题,研制了一种用于高频精密输送装置的新型压电振子,分析了压电振子输送机理,并对输送振子进行了实验测试,结果表明,输送面振幅分布比较均匀;驱动电压与振幅呈线性变化;当驱动电压为120 V,谐振频率为34.773 k Hz时,输送面振幅达到最大,输送性能最佳。     

充液对压电振子超声振动频率的影响研究

振子在不同边界条件下模态将有较大的变化,利用ANSYS有限元模拟,对空心振子充液前后进行了对比模拟,并进行了振子的实际测试实验,探究了充液对空心振子超声振动模态频率的影响。有限元模拟分析及振子实际测试表明,空心振子在充液后,同阶振动频率将会降低,并且频率降低的幅度随着所充液体密度的增大而增大;对空心振子纵弯模态频率在充液前后的不同变化情况进行了研究与比较,对比发现,充液条件对于弯曲模态频率的影响大于对拉伸模态的影响;充液压电振子的幅频特性曲线呈非线性,软特性。为超声压电振子的模态频率微调提供了理论与实验依据。     

化学机械抛光中抛光垫表面沟槽的研究

抛光垫表面沟槽是决定抛光垫性能的重要因素之一.介绍了抛光垫表面沟槽的形状、尺寸和倾斜角度等因素对抛光过程的影响规律,认为负螺旋对数型沟槽抛光垫的性能最佳,沟槽的深度和宽度会影响加工区域抛光液的平均驻留时间、混和效率及成分,沟槽的倾斜角度也会影响抛光效率,-20°倾斜角抛光垫的抛光效率最高.     

不锈钢CMP抛光液的研制

简单介绍了不锈钢材料表面的几种加工工艺的优缺点,介绍了化学机械抛光(CMP)工艺的机理。介绍了抛光液的各成分及其作用机理,同时列举了一些常用的药品种类。针对不锈钢材料,通过理论分析或者实验对比,合理选择各个成分的药品种类,确定了二氧化硅、柠檬酸、过氧化氢、烷基酚聚氧乙烯醚和苯并三氮唑作为抛光液的主要成分。通过正交实验的方法确定了每个成分的最佳含量。最后采用优化后的CMP抛光液进行不锈钢的CMP实验,并对比不锈钢抛光前后表面质量验证抛光液的有效性。     

化学机械抛光过程中护环对硅片表面接触压强分布和宏观轮廓的影响

为了获得单晶硅片化学机械抛光过程中护环对接触压强分布的影响规律,根据有护环化学机械抛光实际出发,建立了抛光过程的接触力学模型和边界条件,利用有限元的方法对有护环抛光接触状态接触压强分布进行了计算和分析,并利用抛光实验对计算获得结果进行了验证;获得了硅片与抛光垫间的接触表面压强分布形态,以及护环几何参数对压强分布的影响规律;结果表明护环抛光接触压强的分布也存在不均匀性,而且在硅片外径邻域内接触压强最大,这些也能导致被加工硅片产生平面度误差和塌边,选择合理地护环几何参量和负载比,可以改善接触压强场分布的均匀性。     

Investigation of Chemical/Mechanical Polishing of Niobium

A chemical/mechanical method for polishing flat niobium sheets to a mirror finish was developed. Various polishing slurries with different open circuit potentials and pH values were considered. All slurries fell within the niobate region of the Pourbaix diagrams, indicating that slurries are in a thermodynamically stable region. Oxidation characteristics of the niobium in the various slurries were determined by XPS and confirmed previously published work that niobium forms various layers of stable niobium oxides roughly 4.5–4.7 nm in thickness on the surface. A multi-step polishing method that relies on mechanical abrasion of the surface proved to be effective, and particles of different hardness and size were explored. Niobium wafers with initial peak-to-valley (PV) surface roughness of 3 to 7 μm were polished. The multi-step process utilized a slurry containing 1 μm diameter alumina particles to polish this initial roughness down to a submicrometer level. The final polish was provided by a slurry containing smaller particles. The oxide slurry with 70 to 100 nm silica particles gave the best mirror finished surface, with PV = 235 nm, Ra = 32 nm, and RMS = 39 nm. While polishing caused some disorder in the niobium metal, using the oxide slurry gave results closer to those obtained by buffered chemical polish (BCP), which exhibits the highest degree of atomic order based on XPS studies. A polishing process starting with mechanical abrasion, followed by a two-step mechanical polish, is successful for obtaining smooth niobium surfaces on flat wafers.     

Preparation of silane modified SiO2 abrasive particles and their Chemical Mechanical Polishing (CMP) performances

Surface modified SiO₂ particles in an aqueous environment with γ-aminopropyl triethoxysilane (APTS)/methyl trimethoxysilane (MTMOS) are introduced as abrasive in the slurry. The modified silica particles are characterized by Particle Size/Zeta Potential Analysis, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Thermal Gravimetric Analysis (TGA) and Differential Scanning Calorimetry (DSC). In addition, the enhancement of polishing rate owning to the modified silicon particles in silicon wafer Chemical Mechanical Polishing (CMP) is observed.     

杆式超声电机频率一致性设计关键问题研究

首先介绍了杆式多自由度超声电机及其工作原理,在此基础上,为提高该种电机其整机动力学输出性能,根据电机振子设计要求,用有限元方法建立了其结构动力学模型并确定了振子结构形式以及压电陶瓷片在杆式超声电机振子中的最佳安放位置;其次基于螺栓联接非线性系统,考虑摩擦、接触等非线性因素对杆式超声电机精确有限元建模。据此设计、制造了杆式超声电机原理样机,实验验证表明很好地满足了电机频率一致性设计。     

轻便高频可控震源的设计与实验

轻便高频可控震源（ＰＨＶ）是一种用于工程探测和浅层地震勘探的非爆炸性震源,其工作原理来源于Ｃｈｉｒｐ雷达技术,它的主要任务是向地下发射参数得严格控制的Ｃｈｉｒｐ信号。ＰＨＶ由３部分组成：测控单元、振动单元、数据采集与处理单元。其 测控单元是ＰＨＶ的核心。文中从系统设计出发,重点讨论了测控单元的软硬件设计与实现。ＰＨＶ在唐山地区的实验结果证明它能够稳定、有效的工作,而且优于其它非爆炸性震源。     

不锈钢电解—机械复合抛光新工艺的研究

在电解加工和机械研磨的基础上，把电解阳极溶解与合成纤维无纺布上所粘结磨料的研磨有机地结合起来，试验了一种新的不锈钢电解机械复合抛光法，并总结了较合理的工艺参数，不锈钢表面的短时间的抛光加工后，表面光洁度可接近镜面。