光学玻璃的高效精密划切工艺研究

利用自主研发的FAD1210高精高效划片机,通过单因素试验法研究了装夹紧固方式、划片刀种类、切割水流量对K9光学玻璃划切性能的影响,且检测其崩边宽度及表面粗糙度来评价划切效果。结果表明:玻璃基板的紧固方式效果较好,UV膜次之,高温硅胶带较差;树脂结合剂划片刀划切玻璃的效果较理想,其崩边宽度较小、表面粗糙度较好,金属刀次之,电镀刀效果较差;切割水流量增大,玻璃崩边宽度和表面粗糙度逐渐减小,当切割水流量大于4.5 L/min时,划切效果趋于稳定。在玻璃基板紧固方式、树脂划片刀和切割水流量4.5 L/min的优化参数下划切K9光学玻璃,划切效果最佳,崩边宽度为5.8 μm,表面粗糙度R_a为10.5 nm。      

电子信息行业用超硬材料切割工具综述

本文重点介绍了超硬材料切割工具在电子信息行业的应用现状,并阐述了电铸结合剂划片刀、金属及树脂结合剂高精度超薄超硬材料切割砂轮的制造工艺、使用性能、基本特点、型号、常用规格、粒度。同时探讨了我国电子信息行业用超硬材料切割工具的发展前景。     

多孔金属结合剂金刚石砂轮节块的抗弯强度研究

为平衡多孔金属结合剂的孔隙率和磨削强度,使用不同质量配比的造孔剂和钎料、不同粒度尺寸和浓度的金刚石磨料制备砂轮节块并测试其抗弯强度。实验结果表明:造孔剂会削弱节块的抗弯强度,而钎料能增加节块的抗弯强度;金刚石磨粒对节块的抗弯强度影响较小,金刚石颗粒越细,节块的抗弯强度越高。根据实际生产要求调节原料配比,可以在满足磨削强度要求的同时保证最佳孔隙率。      

高分子添加剂对磨料水射流切割质量的影响

通过磨料水射流和在磨料水射流中加入不同浓度高分子添加剂切割大理石的对比实验,测量了在不同工况下切缝表面不同位置测点的粗糙度。试验结果表明:在相同工况下,高分子添加剂磨料水射流较磨料水射流能减小切缝表面粗糙度,提高切缝表面质量;不同浓度高分子添加剂磨料射流对切缝表面粗糙度影响不一,存在最优浓度为3×10~(-4);磨料水射流切割中,走刀速度过慢和过快时获得切缝表面最小表面粗糙度的靶距较正常走刀速度大;高分子添加剂磨料射流切割中,不同走刀速度下获得切缝最小表面粗糙度的靶距趋向一致。     

金刚石因素对砂轮切割性能的影响研究

以滤光片切割为例,基于自制金属结合剂砂轮,研究金刚石的粒度尺寸、浓度、强度等因素对砂轮切割性能（速度,崩口和寿命）的影响。结果表明:切割速度随金刚石粒度尺寸增大,呈先增大后减小的趋势,且当金刚石粒度尺寸为7~14 μm时,切割速度达到最大值10 mm/s;用高强度金刚石制备的砂轮具有更高的切割速度。另一方面,提高金刚石粒度尺寸和浓度以及采用高强度金刚石可以在一定程度上提高砂轮寿命。合理的金刚石浓度范围为35%~50%,超过该浓度,切割滤光片时的崩口明显增大。      

金刚石磨具的指标及表征

金刚石磨具的指标包括金钢金刚石种类(磨料)、粒度、硬度、结合剂、浓度及工具的形状和尺寸。金刚石磨具的标志方法举例如下: JR 120 Y1 S75 BW 150×35×32×10×3 磨料粒度硬度结合剂浓度形状尺寸(外径×厚度×孔径)(工作宽度—厚度) 1.磨料指金刚石的种类,有天然金刚石和人造金刚石两大类,分别以JT和JR表示。金刚石比重为3.5,一般称量单位为克拉(1克拉等于0.2克)。 2.粒度为金刚石磨料颗粒尺寸大小的标志。粒度号80,即磨料颗粒尺寸为200～160微     

超精密晶圆减薄砂轮及减薄磨削装备研究进展

在芯片制程的后道阶段,通过超精密晶圆减薄工艺可以有效减小芯片封装体积,导通电阻,改善芯片的热扩散效率,提高其电气性能、力学性能。目前的主流工艺通过超细粒度金刚石砂轮和高稳定性超精密减薄设备对晶圆进行减薄,可实现大尺寸晶圆的高精度、高效率、高稳定性无损伤表面加工。重点综述了目前超精密晶圆减薄砂轮的研究进展,在磨料方面综述了机械磨削用硬磨料和化学机械磨削用软磨料的研究现状,包括泡沫化金刚石、金刚石团聚磨料、表面微刃金刚石的制备方法及磨削性能,同时归纳总结了软磨料砂轮的化学机械磨削机理及材料去除模型。在结合剂研究方面,综述了金属、树脂和陶瓷3种结合剂的优缺点,以及在晶圆减薄砂轮上的应用,重点综述了目前在改善陶瓷结合剂的本征力学强度及与金刚石之间的界面润湿性方面的研究进展。在晶圆减薄超细粒度金刚石砂轮制备方面,由于微纳金刚石的表面能较大,采用传统工艺制备砂轮会导致磨料发生团聚,影响加工质量。在此基础上,总结论述了溶胶–凝胶法、高分子网络凝胶法、电泳沉积法、凝胶注模法、结构化砂轮等新型工艺方法在超细粒度砂轮制备方面的应用研究,同时还综述了目前不同的晶圆减薄工艺及超精密减薄设备的研究进展,并指出未来半导体加工工具及装备的发展方向。     

硅晶圆分层划片工艺试验研究

目的优化硅晶圆划片工艺参数,提高划片质量。方法提出一种硅晶圆分层划片工艺方法,利用自主研发的精密全自动划片机,通过全因素试验,研究了主轴转速、进给速度和切削深度等工艺参数对分层划片与传统单次划片的工艺性能的影响,检测了崩边宽度、相对缝宽、切缝表面粗糙度,通过检测划片过程中主轴电流大小来间接反映切削力的大小。最后对分层划片工艺进行优化试验,得出最佳工艺参数组合。结果随着划片深度的增加,主轴电流增大,进给速度对主轴电流的影响较小,分层划片可以有效减少划片过程产生的切削力,提高划切效果。分层划片试验发现,随主轴转速的增加,相对缝宽增大;随进给速度增大,相对缝宽先减小后增大。进给速度为15 mm/s,转速为10 000 r/min时,相对缝宽最小,为1.048。随着主轴转速的增加,崩边宽度减小;随着进给速度的增大,崩边宽度增大。进给速度为1 mm/s,转速为25 000 r/min时,崩边宽度最小,为5.31μm。结论与传统单次划片方式相比,分层划片工艺能够得到更好的划片效果,可一定程度上降低崩边宽度,减小相对缝宽值,减少微裂纹,提高划切质量。     

我国高速高效精密超硬材料磨具制造技术的新进展

本文介绍了"十一五"期间我国高速高效精密超硬材料磨具制造领域研究开发的汽车发动机曲轴高速高效磨削用cBN砂轮、集成电路(IC)晶圆背面减薄磨削用金刚石系列砂轮、晶圆划片与分割用电镀结合剂高精度超薄金刚石切割砂轮、精密研磨用陶瓷结合剂超硬材料磨盘、高硬度刀片磨边用新型复合结合剂金刚石砂轮等5种新产品。重点描述了在新型结合剂、成型技术、加工技术等方面取得的技术突破以及产品应用效果,并对该领域未来发展趋势做了简要分析。     

树脂金刚石砂轮加工氧化铝陶瓷的磨削工艺试验研究

为改善氧化铝陶瓷的磨削效果,分别使用粒度尺寸125~150 μm和38~45 μm的金刚石制备树脂结合剂砂轮,并进行磨削实验,研究表面粗糙度、材料去除方式和材料去除比例随磨削参数的变化规律,观察并分析氧化铝陶瓷磨削后的表面微观形貌。结果表明:氧化铝陶瓷的表面粗糙度可以达到R_a 0.418 μm,材料去除比例可达到95%;用粒度尺寸38~45 μm的金刚石制备的树脂结合剂砂轮在切深≤ 2 μm,工件移动速度为0.15 m/min加工时,材料由延性域的塑性去除转变为脆性去除。优化后的加工工艺为先以磨料粒度尺寸125~150 μm的树脂金刚石砂轮在切深为4 μm时进行初步加工,再用磨料粒度尺寸38~45 μm的树脂金刚石砂轮进行光磨,可以兼顾高效与精密两方面的要求。      

超声振动辅助研磨单晶碳化硅晶片工艺研究

针对传统研磨方法加工单晶碳化硅晶片存在的材料去除率低、磨料易团聚等问题,本文提出超声振动辅助研磨方法,并探究不同工艺参数（转速、磨料质量分数、抛光压力、磨料粒径）对单晶碳化硅晶片研磨效率和表面质量的影响规律。试验结果和理论分析表明：超声振动有效提高了单晶碳化硅晶片研磨的材料去除率;在研磨盘转速为50 r/min,磨料质量分数为2.5%,压力为0.015 MPa,磨料粒径为0.5μm时超声振动对材料去除率的提升效果最明显,分别提升23.4%,33.8%,72.3%,184.2%。同时,通过对研磨过程中表面粗糙度的追踪检测,能确定不同粒径磨料超声振动辅助研磨的最佳时间。     

An experimental study of flat fixed abrasive grinding of silicon wafers using resin-bonded diamond pellets

The purpose of this paper is to investigate the effect of the diamond grain size, the wheel rotation speed, the table rotation speed, and the applied pressure in the vertical flat grinding on the surface roughness of silicon wafers using Taguchi orthogonal array design. Besides, the pits and resistivity on the wafers were studied as well. The experiment results showed that the diamond grain size and the wheel rotation speed of the vertical flat grinding for the roughness of wafers obtained are the relatively larger significant contribution. When the smaller diamond grit size, the faster wheel rotation speed, the faster table rotation speed, and the smaller applied pressure in the flat grinding are employed, the traces produced by the grains are denser and the chip thickness and the depth of cut were smaller, which cause the silicon wafer to produce the higher degree of the ductile grinding. This will lead the wafer surface to produce the smaller amount and size of the pits, thereby generating the lower surface roughness. In addition, the center site of the wafer obtained is the smaller amount and size of the pits than the outer of the wafer, which produces the better surface roughness and the lower resistivity.     

小直径磨棒磨削加工TiC颗粒增强钢基复合材料GT35

为探究TiC颗粒增强钢基复合材料GT35合理的加工参数和冷却润滑条件,研究其对切削力、表面质量及刀具磨损的影响规律,采用小直径磨棒以侧面磨削方式开展试验。结果表明：干磨削会引起磨棒烧伤,极压磨削油的润滑效果优于水基合成磨削液的;磨棒在极压磨削油润滑下,磨削工件12 min后进入稳定磨损状态,其主要磨损形式为磨粒破碎、磨粒磨耗和磨粒脱落;主轴转速对切削力的影响大于进给速度的,且转速越高,切削力越小;工件表面粗糙度主要与磨棒磨粒出露高度的平整度有关,受加工参数的影响较小。用小直径磨棒磨削加工GT35材料时,应选择极压磨削油润滑,高主轴转速、中速进给的加工方式,以获得良好的刀具寿命、工件加工表面质量及适当的加工效率。     

单颗CBN磨粒高速磨削过程的仿真研究

为研究单颗CBN磨粒高速/超高速磨削的微观机理,以随机形状CBN磨粒为模型,采用Lagrange/Euler流固耦合方法,仿真分析不同工艺参数下的CBN磨粒磨削SHK-9高速钢的过程。结果表明:CBN磨粒（124~150μm）在切削深度a_p 20 μm、30 μm,切削速度120m/s时,切向磨削力达到最大,但在a_p 40 μm切削深度下反而最小。随着CBN磨料粒度尺寸变小,磨削力下降明显,磨粒可以在工件表面形成更为窄密的耕犁沟痕,配合适当的磨削深度有助于提高表面磨削质量。      

悬浮上砂金刚石线锯的锯切性能试验分析

采用不同上砂位置的悬浮上砂电镀金刚石线锯对单晶硅进行锯切试验,记录锯切时间,计算锯切效率,对比不同上砂位置锯丝的锯切性能。用扫描电镜对锯丝上砂及磨损情况进行观测,用表面粗糙度仪对硅片表面粗糙度进行测量。试验结果表明:不同上砂位置的锯丝的磨粒密度相差较大,上砂位置靠近上砂槽体中心的锯丝磨粒密度最大;磨粒密度较大的锯丝的锯切效率较高。磨粒密度为585 颗/mm的锯丝锯切效率为4.949 mm2/min,比磨粒密度为446 颗/mm的锯丝锯切效率(2.158 mm2/min)提高了138%;用磨粒密度不同的锯丝加工出的硅片表面质量差别不大;锯丝的磨损及损伤形式主要是磨粒的磨损、磨粒的脱落及锯丝镀层的磨损与损伤。      

GCr15钢平面磨削力仿真分析与实验研究

目的 对不同磨削工艺参数下的平面磨削力进行预测,对磨削机理进行研究,进而控制磨削加工质量。方法 考虑CBN砂轮表面磨粒形状的多样性、姿态的多样性和空间分布的随机性,建立CBN砂轮模型,对GCr15材料模型进行有限元砂轮磨削仿真。同时使用CBN砂轮,采用不同的工件进给速度对GCr15进行单因素平面磨削实验,使用三坐标测力仪测量不同磨削参数下的磨削力。结果 建立的仿真砂轮模型的表面形貌与真实砂轮接近,仿真砂轮上的磨粒出刃高度均服从正态分布,与实际砂轮一致。对比随机多面体磨粒模型和真实CBN磨粒照片,两者形貌相似。磨削力实验和仿真结果表明,工件进给速度由3 m/min增大到18 m/min时,磨削力逐渐增大,仿真所得法向磨削力最大误差远小于切向磨削力。结论 实验结果与仿真结果具有一致性,证明了砂轮磨削有限元仿真模型可用于磨削力预测。因为仿真中无法考虑实际砂轮尺寸和砂轮表面结合剂对磨削的影响,结果具有一定误差,仿真的准确性有待进一步提高。研究结果为使用有限元方法研究磨削机理和控制磨削加工质量提供了思路。     

蓝宝石衬底CMP中氧化硅磨粒粒度分布对抛光液体系性能影响研究

目的 化学机械抛光(CMP)包含化学腐蚀和机械磨削两方面,抛光液pH、磨粒粒径和浓度等因素均会不同程度地影响其化学腐蚀和机械磨削能力,从而影响抛光效果。方法 采用30~150 nm连续粒径磨粒抛光液、120 nm均一粒径磨粒抛光液、50 nm和120 nm配制而成的混合粒径磨粒抛光液,分别对蓝宝石衬底晶圆进行循环CMP实验,研究CMP过程中抛光液体系的变化。结果 连续粒径磨粒抛光液中磨粒大规模团聚,满足高材料去除率的抛光时间仅有4 h,抛光后的晶圆表面粗糙度为0.665 nm;均一粒径磨粒抛光液中磨粒稳定,无团聚现象,抛光9 h内材料去除率较连续粒径磨粒抛光液高94.7%,能至少维持高材料去除率18 h,抛光后的晶圆表面粗糙度为0.204 nm;混合粒径磨粒抛光液初始状态下磨粒稳定性较高,抛光9 h内材料去除率较连续粒径磨粒抛光液高114.8%,之后磨粒出现小规模团聚现象,后9 h材料去除率仅为均一粒径磨粒抛光液的59.6%,18 h内材料去除率仅为均一粒径磨粒抛光液的87.7%,但抛光后的晶圆表面粗糙度为0.151 nm。结论 一定时间内追求较高的材料去除率和较好的晶圆表面粗糙度选用混合粒径磨粒抛光液,但需要长时间CMP使用均一粒径磨粒抛光液更适合,因此,在工业生产中需要根据生产要求配合使用混合粒径磨粒抛光液和均一粒径磨粒抛光液。     

金属/金刚石复合磨料在树脂磨具中的应用

为改善砂轮磨削钢轨的性能,通过热压烧结再固化的方法制备超硬复合磨料树脂磨具试验样条,考察不同种类的复合磨料对样条抗弯强度、抗冲击强度及磨具磨耗比的影响,并用电镜观察磨削后磨具及钢轨对磨件的形貌,表征磨削表面质量.结果显示:超硬磨料与金属结合剂造粒后,抗弯强度、抗冲击强度、磨耗比均得到明显提高,最大分别提高50％、近2倍...