基于磨粒三维轨迹的钽酸锂双面研磨均匀性

为了改善钽酸锂(LiTaO_(3),LT)晶片的材料去除均匀性,提出一种考虑磨粒三维微切削的材料去除均匀性模型。根据钽酸锂晶体脆/塑性去除机理,结合研磨垫表面磨粒的分布特征,运用力平衡方程计算了研磨垫上各磨粒的切入深度与切屑截面积。通过运动学分析推导了双面研磨中磨粒运动轨迹方程,建立了考虑磨粒三维微切削的材料去除均匀性模型,并研究了齿圈与太阳轮转速比m、下研磨盘与太阳轮转速比n对材料去除均匀性的影响。最后,开展了钽酸锂晶片固结磨料双面研磨实验,测量了不同转速比m,n下晶片的总厚度变化,验证了模型。实验结果表明:材料去除均匀性受转速比m,n的影响较大,当转速比m,n分别为0.85,1.3时材料去除均匀性最佳,此时晶片的总厚度变化为0.83μm,实验结果与仿真一致。所建模型对改善钽酸锂晶片双面研磨材料的去除均匀性有一定的指导意义。

石英晶片化学机械抛光工艺优化

为同时优化化学机械抛光(CMP)后石英晶片平面度和表面粗糙度,进行化学机械抛光协调控制实验。分析了抛光时间、抛光转速和抛光压力对石英晶片平面度和表面粗糙度的影响,确定了最佳工艺参数。研究结果表明:石英晶片平面度和表面粗糙度都随抛光时间延长而优化,在150 min时,平面度和表面粗糙度都能达到稳定。抛光时间为150 min、抛光盘转速为50 r/min、抛光压力为53.5 N时,能使晶片同时得到较好的平面度和表面粗糙度,此时平面度为2.03μm,表面粗糙度为0.68 nm。

固结磨料研磨石英晶片材料去除率建模与试验研究

针对固结磨料研磨石英晶片材料去除率难以预测的问题,提出一种基于接触力学和广义回归神经网络(GRNN)的石英晶片材料去除率模型。首先根据脆/塑材料去除机理、磨粒块与晶片微观接触简化形式,采用微积分、力平衡原理等方法,建立了理想情况下的材料去除率模型。然后采用微单元法,进行了三因素四水平正交试验,并通过GRNN分析研磨液流量、研磨液浓度、研磨盘转速与材料去除率修正系数的映射关系,进一步完善了材料去除率模型。最后为验证材料去除率模型,设定研磨盘转速为20 r/min,研磨液浓度为5 wt.%,研磨液流量为36 ml/min,仿真并测量不同研磨压强以及相对速度下,晶片材料去除率预测值与实际值。结果表明:研磨压强和相对速度的增加使晶片材料去除加快,材料去除率模型预测值与实际值变化趋势相同,模型误差为8.57%。材料去除率模型基本满足固结磨料研磨工艺中石英晶片材料去除率预测需求。