芯片材料表面微纳流道的金刚石滚压成型实验研究

在微流控芯片中,微流体自驱动受限于微纳流道制造技术。因此,提出一种采用分布有锯齿状微尖端的金刚石刀轮滚压硬脆性芯片材料表面的微纳流道加工方法。通过实验研究,分析微纳流道成型机理,且研究工艺参数及材料性质的作用机制,并探究其自驱动微流变性能。结果表明:在一定的切深和气压下,刀轮微尖端处的材料接触面产生应力集中,当达到压痕间裂纹贯通值时,以远大于刀轮滚压速度在材料表面形成纳米流道,当超过材料强度极限时形成微米流道,且深宽比随着最大应力增大而增大。单晶碳化硅、蓝宝石和光学玻璃形成纳米流道的最大应力范围分别为266~750 MPa,256~600 MPa和74~150 MPa,其中,光学玻璃的纳米流道深宽比高达1.1,表面粗糙度低至1 nm。低硬度材料可生成高深宽比的纳米流道,而高断裂韧性的材料表面质量最高。此外,纳米流道能够以高至0.055 mm/s的速度和低至0.001μm^(3)/s的剂量自驱动微流体。

磨PCD刀具用陶瓷结合剂金刚石砂轮的研制

以Li2O-Al2O3-SiO2-B2O3系作为基础玻璃,设计了两种不同化学组成的结合剂(V1和V2)。采用三点弯曲法,考察了两种结合剂试样的抗折强度随烧结温度的变化规律,以及结合剂引入量对含金刚石试样抗折强度的影响;借助XRD衍射分析技术测试了结合剂试样条的物相构成;分别用两种结合剂制作了陶瓷结合剂金刚石砂轮,考察了在不同磨削条件下的磨削效果。实验结果表明:V1结合剂为玻璃质结合剂,V2结合剂为微晶玻璃质结合剂;采用V1结合剂制作的金刚石砂轮比采用V2结合剂制作的金刚石砂轮性能更佳,可用于PCD/PCBN复合片的粗磨加工。

聚晶金刚石刀具的刃磨工艺

介绍了聚晶金刚石 (PCD)刀具的两种常用刃磨方法———放电刃磨和金刚石砂轮机械刃磨的刃磨机理、刃磨设备及研究成果 ,并针对两种刃磨方法的不足提出了今后的研究方向。

金刚石刀轮滚压脆断单晶硅和蓝宝石的实验研究

集成电路芯片快速分割是半导体器件制造的关键工艺。通常采用固定的单点金刚石刀刃划线切断,但其过程会产生不规则裂纹,损害芯片电路。因此,针对单晶硅与蓝宝石两种芯片材料,采用直径为2.5 mm的金刚石刀轮进行滚压脆断加工实验,分析不同加工工艺下的应力分布,探究刀轮几何形状和工艺参数对不同材料的裂纹扩展和滚压脆断质量的影响。结果表明:刀轮刃端处集中的张应力引起微裂纹的产生与扩展,在滚压方向上逐渐形成微切痕,导致最后的脆断,但也会产生横向裂纹,使脆断边缘破碎。在合适的张应力下,边沿破碎低至约1μm,脆断面质量较高。此外,若芯片材料硬度和断裂韧度大,可选择较小的刀轮角度和较大的滚压压力。当单晶硅滚压压力为0.015 MPa,刃端接触处的张应力在100 MPa左右,蓝宝石的滚压压力为0.095 MPa,张应力在350 MPa左右时,滚压脆断后的断面裂纹扩展相对均匀,断面质量最优。最后实验显示,具有微锯齿结构的金刚石刀轮切割集成电路芯片的边沿质量较好。

磨削印刷线路板铣刀时的锯齿现象及其消除

本文针对金刚石砂轮磨削印刷线路板(PCB)铣刀过程中铣刀切削刃产生的锯齿现象进行了分析,研究了砂轮粒度、砂轮转速以及切沟速度对铣刀切削刃锯齿的影响。研究结果表明,随着砂轮粒度的减小,切削刃质量得到提高,砂轮转速和切沟速度对切削刃质量都有影响,其中砂轮粒度对切削刃质量的影响最为重要。

砂轮数控修形在成型铣刀磨齿中的应用

成型铣刀因在中低端制造业对设备性能及轴数要求不高情况下能高效加工异形件,并在高端制造业能保持超高精度一次完成高速成型,故在各类多轴数控设备及可转位刀具广泛应用中占一定比例。本文分析了成型铣刀成型磨齿的关键工序、成型砂轮修形的难点、技巧和应用。

SQ31X型切丝机组合式金刚石安装架的设计及应用

SQ31X型切丝机砂轮修整装置主修件金刚石,在使用过程中发现金刚石利用不充分,还有再利用的价值。因此,通过对转动杆进行改进,可以使被换下废旧金刚石重新再利用延长使用寿命,节约了备件资金。

SQ35系列切丝机砂轮修整装置的改进

为解决SQ35系列切丝机砂轮修整装置中金刚石笔调整时轴向进给误差大、操作步骤繁琐等问题,对砂轮修整装置进行了改进。利用球头柱塞避免金刚石笔在轴向进给时发生周向旋转,并通过在进给螺纹套和金刚石笔上增设弹簧以消除螺纹副间隙,进而减小金刚石笔轴向进给误差;设计旋转支座和可拆卸的定位组件,使更换后的金刚石笔通过简单的定位操作即可恢复初始位置;有限元仿真结果显示改进后装置的强度和共振特性均满足应用要求。以SQ356切梗丝机和SQ351切叶丝机为对象进行测试,结果表明:砂轮修整装置改进后,调整和更换金刚石笔所用平均时间分别减少65.7%和69.4%。该技术可为提高切丝机维护保养效率提供支持。