半固着磨具“陷阱”效应的颗粒流模拟

利用PFC软件建立了半固着磨具颗粒流模型,磨具中结合剂对磨粒的粘结作用由平行连接行为描述。模型参数通过半固着磨具试样的压缩比实验获得。考虑单颗大颗粒的"陷阱"效应,以量纲一的大颗粒陷入磨具的深度及对工件的法向载荷为指标,对半固着磨具的"陷阱"效应进行了仿真。讨论了磨具结合强度、加工载荷、大颗粒尺寸对"陷阱"效应的影响,发现磨具结合强度低、加工载荷大和大颗粒尺寸小将有利于"陷阱"效应的发挥。

半固着磨具“陷阱”效应影响因素分析

以抛光后无表面损伤的单晶硅片为试件,以表面粗糙度Ra为指标,对半固着磨具的"陷阱"效应进行试验分析,讨论大颗粒浓度及尺寸、磨具硬度、加工载荷、磨具转速对"陷阱"效应的影响。研究结果表明:对一定尺寸的大颗粒,当大颗粒数量不超过临界值时,大颗粒可全部陷入,"陷阱"效应发挥;当大颗粒尺寸较大、磨具硬度较高、加工载荷较大时,不利于"陷阱"效应发挥。

半固着磨具在非晶态Ni-Pd-P合金薄膜铜片衬底精密研磨中的应用

非晶态Ni-Pd-P合金薄膜具有非常好的热传导性和耐磨性,因而被广泛用作防护镀层。铜片由于其良好的导电性能被选为生长非晶态Ni-Pd-P合金薄膜的衬底材料。主要研究半固着磨具精密研磨非晶态Ni-Pd-P合金薄膜铜片衬底,以铜片衬底的表面粗糙度和材料去除率为评价指标,探讨了研磨过程中不同的工艺参数对铜片表面粗糙度和材料去除率的影响。结果表明:用800#SiC半固着磨具对铜片衬底进行研磨加工,10min后铜片表面粗糙度Ra可由0.553μm减小到0.28μm,同时表面无深划痕。加工后的铜片再经金刚石研磨膏抛光可快速获得满足Ni-Pd-P合金薄膜生长用的铜片衬底表面。

陶瓷CBN研磨盘用于喷油器中间体的高效研磨技术

将微粉级(10~20μm粒径)CBN磨料与陶瓷结合剂混合烧结,制成陶瓷CBN丸片。将丸片粘在金属基体上制成固结磨料陶瓷CBN研磨盘。以喷油器中间体为加工对象,在双面高速研磨机上进行高速研磨。结果表明:在保证加工表面质量的前提下(R a0.03~0.05μm),材料去除率可达15~25μm/min,其研磨效率约为相同加工条件下传统游离磨料加工的10倍,工序成品合格率99%以上,与进口同类产品相比较,加工成本降低65%以上。

大颗粒形状对半固着磨粒磨具“陷阱”效应影响的离散元仿真

本文基于离散元的方法研究了不同顶角的大颗粒对半固着磨粒磨具"陷阱效应"的影响,在研究的过程中应用了PFC2D离散元软件,分别模拟了90°、120°和150°顶角的大颗粒,采集到大颗粒压入半固着磨粒磨具时受到的法向作用力和竖直位移之间的曲线图。由于半固着磨粒磨具内部布满了空隙,使得大颗粒能比较容易的陷入磨具中,减少了大颗粒对工件表面的损伤。通过以上大颗粒离散元模拟可知,半固着磨粒磨具"陷阱"效应持续的时间和大颗粒顶角大小成反比关系,即大颗粒的顶角越小,磨具"陷阱"效应持续时间越长,所以大颗粒的顶角大小是影响半固着磨粒磨具"陷阱"效应发挥的重要因素。

砂结比对固结磨盘加工钽酸锂的影响

目的提升钽酸锂晶圆的加工效率和表面质量。方法采用8000#金刚石和树脂结合剂热压制成金刚石丸片,并拼接成固结磨盘,研磨钽酸锂。针对丸片配方的砂结比展开研究,设置3组砂结比变量11∶9、7∶3、17∶3,对应磨粒的质量分数分别为55%、70%、85%。通过单个磨粒晶胞模型计算磨粒裸露比,即单位面积内磨粒裸露数与总磨粒数的比值(Ng/N)。分析不同砂结比下磨粒与结合剂的分布状态变化,以及对加工钽酸锂晶圆表面粗糙度和材料去除率的影响规律。结果3组磨粒质量分数55%、70%、85%制作的金刚石丸片,其磨粒裸露比分别为1.79%、2.26%、2.47%,加工后对应的晶圆表面粗糙度分别为4.558、1.634、2.999 nm。磨粒质量分数为85%的丸片材料去除率最高,70%次之,55%最低。研究发现,磨具表面磨粒裸露比随磨粒质量比的增加而增加,当加工表面裸露颗粒越多时,其加工效率越高,材料去除速率越大。过低的磨粒质量比使得裸露磨粒少,晶圆表面材料去除不均匀,表面出现冗起,表面质量差;过高的磨粒质量比又使得树脂对磨粒的陷阱效应削弱,加工后晶圆表面易产生明显划痕。结论提高金刚石固结丸片砂结比,能有效地改善丸片表面的磨粒裸露比,实现钽酸锂高表面质量和高材料去除率的晶圆加工,但过高的砂结比极易导致表面划痕的产生。

蜂窝状结构半固结磨料研磨盘的制备及应用

针对传统半固结研磨盘由于盘面较软使得加工衬底面形精度难以保证的问题,提出一种蜂窝状结构的半固结磨料研磨盘的设计与制备方法。该研磨盘采用环氧树脂蜂窝结构作为支撑"骨架",减小研磨盘的变形,以保证研磨衬底的面形精度,同时采用含有金刚石磨粒的凝胶体作为半固结研磨介质实现对衬底的研磨加工,获得了较好的衬底表面质量。基于该原理制备了一套新型研磨盘,并用于蓝宝石衬底的双面研磨加工。试验结果表明,研磨后衬底表面粗糙度较小,表面划痕和裂纹少,能够获得较好的表面质量;相应地,研磨后蓝宝石衬底的面形精度不仅没有变差,反而得到很大的改善,研磨后衬底的翘曲度、弯曲度和总厚度偏差均大幅减小。另外,研磨效率也相对较高,材料去除率可达0.3～0.4μm/min。试验结果证明了该新型结构研磨盘不仅可以获得较好的表面质量和较高的研磨效率,同时还可提高衬底的面形精度,可用于面形精度要求较高的薄片衬底零件的精密研磨加工。

电梯轿壁研磨用半固着磨具的特性参数研究

电梯轿厢内壁不锈钢的镜面加工一直是个难题,而本文的半固着磨具能很好的解决以上问题,为了合理评价半固着磨具特性及进一步了解半固着磨具的研磨过程,并用以指导磨具制造,本文选择半固着磨具的主要特性参数:磨具的硬度、压缩比、回弹率、抗剪强度等作为研究对象。研究磨具特性参数对研究该磨具对工件的研磨规律、优化磨具制造配方等具有重要的意义。试验之前选择5种不同浓度的胶粘剂制造了相应的半固着磨具。研究结果表明,随着磨具胶粘剂浓度的增加,磨具硬度,抗剪强度和回弹率增加,而压缩比减少。

紫外光固化固结磨料研磨盘研磨铜片的研究

采用UV固化工艺,将粒径为15μm左右的白刚玉（氧化铝）磨料固结于光固化树脂中,通过添加NaC l来制造气孔,制备固结磨料研磨盘（FALP）。选取工件的材料去除率（MRR）和表而粗糙度Ra来评价研磨的加工性能。对比研究了在相同粒径磨粒下的游离磨料研磨、不同气孔率的固结磨料研磨多种方法对铜片的加工性能。实验结果表明：固结磨料研磨铜片的去除速率是游离磨料加工的5~7倍,而经前者研磨的铜片表面粗糙度Ra值为0.083μm,大于后者的0.039μm。含添加物的固结磨料研磨盘所加工的铜片的表面粗糙度Ra值较未添加的相对较好。

基于PFC3D的半固着磨具剪切实验数值模拟分析

在以往有关半固着磨具模型试验和二维数值模拟的研究基础上,利用离散单元法中的三维颗粒流方法(PFC3D)建立半固着磨具三维颗粒流模型。以半固着磨具压缩比实验和虚拟压缩比试验曲线吻合作为PFC微观特性参数选取准则。通过半固着磨具虚拟剪切实验,得到各级平行连接切向刚度下剪应力与水平剪切位移关系和抗剪强度,进一步验证半固着磨具三维颗粒流模型建立的合理性。

石英晶片加工现状与发展

介绍了石英晶片加工现状、存在的主要问题,影响石英晶片加工的因素以及发展趋势。对于石英晶体精密加工而言,为了解决划痕、裂纹等表面损伤和提高研磨效率这一矛盾,提出利用半固着磨具加工石英晶片的新型抛光技术,有效地避免硬质大颗粒造成的表面损伤,提高整体加工效率。

金刚石覆镍量对固着磨料研磨蓝宝石性能的影响

金刚石磨粒表面镀镍可以增强其与树脂的结合力。通过化学镀的方法在金刚石磨粒表面镀覆一层不同包覆率的Ni-P合金层,并制成了固结磨料研磨垫。采用CP-4型CMP抛光和测试系统,分别对蓝宝石进行粗研和精研加工,探索不同覆镍量对固着磨料研磨蓝宝石性能的影响。结果表明:金刚石磨粒表面镀镍可以改变其微观形貌:在实验范围内,随着金刚石包覆率的增加,摩擦因数、材料去除率和表面粗糙度呈现先增大后减小的趋势,其中粗研在包覆率为50%、精研在包覆率30%达到峰值;声发射信号呈现先减小后增大的趋势,其中粗研在包覆率50%、精研在包覆率30%达到谷值;粗研过程对包覆率的要求高于精研过程。