單晶硅電火花銑削電極損耗特性研究.pdf

1、半導(dǎo)體材料因具有對光、熱、電、磁等外界因素變化十分敏感而獨特的電學(xué)性質(zhì)，已成為尖端科學(xué)技術(shù)中應(yīng)用最為活躍的先進材料之一，在許多場合下需要在單晶硅上加工出多種復(fù)雜形狀的小槽、型腔，這對傳統(tǒng)加工方法而言是十分困難的。電火花銑削由于與材料硬度、強度無關(guān)，十分適合加工半導(dǎo)體，但加工過程中電極損耗會直接影響加工精度，使得其在生產(chǎn)中的應(yīng)用受到了很大限制。為此，本文從半導(dǎo)體材料電火花銑削的蝕除機理和電極表面覆蓋效應(yīng)兩個方面著手，研究了電極損耗問題，主

2、要研究內(nèi)容如下：
　　 （1）從放電能量和ANSYS仿真兩個方面對單晶硅電火花銑削的蝕除機理進行了研究，提出了單晶硅蝕除是熱蝕除和熱應(yīng)力剝落綜合作用的結(jié)果。利用有限元法模擬了其在單脈沖放電下的溫度場及熱應(yīng)力場分布，計算得出熱應(yīng)力引起材料的蝕除量是高溫熔化和氣化作用的4.6倍，并通過試驗驗證了分析結(jié)果的正確性。
　　 （2）研究了電參數(shù)對加工單晶硅工具電極相對體積損耗的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)了在同樣加工條件下銑削單晶硅的電極相對體

3、積損耗僅為0.41%，而45鋼達到9.22%。針對此現(xiàn)象，從蝕除機理、放電間隙以及放電電流的爬坡特性方面解釋了加工單晶硅電極損耗低的原因，并研究利用單晶硅蝕除機理來實現(xiàn)電極低損耗加工的可能。
　　 （3）發(fā)現(xiàn)了單晶硅電火花銑削電極表面的覆蓋效應(yīng)，利用SEM技術(shù)對電極表面覆蓋層進行了分析，表明覆蓋的物質(zhì)是二氧化硅。通過實驗證明了表面二氧化硅覆蓋層的產(chǎn)生是水中某種電化學(xué)反應(yīng)所致，并研究了電參數(shù)對二氧化硅覆蓋層厚道的影響規(guī)律，結(jié)果表面