基于单颗磨粒切削的硅片加工破碎损伤

王龙; 汪刘应; 刘顾; 唐修检; 袁晓静; 许可俊

doi:10.37188/OPE.20212911.2632

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基于单颗磨粒切削的硅片加工破碎损伤

微纳技术与精密机械 | 更新时间：2022-01-25

- 基于单颗磨粒切削的硅片加工破碎损伤
- Silicon wafer breakage damage based on single abrasive cutting
- 光学精密工程 2021年29卷第11期页码：2632-2639
- 作者机构：
  
  1.火箭军工程大学，陕西西安 710000
  2.陆军装甲兵学院装备再制造技术国防科技重点实验，北京 100072
- 作者简介：
  
  [ "王　龙（1989-），男，湖南邵阳人，讲师，硕士生导师，2012年于湖南大学获得学士学位，2014年于装甲兵工程学院获得硕士学位，2018年于陆军装甲兵学院获得博士学位，现为火箭军工程大学装备维修工程教研室讲师，主要从事先进材料与制造技术研究。E-mail： waloxs@163.com" ]
  [ "唐修检（1980-），男，湖南安仁人，副教授，硕士生导师，分别于2002年、2010年、2015年于装甲兵工程学院获得学士、硕士、博士学位，现为装甲兵工程学院装备保障与再制造系副教授，主要从事先进制造技术研究。E-mail：tangxiujian@sina.com" ]
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金项目(51905542;51775555);陕西省高校科协青年人才托举计划项目(20190411)
- DOI：10.37188/OPE.20212911.2632
  中图分类号： TG58
- 收稿日期：2021-07-08，
  
  修回日期：2021-07-20，
  
  纸质出版日期：2021-11-15
- 稿件说明：
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王龙,汪刘应,刘顾等.基于单颗磨粒切削的硅片加工破碎损伤[J].光学精密工程,2021,29(11):2632-2639.

WANG Long,WANG Liu-ying,LIU Gu,et al.Silicon wafer breakage damage based on single abrasive cutting[J].Optics and Precision Engineering,2021,29(11):2632-2639.
王龙,汪刘应,刘顾等.基于单颗磨粒切削的硅片加工破碎损伤[J].光学精密工程,2021,29(11):2632-2639. DOI： 10.37188/OPE.20212911.2632.

WANG Long,WANG Liu-ying,LIU Gu,et al.Silicon wafer breakage damage based on single abrasive cutting[J].Optics and Precision Engineering,2021,29(11):2632-2639. DOI： 10.37188/OPE.20212911.2632.

摘要

为了探究硅片器件精密磨削加工破碎的损伤规律与演变机制，开展了单颗金刚石磨粒切削单晶硅片的微米划痕实验，分析了硅片边缘有无胶粘包裹作用两种条件下的划痕入口、内部与出口三个区段的破碎损伤形貌特征，并建立了声发射强度、磨削力、切削深度、摩擦系数与破碎损伤之间的内在密切关联。单晶硅破碎损伤随着加载压力或切入深度的增大而越加严重，伴随释放的声发射信号强度增大。单晶硅内部破碎发生的临界阈值条件：载荷约80 mN，切入深度约2 µm，声发射强度约8%。胶粘包裹对单晶硅片边缘的增韧效果显著，边缘崩碎发生临界阈值条件为：载荷约800 mN，切入深度约6 µm，声发射强度约55%。

Abstract

To explore the damage law and evolution mechanism of silicon wafers during precision grinding， a single diamond grain cutting experiment of a monocrystalline silicon wafer was carried out. The characteristics of the fracture damage morphology at the entrance of a scratch， inside the scratch， and at the outlet of the scratch were analyzed when the edge of the silicon wafer was covered by an adhesive and when it was not. Thus， the close internal relationship between the AE intensity， grinding force， cutting depth， friction coefficient， and crushing damage was established. With an increase in the loading pressure or penetration depth， the damage on monocrystalline silicon becomes increasingly serious， and the intensity of the acoustic emission signal with release increases. The critical threshold conditions for the internal fragmentation of monocrystalline silicon are as follows： the load， penetration depth， and acoustic emission intensity should be approximately 80 mN， 2 μm， and 10%， respectively. The toughening effect of the adhesive coating on the edge of the monocrystalline silicon wafer was remarkable. The critical threshold conditions for the edge chipping of monocrystalline silicon are as follows： a load of approximately 800 mN， a penetration depth of approximately 6 μm， and an acoustic emission intensity of approximately 55%.

关键词

Keywords

references

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