细粒度金刚石砂轮超精密磨削硅片的表面质量

doi:10.3969/j.issn.1004-132X.2023.02.015

中国机械工程 ›› 2023, Vol. 34 ›› Issue (02): 245-251.DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2023.02.015

细粒度金刚石砂轮超精密磨削硅片的表面质量

王紫光1;刘金鑫1;尹剑1;周平2;沙智华1;康仁科2

1.大连交通大学辽宁省复杂零件精密制造重点实验室，大连，116028
2.大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室，大连，116023

出版日期:2023-01-25 发布日期:2023-02-16
通讯作者: 沙智华（通信作者），女，1973年生，教授、博士研究生导师。研究方向为高接触性能部件设计与制造及制造过程建模与仿真。发表论文100余篇。E-mail：zhsha_djtu@163.com。
作者简介:王紫光，男，1984年生，讲师。研究方向为硬脆材料超精密磨削加工。发表论文20余篇。E-mail：wzg1107@qq.com。
基金资助:
国家自然科学基金（52075066，51875078，51991372）；辽宁省教育厅科学研究项目（JDL2020023）

Surface Quality of Ultra-precision Grinding of Silicon with Fine Diamond Grinding Wheels

WANG Ziguang1;LIU Jinxin1;YIN Jian1;ZHOU Ping2;SHA Zhihua1;KANG Renke2

1.Key Laboratory of Precision Manufacturing for Complex Parts of Liaoning Province，Dalian Jiao Tong University，Dalian，Liaoning，116028
2.Key Laboratory for Precision and Non-traditional Machining Technology of the Ministry of Education，Dalian University of Technology，Dalian，Liaoning，116023

Online:2023-01-25 Published:2023-02-16

摘要/Abstract

摘要： 为实现硅片高质量表面的超精密磨削，研究了5000目、8000目和30 000目金刚石砂轮磨削硅片的表面质量。利用数学模型预测了硅片磨削表面的粗糙度Ra并对预测结果进行了试验验证，分析了硅片磨削表面的形貌特征；通过磨床主轴电机的电流变化对比分析了5000目、8000目和30 000目砂轮磨削过程中的磨削力变化趋势。研究结果表明：8000目砂轮磨削后的单晶硅表面粗糙度Ra小于10 nm，亚表面损伤深度小于150 nm，磨削过程中的磨削力稳定，磨削质量优于5000目砂轮，磨削过程的稳定性优于30 000目砂轮。

关键词: 磨削, 金刚石, 砂轮, 单晶硅, 表面质量

Abstract: In order to achieve high quality surfaces of silicon by ultra-precision grinding， the silicon surface quality ground by mesh number of 5000， 8000， and 30 000 fine grain diamond grinding wheels was studied. The silicon surface roughness Ra was calculated by mathematical model， and verified by experiments. The characteristics of the silicon surface morphology were analyzed. The force trend in grinding processes of mesh number of 5000， 8000， and 30 000 wheels was analyzed by changes of spindle current of grinding machine. The results show that the silicon surface roughness Ra after grinding with mesh number of 8000 grinding wheel is less than 10 nm， and the subsurface damage depth is less than 150 nm. The grinding force of 8000 grinding wheel is steady during the grinding processes， the grinding quality is better than that of mesh number of 5000 grinding wheels， and the grinding stability is better than that of mesh number of 30 000 grinding wheels.

Key words: , grinding, diamond, grinding wheel, monocrystalline silicon, surface quality

中图分类号:

TN305.1

王紫光, 刘金鑫, 尹剑, 周平, 沙智华, 康仁科. 细粒度金刚石砂轮超精密磨削硅片的表面质量[J]. 中国机械工程, 2023, 34(02): 245-251.

WANG Ziguang, LIU Jinxin, YIN Jian, ZHOU Ping, SHA Zhihua, KANG Renke. Surface Quality of Ultra-precision Grinding of Silicon with Fine Diamond Grinding Wheels[J]. China Mechanical Engineering, 2023, 34(02): 245-251.

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Surface Quality of Ultra-precision Grinding of Silicon with Fine Diamond Grinding Wheels

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