定晶向硅晶体电火花多次切割技术研究

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1、中图分类号：TG661论文编号：102870515-S030学科分类号：080201硕士学位论文定晶向硅晶体电火花多次切割技术研究研究生姓名田野学科、专业机械制造及其自动化研究方向特种加工指导教师黄因慧教授南京航空航天大学研究生院机电学院二О一五年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofMechanicalandElectricalEngineeringDischargemultiplecuttingtechnologyforspecificcrystallographicp

2、lanesofmonocrystallinesiliconAThesisinMechanicalManufactureandAutomationbyTianYeAdvisedbyProf.HuangYinhuiSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2015承诺书本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究

3、工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅,可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要单晶硅在应用时往往都需要沿着特定晶向的表面，例如衍射晶体的使用，能够实现对原始光束的单色化，是中子散射谱仪、X射线衍射谱仪等设备的核心部件。科研人员对具有特定晶向的单晶硅材料的加工提出了越来越高的要求。电火花加工是一种没有宏观加工力的特种加工方法，加工不受材料硬度限制，非

4、常适合对硬脆的单晶硅材料的加工。而且利用电火花线切割进行单晶硅定晶向加工具有其它传统加工方式不具备的适应性和加工精度。本文利用金属材料电火花线切割中的多次切割技术，将其应用到单晶硅定晶向切割加工中，以进一步提高定晶向加工的表面质量和加工精度。通过利用单脉冲放电系统对单晶硅电火花的蚀除过程进行分析，阐述了放电能量对表面质量的影响。并分析不同能量对单晶硅电火花线切割的加工表面质量的影响。根据分析找出合理的多次切割参数，实现了对加工表面质量的改善。同时验证了多次切割对定晶向切割加工晶向精度的提高作用，并实现了单晶硅定晶向高表面质量高晶向精度的加工。具体工作如下：（1）设计了单晶硅电火花

5、多次切割实验系统，实现了定晶向单晶硅电火花多次切割。（2）制作了半导体单脉冲放电系统，进行了单晶硅的单脉冲放电实验。观察了不同放电能量下的电蚀坑形貌，发现单晶硅的电火花加工中存在热蚀除、应力蚀除和二次破碎三种蚀除形式。（3）研究了单晶硅电火花线切割在不同放电能量下的表面粗糙度、表面微观形貌和变质层厚度。找到了合理的修刀补偿值参数，提高了加工的表面质量，减少后续加工余量。在同等加工表面质量下，缩短了90%的加工时间。（4）研究了单晶硅多次切割对定晶向加工的晶向精度的影响。提高了晶向精度，减小了晶向误差的波动。（5）利用进电端放电法制备欧姆接触，加快了放电切割定晶向硅片的速度，实现了

6、大尺寸单晶硅定晶向电火花多次切割。关键词：单晶硅，电火花线切割，定晶向切割，表面质量，多次切割，晶向精度I定晶向硅晶体电火花多次切割技术研究ABSTRACTThesurfaceofmonocrystallinesiliconisoftenrequiredthespecificcrystallographicplanesinpractice,suchasdiffractioncrystal,whichcanmonochromatizepolychromaticlight.Diffractioncrystalisthecoreunitofopticaldetectionequipme

7、nt.Therequirementofthesurfacequalityandthecrystallographicorientationaccuracyareveryhigh.Electricaldischargemachining(EDM)hasnomacroscopicforcewhichisnotrestrictedbymaterialhardness,whichisverysuitableforhardbrittlemonocrystallinesilicon.This