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大尺寸硅片真空夹持系统的研究

作　者: 杨利军
导　师: 郭东明；康仁科
学　校: 大连理工大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 真空夹持 真空吸盘 多孔陶瓷 真空控制系统 硅片磨削
分类号: TB753
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 266次
引　用: 5次
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内容摘要


随着IC制造技术的飞速发展,其主要衬底材料—单晶硅片的直径不断增大,使得传统的硅片加工方法面临许多新问题。其中比较突出的问题是硅片尺寸增大后,其强度变差,容易产生翘曲变形,加工精度不易保证。因而很有必要开展大尺寸硅片的超精密加工装备和关键技术的研究,硅片的定位夹持技术就是其中之一。生产实践表明,磨削过程中,硅片的夹持可靠性和定位精度对硅片加工面型精度和表面质量以及加工效率有重要影响。因此,研究和设计硅片夹持系统,对我国开发和研究具有自主知识产权的高精度、高质量和高效率的大尺寸硅片超精密加工装备,具有重要的理论意义和实用价值。 本文研究了硅片自旋转磨削中的真空夹持技术。通过对硅片夹持系统方案的分析,选用多孔陶瓷真空吸盘,并在此基础上研制了真空夹持系统。通过对多孔陶瓷材料性能及其对吸附效果的分析,确定了真空吸盘所使用的多孔陶瓷材料;完成了分体式多孔陶瓷真空吸盘的结构设计,该吸盘具有结构简单、制造方便、成本低廉和可重复使用等特点:设计出的真空夹持系统,可实现硅片磨削时所要求的功能;在真空夹持系统的控制中,通过真空回路中继电器“互锁”实现了对硅片夹紧的安全保护;研制了夹持力检测装置,完成了对硅片法向夹持力和切向夹持力的测量,并根据实验结果拟合出了夹持力计算公式。 试验结果表明,论文所研制的真空夹持系统可以满足硅片超精密磨削中对夹持系统的要求,可以替代国外同类型产品。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-5
目录  5-7
第一章 绪论  7-18
  §1．1 论文的选题背景及来源  7-11
    1．1．1 硅片超精密磨削加工与硅片的定位夹持概述  7-10
    1．1．2 课题的来源与背景  10-11
  §1．2 硅片夹持系统的国内外研究概况及发展趋势  11-15
    1．2．1 超精密磨削加工设备中工件夹持系统的发展状况  11-13
    1．2．2 真空吸盘的工作原理简介  13-14
    1．2．3 采用真空吸盘夹持方式的发展概况及趋势  14-15
  §1．3 课题研究的意义和本文的主要工作  15-18
    1．3．1 课题研究的意义  15-16
    1．3．2 本文的主要研究内容  16-18
第二章 真空夹持系统方案分析  18-23
  §2．1 真空吸盘方案分析  18-20
    2．1．1 三种可供选择的真空吸盘方案  18-19
    2．1．2 多孔陶瓷真空吸盘方案的确定  19-20
  §2．2 真空回路方案分析  20-23
    2．2．1 真空发生装置的选择  20
    2．2．2 真空回路整体方案的比较与确定  20-23
第三章 真空吸盘的研究及设计  23-31
  §3．1 多孔陶瓷材料的特性  23-26
    3．1．1 多孔陶瓷材料概述  23
    3．1．2 多孔陶瓷材料的制备方法  23-24
    3．1．3 多孔陶瓷的主要性能参数及表征  24-25
    3．1．4 多孔陶瓷性能参数测定的方法  25-26
  §3．2 真空吸附对多孔陶瓷性能的要求  26-28
  §3．3 真空吸盘的结构设计  28-31
    3．3．1 真空吸盘的结构设计  28-29
    3．3．2 多孔陶瓷真空吸盘的结构特点  29-31
第四章 真空回路的研究与设计  31-43
  §4．1 系统真空度的分析计算  31-35
    4．1．1 选择真空度的原则  31
    4．1．2 系统磨削力的确定  31-33
    4．1．3 系统所需的最小真空度  33-35
  §4．2 真空回路的设计  35-37
    4．2．1 真空回路总述  35-36
    4．2．2 主要真空元器件的选择  36-37
    4．2．3 真空度的检测  37
  §4．3 真空控制系统的设计  37-43
    4．3．1 真空控制系统主要实现的功能  38
    4．3．2 真空回路的计算机软件控制  38-41
    4．3．3 真空回路的电气控制  41-43
第五章 真空夹持系统的实验研究  43-55
  §5．1 磨削试验台功能模块简介  43-49
    5．1．1 磨削力在线测量系统  43-46
    5．1．2 硅片厚度在线测量系统  46-48
    5．1．3 磨削试验台总述  48-49
  §5．2 真空夹持系统功能验证  49-50
  §5．3 真空夹持系统的夹持力实验  50-55
    5．3．1 测力方案分析  50-52
    5．3．2 测力实验及其数据分析  52-55
第六章 结论与展望  55-57
  §6．1 本文的工作总结  55
  §6．2 题课的未来展望  55-57
参考文献  57-59
附录一 真空吸盘专利申请受理书  59-60
附录二 磨削试验台实物照片  60-61
附录三 夹持力实验装置及实验数据曲线  61-62
致谢  62-63
攻读硕士学位期间发表学术论文及申报专利情况  63-64
大连理工大学学位论文版权使用授权书  64

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 真空技术 > 真空获得技术及设备 > 真空系统（机组）
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