LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Електроніка. Обчислювальна техніка → Удосконалення технології шліфування кремнієвих структур з діелектричною ізоляцією

(t – максимальна глибина шліфування і dкр – глибина шліфування руйнування), що не приводять до структурних порушень поверхневого шару КСДІ.

  • Розроблено математичну модель процесу шліфування КСДІ.

  • Визначено оптимальні значення параметрів шліфувальних кругів, що забезпечують мінімальну глибину порушеного шару.

  • Визначено оптимальні значення відношення nст/nкр у межах
    1,79·10-5ч4,7·10-5 і глибини шліфування КСДІ за прохід, яка не перевищує 35 мкм.

  • Розроблено метод визначення числа проходів шліфування з урахуванням виміряної товщини структури, необхідної глибини шліфування кожним кругом і накладених на сумарну глибину шліфування обмежень.

  • Розроблено процедуру визначення значень параметрів розташування КСДІ на вакуумному утримувачі і знайдено їхні оптимальні значення (ср=15є, ср=24є, =9є), за яких досягаються оптимальні умови шліфування.

    Практичне значення отриманих результатів. Встановлені обмеження на кінематичні параметри процесу шліфовки, оптимальні значення параметрів шліфувальних кругів та розроблена процедура визначення числа проходів шліфовки дозволили синтезувати і впровадити в промислову експлуатацію автоматизовану систему “АСУ-САШ” управління верстатом шліфовки САШ-420М, яка забезпечує механічну шліфовку КСДІ з підвищеним ступенем геометричної досконалості і видаленням частини порушеного шару з поверхні КС. Система впроваджена в експлуатацію на підприємстві ДП "Завод чисті метали” ВАТ "Чисті метали", м. Світловодськ. Окремі елементи системи впроваджені у навчальний процес при розробці стендів лабораторного устаткування за спеціальністю 7.091401 “Системи управління й автоматики” в курсі "Комп'ютерні системи управління". У дисертації наведені акти впровадження результатів роботи.

    Особистий внесок здобувача. Робота виконана на кафедрі комп'ютеризованих систем автоматики КУЕІТУ. Основні результати, отримані в роботі, належать особисто автору і цілком опубліковані в літературі [1...5].

    У роботах, виконаних у співавторстві, особисто Ткаченко М.О. належать наступні наукові результати:

  • У роботі [1] особисто автору належить розробка математичної моделі оцінки геометричних параметрів і внутрішніх напруг КСДІ.

  • У роботі [2] особисто автору належить розробка концепції побудови автоматизованої системи керування верстатом алмазного шліфування КСДІ.

  • У роботі [4] особисто автору належать розробка алгоритму визначення числа проходів шліфування при наявності обмежень на глибину шліфування, а також визначення оптимальних параметрів шліфувальних кругів.

  • У роботі [5] особисто автору належить визначення параметрів процесу шліфування та їх значення, що не призводять до структурних порушень поверхневого шару КСДІ.

    Апробація результатів дисертації. Основні положення роботи доповідалися й обговорювалися на:

    • 1-й науково-технічній конференції з міжнародною участю “Матеріали електронної техніки і сучасні інформаційні технології” (МЕТІТ-1, м. Кременчук, 2004 р.);

    • 3-й міжнародній науково-технічній конференції “Інформаційна техніка й електромеханіка” (ІТЕМ-2005, м. Луганськ, 2005 р.);

    • Міжвузівській науково-технічній конференції молодих вчених і студентів “Інформаційні технології в економічних і технічних системах” (ІТЕТС-2005) (м. Кременчук, 2005 р.);

    • Ювілейній Х міжнародній конференції з фізики і технології тонких плівок “МКФТТП-Х” (м. Івано-Франківськ, 2005).

    Публікації. Основні результати дисертації опубліковані в 5 друкованих працях у виданнях, затверджених ВАК України.

    Структура й обсяг дисертації. Дисертація складається з вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел і додатків. Містить с. основного тексту,__ малюнків, __ таблиць, перелік використаних джерел з найменувань, додатки наведені на ___ сторінках.


    Основний зміст роботи.


    У вступі обґрунтована актуальність теми, її зв'язок з науково-дослідними програмами, сформульовані мета і задачі роботи, визначена її наукова новизна, практична цінність і наведені результати її апробації.

    У першому розділі проведений літературний огляд за темою дисертації. Аналізується механізм механічного шліфування кремнієвих структур (КС). Показано, що при шліфуванні КС причиною руйнування є короткочасний механічний і термічний удар, тривалість якого складає частку секунди. Ударний характер впливу підсилює нерівномірність напружено-деформованого стану і приводить до тріщиноутворення. Наявність мікротріщин у поверхневому шарі значно знижує вигинну міцність структур (з 4,9-6,86 МПа до 0,98-1,17 МПа). Огляд літературних джерел показав, що щодо глибини порушеного шару і розподілу залишкових напруг за його товщиною для кремнію відомостей у літературі недостатньо.

    Переважна більшість результатів отримана експериментальним шляхом, теоретичні методи практично не використовуються через складність процесу.

    Для одержання експериментальних даних і оптимізації процесу шліфування кремнієвих структур у промислових умовах виникла необхідність розробки промислового обладнання, що дозволяє в автоматизованому (програмованому) режимі здійснювати процес шліфування кремнієвих структур різної конфігурації.

    Другий розділ присвячується задачі дослідження напруженого і деформованого стану КСДІ в процесі шліфування. Розподіл залишкових напруг по товщині КСДІ в роботі знаходився механічним методом шляхом послідовного зняття шарів травленням і виміром відповідного вигину після кожного травлення. За результатами експерименту була отримана в табличному виді представлена на рис 1. деформаційна крива f(a), що задає зміну вигину КС f у залежності від товщини знятого шару a. За допомогою деформаційної кривої обчислений розподіл залишкових напруг s(a) по товщині КС.

    У процесі шліфування КС на їхню поверхню наноситься напружений шар, у якому діють стискаючі напруги. Напружений шар викликає осьову силу P=s0Da і згинальний момент M=s0Dah/2 , які приводять до виникнення напруг у пластині, що компенсують їхній вплив. Напруга від сили P визначиться як

    sp=s0Da/h, (1)

    де 0 - початкове напруження, a- товщина знятого шару, h – товщина КС.

    Напруги від згинаючого моменту М розподілені за лінійним законом, максимальні значення якого рівні

    , . (2)

    Сумарні напруги підпорядковуються також лінійному закону

    , . (3)

    Момент М викликає також вигин КС. При цьому максимальний вигин дорівнює

    , (4)

    де E , m – пружні характеристики шарів, r - радіус КС, В - табличний коефіцієнт.

    Співвідношення (3) дозволили зробити кількісну оцінку ефекту Тваймана.

    Якщо товщина напруженого шару, що стискається чи наноситься на пластину, досить велика, необхідно враховувати закон розподілу напруги в шарі при визначенні його інтегрального впливу на КС. Зняття напруженого шару товщиною d еквівалентне нагруженню частини пластини, що залишилася, розтягуємою силою Р і згинальним моментом М:

    , , , , (5)

    де l - табличний коефіцієнт.

    У процесі механічної обробки змінюються розподіл напруг по товщині КС і її вигин. Напруга після вирівнювання обчислювалася за формулою:

    , (6)
    де f – початковий вигин пластини; Ei, m – пружні характеристики шарів. При знятті і нанесенні напруженого шару в нижче розташованих шарах наводяться напруги, що визначаються за формулою:

    , , (7)

    де A - табличний коефіцієнт.

    Шляхом обчислення моменту М, що виникає при звільненні КС, був знайдений вигин після зняття КС зі столу

    . (8)

    Розрахунки показують, що після шліфування монокристалу вигин зменшився з 80 мкм до 46 мкм.

    Третій розділ присвяченийрозробці процедури оптимізації керування процесом шліфування КСДІ на верстаті САШ-420М. Для розрахунку сил різання окремим зерном була застосована формула Єрьоміна-Розенберга, отримана для результуючої сили різання окремим зерном з урахуванням деформацій зрушення,

    , ,

    , ,

    (9)

    де: Hv – твердість за


  •