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谈硅片流体在圆筒内超声驱动原理与抛光运用设计

收藏本文 2024-03-06 点赞:25083 浏览:110265 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:本论文以化学机械抛光技术和超声技术为背景,在国家自然科学基金项目(项目编号51075195)的资助下,针对流体振动抛光策略,探讨流体在圆筒内的超声驱动及硅片抛光实验。流体振动抛光是利用振子超声振动所提供的能量,使圆筒内液体分子以及其中的微小颗粒在振动的驱使下冲击工件表面,以而达到去除材料提升工件表面质量的目的。本论文设计并制作了一种圆筒形压电振子,提出了振子的双频驱动策略,并且对其进行了论述浅析和实验验证。利用ANSYS有限元软件对振子进行动态仿真浅析,系统探讨了振子的弯曲振动模态。浅析了影响振动模态和固有频率的因素,最终确定了振子的材料、几何尺寸、工作模态以及固有频率,并且对振子的性能进行了测试。对振子的共振频率、周向振幅和轴向振幅进行测试,验证了其工作振型,浅析了液面高度、抛光液浓度等因素对谐振频率以及振幅的影响。设计了流体振动抛光系统,包括圆筒芯装置、反馈装置和散热装置。对液体的转速特性进行了实验探讨,比较浅析了两种弯曲模态下液体的转速,最终选取第十阶弯曲模态作为硅片抛光实验的工作模态。利用流体振动抛光策略,对不同表面形貌的硅片进行了抛光实验。实验结果表明,该策略确实可以使硅片表面平整度得到改善,而且更加适用于对已经具有较高表面平整度的抛光片进行二次抛光。关键词:超声振动论文圆筒形压电振子论文流体论文抛光论文硅片论文

    摘要4-5

    Abstract5-8

    1 绪论8-19

    1.1 非接触式超声压电作动器概述8-14

    1.1.1 非接触式超声压电作动器的定义和特点8-10

    1.1.2 非接触式超声压电作动器的探讨近况10-13

    1.1.3 液体煤质超声电机的用途及运用前景13-14

    1.2 化学机械抛光技术的探讨概况14-15

    1.2.1 化学机械抛光技术的背景及探讨近况14

    1.2.2 化学机械抛光中抛光液的探讨14-15

    1.3 超声技术的运用15-18

    1.3.1 超声技术在化学机械抛光中的运用15-16

    1.3.2 流体振动抛光策略16-18

    1.3.3 超声行波微流体驱动技术18

    1.4 课题探讨的主要内容18-19

    2 圆筒形压电振子的论述基础和流体超声驱动原理19-29

    2.1 压电陶瓷的工作原理19-22

    2.1.1 压电效应与逆压电效应19-20

    2.1.2 压电方程20-22

    2.2 压电振子的振动模态及行波合成论述22-26

    2.2.1 压电振子的振动模态22-23

    2.2.2 行波的合成论述23-26

    2.3 流体超声驱动原理26-28

    2.4 小结28-29

    3 圆筒形压电振子的结构设计与有限元浅析29-38

    3.1 压电振子的基本结构29-30

    3.2 振子双频驱动原理30-31

    3.3 压电振子的振动模态浅析31-37

    3.3.1 基于有限元法的模态浅析31-33

    3.3.2 影响振动模态的因素33-37

    3.4 小结37-38

    4 圆筒形压电振子的性能测试38-48

    4.1 实验仪器和测试原理38-39

    4.1.1 实验仪器38

    4.1.2 测试原理38-39

    4.2 振子共振状态下的振型测试39-43

    4.2.1 振子的固有频率39-41

    4.2.2 振子的周向振幅测试41-43

    4.2.3 振子的轴向振幅测试43

    4.3 液体对圆筒形压电振子振动的影响43-47

    4.3.1 影响振子谐振频率的因素43-45

    4.3.2 影响振子振幅的因素45-47

    4.4 小结47-48

    5 圆筒形压电振子在流体振动抛光中的运用48-59

    5.1 流体转速特性浅析48-50

    5.2 流体振动抛光系统设计50-54

    5.2.1 圆筒芯装置设计51-52

    5.2.2 反馈装置设计52-53

    5.2.3 散热装置设计53-54

    5.3 硅片抛光实验54-56

    5.4 实验结果浅析56-58

    5.5 小结58-59

    6 结论59-60

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