臺灣博碩士論文加值系統

隨著科技蓬勃發展，業界對硬脆材料的需求有逐年上升之趨勢，應用領域越來越廣泛，其具有良好之物理、光學及電子特性，不過因高硬度及結構脆性，使得一般傳統研磨加工不易有效移除材料，需使用非傳統研磨加工技術才能有效獲得高材料移除率及高表面精度之硬脆材料。本研究開發創新陶瓷研磨盤，在其添加3μm單晶鑽石及兩種自製改質磨料，研磨材料使用藍寶石(Sapphire)晶片及4H-SiC晶片，探討在壓力2、3、4 kg/cm2及轉速200、400、600 rpm條件三種陶瓷研磨盤對晶片材料移除率(Material Removal Rate, MRR)及表面粗糙度(Surface Roughness, Sa)之影響，實驗結果顯示，隨著轉速及壓力的提升，材料移除率有提升的現象，壓力影響材料移除率較轉速顯著，自製改質磨料的添加對陶瓷研磨盤的自銳性有提升的效果，相較於單晶鑽石陶瓷研磨盤所研磨之晶片材料移除率提升4 ~ 7倍。

In recent development of technology has increase rapidly, the demand for hard and brittle materials in the industry has been increasing year by year, and the application fields are more and more extensive, and it has good physical, optical and electronic properties, but due to high hardness and structural brittleness, the general traditional grinding process It is not easy to remove materials effectively, and it is necessary to use non-traditional grinding technology to effectively obtain hard and brittle materials with high material removal rate and high surface precision. This research develops an innovative ceramic grinding disc in which a 3 μm single crystal diamond and two kinds of self-made modified diamond. The grinding material uses a C-plane of a sapphire (sapphire) wafer and a 4H-SiC wafer, and is discussed under pressure 2, 3, 4 kg/cm2 and 200, 400, 600 rpm three ceramic grinding discs on the material removal rate (MRR) and surface roughness (Surface Roughness, Sa), the experimental results show that with the speed and The pressure is increased, the material removal rate is improved, but the pressure affects the material removal rate compared with the rotation speed, and mainly because the addition of the two modified abrasives has an effect on the self-sharpness of the ceramic grinding disc, and the ratio The wafer material removal rate of the single crystal diamond ceramic grinding disc is 4 to 7 times higher.

致謝 I
摘要 II
Abstract III
目錄 IV
圖目錄 VIII
表目錄 XV
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.1.1 藍寶石特性及應用 4
1.1.2 單晶碳化矽特性及應用 7
1.2 文獻回顧 11
1.2.1 硬脆材料之相關研究 11
1.2.2 硬脆材料之鑽石磨粒加工及機械拋光 12
1.2.3 硬脆材料之化學機械拋光 16
1.2.4 硬脆材料之特殊加工 19
1.3 研究動機與目的 20
1.4 本文貢獻與創新 21
1.5 論文架構 21
第二章 研磨基礎理論及相關文獻 23
2.1 硬脆材料延性磨削機制 23
2.2 機械拋光基本原理 24
2.2.1 固定磨料加工 24
2.2.2 游離磨料加工 25
2.3 化學機械拋光基本原理 26
2.3.1 化學機械拋光 26
2.3.2 化學機械拋光之材料移除方程式 27
2.4 研磨盤之相關專利 29
第三章 實驗設備與規劃 34
3.1 實驗設備 34
3.1.1 高速高壓研磨拋光機 34
3.1.2 高溫爐 35
3.1.3 液壓式壓噸機 36
3.1.4 球磨機 37
3.1.5 陶瓷板 38
3.1.6 加熱平板 38
3.1.7 分析天平 39
3.1.8 超音波洗淨機 41
3.1.9 表面粗糙度儀 42
3.1.10 光學顯微鏡 43
3.1.11 高精度萬分量表 44
3.1.12 場發射掃描電子顯微鏡 44
3.1.13 成型壓碇模具 46
3.1.14 真空烘箱 46
3.1.15 千分量表 47
3.2 實驗材料及耗材 48
3.2.1 藍寶石晶片 48
3.2.2 單晶碳化矽晶片 49
3.2.2 鑽石磨粒 50
3.2.3 陶瓷結合劑 50
3.2 4 碳化矽磨料 51
3.2.5 熱塑性結合劑 51
3.2.6 鑽石修整器 52
3.2.7 氧化鋁削銳條 52
3.3 實驗規劃與進行步驟 53
3.3.1 研磨碇/盤製作 55
3.3.2 藍寶石晶片研磨步驟 58
3.3.3 單晶碳化矽(SiC)晶片研磨步驟 61
第四章 結果與討論 64
4.1 探討陶瓷研磨碇 64
4.2 藍寶石晶片研磨加工於不同壓力與不同轉速之特性 68
4.2.1 單晶鑽石盤(IPR-3)研磨藍寶石晶片於不同壓力與不同轉速之特性 68
4.2.2 燒結鑽石盤(ISG-3)研磨藍寶石晶片於不同壓力與不同轉速之特性 72
4.2.3 金屬觸媒蝕刻鑽石盤(IEG-3)研磨藍寶石晶片於不同壓力與不同轉速之特性 77
4.2.4 同參數比較及不同鑽石形貌磨削機制 81
4.3 陶瓷研磨盤特性探討 85
4.3.1 單晶鑽石盤(IPR-3)特性分析 85
4.3.2 燒結鑽石盤(ISG-3)特性分析 93
4.3.3 金屬觸媒蝕刻鑽石盤(IEG-3)特性分析 100
4.4 單晶碳化矽(SiC)研磨加工之特性 107
4.4.1 單晶碳化矽(SiC)晶片研磨加工於低轉速低壓力之特性 108
4.4.2 單晶碳化矽(SiC)研磨加工於研磨藍寶石晶片最佳材料移除率參數之特性 115
第五章 結論與未來展望 122
5.1 結論 122
5.2未來展望 123
參考文獻 124

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