模拟和实验研究单晶多粒钻石切割的模拟和实验研究
Guofu Luo1,2, Shuo Sun1, Liwei Li1
1Henan Provincial Key Laboratory of Intelligent Manufacturing of High-End Equipment, Zhengzhou University of Light Industry, Zhengzhou 450002, China.
Micromachines
|February 27, 2026
概括
为晶片优化钻石丝,大大降低了切削力和剩余应力. 这项研究揭示了磨砂间距和高度是高效单晶晶圆的关键因素.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机械工程 机械工程
- 半导体制造业 半导体制造业
背景情况:
- 钻石丝对于光伏和微电子行业高效的单晶晶片生产至关重要.
- 了解磨料切割机制对于优化晶圆质量和减少材料损失至关重要.
研究的目的:
- 调查磨砂剂颗粒间距和高度差异对单晶晶圆的影响.
- 分析对表面形态,切削力和残余应力的影响.
- 为了优化切割参数,减少切割力和残余应力.
主要方法:
- 使用约翰逊-霍尔姆奎斯特-II (JH-II) 构成模型进行显式有限元素动力学模拟.
- 开发一个高精度的三维有限元素模型.
- 应用多因素直角实验设计进行参数优化.
主要成果:
- 磨砂颗粒间距和高度显著影响到颗粒合,峰值切削力和伤表面损伤.
- 拟议的算法优化方案有效地解决了切削力和残余应力.
- 确定了最佳参数 (U=1385 m/min,V=142°,W=6.2 μm) 的情况.
结论:
- 该研究成功地确定了单晶的最佳钻石丝参数.
- 实现了33%的剩余应力降低和75%的切削力降低.
- 提供了提高晶片制造效率和质量的途径.


