Способ обработки твердых материалов

 

союз соеетСних социАлистичесних

РЕСПжЛИН (191 (И) (51)4 2 В 1/00 В 24 В 7 04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР по делАм изОБРетениЙ и отнРытий

fОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ьл.

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

\ (61) 931387 (2l) 3887007/25-08 (22) 07.02.85 .(46) 15-.09.86. Бюл. В 34 (72) В. А. Перевощиков, В. Д. Скупов и В. Ф. Коптелов (53) 621 923 5{088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И 931387, кл. В 24 В 1/00, 1980, (54)(57) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ТВЕРДЫХ

МАТЕРИАЛОВ по авт. св. М 931387., отличающийся тем, что, с целью повышения качества обработки поверхности и износостойкости шлифовальных кругов, на этапе выхаживания изменяют направления вращения шлифо-. вального круга и планшайбы с пластинами на противоположные тем, которые были на этапе шлифования.

56928 2 жает вероятность трещинообраэования и распространения дефектов вгрубь материала.

Смена направлений вращения планшаибы и шлифовального круга приводит также к тому, что зерна .свободного абразива, содержащиеся в суспенэии, проскальзывают между частицами связанного абразива и оказывают давле10 ние на.них в направлении, обратном тому, при котором происходит забивание межзеренного пространства режущей кромки шлифовальника продуктами шлифования. Очищение межзеренного пространства повышает срок работы шлифовальных кругов.

Hp и м е р 1. Слиток кремния марки КЭФ-20 разрезают на пластины толщиной 0,7 мм. После резки пласти20 ны шлифуют связанным абразивом на станке СПШ-1 с применением шлифовального круга АСИ-40/28. После сошлифовывания слоя толщиной 100 мкм (поочередно с обеих сторон пластин) при-.

25 водят выхаживание поверхности, в процессе которого в зону подают суспенэию, содержащую абразивный порошок

ЗБИ-14. Вся совокупность исследующихся пластин разделена на две партии

30 по 20 штук; в каждой. Одну партию обрабатывают по способу-прототипу, а другую — по предлагаемому способу, т.е. на этапе выхаживания изменяют направления вращения планшайбы с, пластинами и шлифовального круга на

5 противоположные тем, которые были при шлифовке.

1 12

Изобретение относится к механической обработке поверхности твердых материалов, в частности, к алмазноабразивной обработке поверхностей пластин полупроводниковых материа- . лов,, ЦелЬ изобретения — повышение качества обработки поверхности sa счет уменьшения толщины нарушенного слоя и повышение изиосостойкости шлифовальных кругов.

На фиг. 1 представлена схема реализации способа при шлифовании; на фиг. 2 — то же, при выхаживании.

Обработку деталей 1, закрепленных на планшайбе 2, осуществляют шлифовальным кругом 3, На операции шлифоваиия сила резания У, являющаяся результирующей линейных скоростей вращения V„„ круга и 7„, планшайбы с пластинами, имеет направление, указанное на фиг. l. Выхаживание поверхностей производят кругом 1 без внешней нагрузки.

При этом в зону обработки подают суспензию, содержащую абразив с размером зерен, равным размеру выступа ющей части зерен связанного абразива шлифовального круга 3. Кроме того, на этапе выхаживания путем изменения направлений вращения верхнего и нижнего шпинделей станка на противоположные, изменяют направление силы резания F на обратное тому, которое имеет место при шлифовании.

При изменении направления силы резания на этапе выхаживания с применением свободного абразива ее действие на дефекты, введенные при .шлифов ке, будет противоположным току, которое обуславливает возникновение этих дефектов. Например, если при шлифовке введены положительные по отношению к ориентации силы резания дислокации, скользящие в глубь материала, то при смене ориентации силы резания на противоположную эти дислокации оказываются отрицательными и стремятся выйти из кристалла. При этом частично снимаются механические напряжения, локализованные вблизи дислокационных скоплений, что сниПосле шлифования и выхаживания на рентгеновском трехкристальном спектрометре измеряют остаточную деформацию кристаллической решетки и разброс на поверхности пластин в 78 точках, отстоящих одна от другой на расстояниях 3,5-4,0 мм. Кроме тога реформацию измеряют при послойном химическом стравливании пластин. По результатам травления оце" нивают:аффективную глубину нарушенного слоя. Результаты статистической обработки экспериментальных данных приведены в табл. 1. з 1256928 4

Таблица

Влияние способа обработки на структурное совершенство шлифовальных пластин кремния

Эффективная толщина

Среднее зна- Дисперсия зна чение дефор- чений деформа мации крис- ции по поверх таллической ности пластин, решетки пла- отн.ед. стин, отн.ед

Способ обработки нарушенного слоя мкм

Известный 2,06 10

0,31 10

26+3

Предлагаемый

0,10 10

1,27 10

19+2

Как видно из.табл. 1, использование предлагаемого способа обработки 2о повволяет в 2-3 раза улучшить струк турное совершенство шлифовальных пластин кремния и почти s 1,5 раза уменьшить толщину структурно нарушенного слоя 25

Влияние способа обработки совершенство шлифовальных

Дисперсия значений деформации по поверх ности пластин, Эффективная толщина нарушенного

MKM отн,ед, ки пластин, ! отн.ед, Известный

l,97 10

0,37 10

22+4

Предлагаемый

1, 14.,10

О, 22 10

16+4 обработке пластин кремния в режиме примера 1, в которых качество их поверхности оценивают по параметру

50 Ва (ГОСТ 2789-73), измеренному на профилометре мод. 25?, а также измеряется время работы шлифовальных кругов АСИ-40/28 беэ дополнительной их заточки при эасаливании. Экспери55 ментальные результаты приведены в табл,.3.

Пример 2. Программа исследований, приведенная в примере 1, Способ об- Среднее знаработки чение деформа ции кристалли ческой решетДанные, приведенные в табл. 2, свидетельствуют о том, что предлагаемый способ эффективнее, чем известный при обработке бинарных полупроводников.

Пример 3. Для проверки эффективности способа обработки на повьпаение иэносостойкости шлифовальных кругов проводятся эксперименты по реализуется на пластинах арсенида галлия марки АГЧО-2; 2 — 16, имеющих . толщину после резки 0,75-0,80 мм.

Обработку на станке СПШ-1 поверхности пластин проводят кругом АСИ-28/14.

При выхаживании используют суспензию, содержащую абразивный порошок ЭЖ-.10, Количество пластин такое же, как H в примере 1, Результаты эксперимен-. тов приведены в табл. 2.

Таблица 2, на структурное пластин GaAs б

Продолжение табл.3

1256928

Время рабаты алмазноо поверхпластин, мкм

Cfioco, обработки го круга без заточки, ч

Время рабаты алмазно"

Сп об бо тво поверхпластин,, мкм

Арсенид гА опия

Е . го круга беэ заточки, ч

0,52 0,25!

Арсенид галлия

Предлагаемый

0,77.. 0,51

0,68 0 56

Известный

Составитель A. Козлова

Редактор И. Касарда Техред И. Попович Корректор И.Демчик

Тираж 740 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

l 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Заказ 4969/12

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3.

Та блица

Влияние способа обработки на износостойкость алмазных шпифовальных кругов

0,.72 О, 57

0,73 0,61

0,70 0,62

0,75 0,70

0 50 0,23

0,42 0,28

0,47 0,24

0,45 . 0,23

0,46 0,23

Как видно из экспериментальных данных табл. 3, способ обработки поверхности пластин позволяет примерно.на 30K повысить качество rro

25 верхности образцов и в несколько раз увеличить износостойкость шлифовальных кругов.