آمار
| تعداد نشریات | 45 |
| تعداد شماره‌ها | 1,430 |
| تعداد مقالات | 17,609 |
| تعداد مشاهده مقاله | 57,258,854 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 19,077,164 |
ارتقاء نانومتری صافی سطح ساچمه های سیلیکون نیتراید (Si3N4) با استفاده از پرداختکاری شیمیایی- مکانیکی (CMP) | ||
| مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز | ||
| مقاله 28، دوره 50، شماره 2 - شماره پیاپی 91، مرداد 1399، صفحه 253-260 اصل مقاله (1.97 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22034/jmeut.2020.10093 | ||
| نویسندگان | ||
| مهرداد وحدتی* 1؛ سیدعادل عاملی کلخوران2 | ||
| 1دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران | ||
| 2دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران | ||
| چکیده | ||
| پرداختکاری شیمیایی- مکانیکی (CMP)، یکی از روشهای پرداختکاری نانومتری ساچمهها و ویفرهای غیرفلزی، مانند ساچمههای سیلیکون نیتراید و انواع سرامیکها میباشد. در این فرآیند، ذرات ساینده (ZrO2, CeO2, Fe2O3) که سختی کمتری نسبت به قطعهکار دارند، در سیالی غوطهور هستند. در همین حالت، قطعهکار با سیال پایه (آب، هوا، آب اکسیژنه و یا روغن) واکنش شیمیایی داده و یک لایه نازک سیلیکا (SiO2) روی سطح قطعهکار ایجاد میشود. برداشت لایه نازک اکسیدشده، توسط ذرات ساینده، در نتیجه این واکنش، بهراحتی از سطح قطعهکار انجام میگیرد. عوامل موثر در پرداختکاری شیمیایی- مکانیکی شامل 1- غلظت ذرات ساینده، 2- سرعت دوران کلهگی ماشین فرز، 3- زمان پرداختکاری و 4- نوع ذرات ساینده است که با تغییر هر کدام، عواملی مانند 1- زبری سطح، 2- کرویت و 3- نرخ برادهبرداری تغییر میکند. در تحقیق حاضر، برای پرداخت شیمیایی- مکانیکی ساچمههای سیلیکون نیتراید، دستگاهی آزمایشگاهی طراحی و ساخته شد و جمعاً 24 آزمایش برای بررسی فاکتورهای ذکر شده بر صافی سطح قطعهکار و نرخ برداشت ماده، با نرمافزار Minitab، طراحی و انجام گردید. برای هر کدام از فاکتورها، دو سطح تنظیم شد و پس از آنالیز واریانس نتایج تجربی، معادلههای رگرسیون برای صافی سطح و نرخ برداشت ماده بدست آمد. در آزمایشهای انجام شده، با استفاده از هر سه ذره ساینده، با افزایش زمان پرداختکاری، سرعت دوران کلهگی ماشین فرز و غلظت ذرات ساینده، میزان برداشت ماده بیشتر شده و کیفیت سطح نیز بهبود یافت. ریختشناسی زبری سطح با استفاده از طیفنمائی پرتو ایکس مطالعه شد. همچنین، امکانپذیری انجام واکنشهای شیمیایی توسط معادله انرژی آزاد گیبس بررسی گردید. درنهایت، راهکارهایی برای پرداخت بهینه ساچمههای سرامیکی با توجه به شرایط آزمایشگاهی و آنالیز واریانس پیشنهاد شد. مقایسه نتایج تجربی نشان داد که زبری سطح ساچمههای پرداختشده توسط ذرات ساینده Fe2O3 به مراتب بهتر از دو ساینده دیگر است(Ra= 69 nm). | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| پرداختکاری شیمیایی- مکانیکی؛ صافی سطح؛ نرخ برداشت ماده؛ سیلیکون نیتراید | ||
| مراجع | ||
|
]1[ وحدتی م.، عاملی کلخوران س. ع.، پرداخت نانومتری سطوح لنزهای کروی بهوسیله ذرات ساینده شناور در سیال مغناطیسی، مجله علمی- پژوهشی مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، اسفند 97، (پذیرفته‌شده برای انتشار). [2] Fritze K. Z., Removal mechanism in polishing of silicon based advanced ceramics. CIRP Annals-Manufacturing Technology, vol.58, pp. 491-494, 2009. [3] Fischer T. e., Tribo-Chemistry. Ann. Rev. Material Science, pp. 303-32, 1998. [4] Kikuchi M, Takashi Y, Suga T, Suzuki S, Mechano-Chemical Polishing of Silicon Carbide Proc. Eall Meeting of JSPE, vol.1190, pp. 327-328 in Japanese, 1979. [5] Zhu Y., Xia C., Zhou H., Huang C., Effect of chemical action on the chemical mechanical Polishing of β-Ga2O3 substrate. Precision Engineering, Vol. 56, pp. 184-190, 2019. [6] Zhang Z., Cui J., Zhang J., Liu D., Yu Z., Guo D., Environment friendly chemical mechanical polishing of copper. Applied Surface Science , Vol. 467-648, pp. 5-11, 2019. [7] Jiang M., Wood N.O, Komanduri R., On Chemo- Mechanical Polishing (CMP) of silicon nitride work material with various abrasives, Mechanical and Aerospace Engineering, Oklahoma State University, Still water, OK74078, USA TACS Midwest City, OK, Vol. 73130, USA, Wear, Vol. 220, pp. 59-71, 1998. [8] Chen R., Li S., Wang Z., Lu X., Mechanical Model of single Abrasive during chemical mechanical Polishing: Molecular Dynamics Simulation. Tribology International, Vol. 133, pp. 40-46, 2019. [9] Forsberg M., keskitalo N., Olsson J., Effect of dopants on chemical mechanical polishing of silicon, 2002. [10] Mandal S., Thomas E. L. H., Gines L., Morgan D., Green J., Brousseau E. B., Williams O. A., Redox Agent enhanced chemical mechanical polishing of thin film diamond. Carbon, Vol. 130, pp. 25-30, 2018. [11] Kim H., Hong S., Shin C., Jin Y., Lim D. H., Kim J. Y., Hwang H., Kim T., Investigation of the pad-conditioning performance deterioration in the chemical mechanical polishing process. Wear, Vol. 392-393, pp. 93-98, 2017. [12] Song Z., Liu W., Wang L., Chemical Mechanical Polishing Slurry for Amorphous Ge2Sb2Te5. Procedia Engineering, Vol. 102, pp. 582-589, 2015. [13] Pan G., Shi X., Zhou Y., Xu L., Zou C., Gong H., A study of chemical products formed on sapphire (0001) during chemical- mechanical polishing. Surface & Coatings Technology, Vol. 270, pp. 206-220, 2015. [14] Basim G. B., Ozdemir Z., Ozdemir A., Application of Chemical Mechanical Polishing process on titanium based implants. Materials Science and Engineering, Vol. 68, pp. 383-396, 2016. [15] Jonas P., Ederer J., Pilarova V., Henych J., Tolasz J., Milde D., Opletal D., Chemical Mechanical glass polishing with cerium oxide: effect of selected physico- chemical characteristics on polishing efficiency. Wear, Vol. 362-363, pp. 114-120, 2016. [16] Mahalik N. P., Micromanufacturing and Nanotechnology, Springer, 2014. [17] Kenneth C. C., Lucy N., Handbook of thin film deposition (Forth Edition), Chapter 10, Chemical Mechanical Polishing and Practice, Willian Andrew, pp. 317-357, 2018. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 390 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 377 |
||