半导体硅电火花成形持续加工条件研究.pdf

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1、设计·研究《电加工与模具}2014年第2期半导体硅电火花成形持续加工条件研究黄赛娟,刘志东,邱明波,田宗军,潘慧君(南京航空航天大学机电学院,江苏南京210016)摘要:采用紫铜电极进行半导体硅电火花成形加工时,加工表面经常会生成黑点物质,导致加工无法进行。分析表明,该黑点物质为不具有导电性的铜氧化物。为避免该物质的产生,首先通过选用石墨电极改变电极材料,并选用不合有氧元素的工作介质,杜绝非导电金属氧化物形成的条件;其次,通过增加电极的附加振动或旋转,使极间的洗涤、冷却能力增强,改善了极问的排屑条件.从而使半导体硅电火花成形加工得以稳定顺利地进行。关键词:半导体;硅;电火花加

2、工;氧化物;稳定加工中图分类号:TG661文献标识码:A文章编号:1009—279X(2014)02—0oO5一O5StudyonContinuousProcessingConditionsforMonocrystallineSiliconEDMHuangSaijuan,LiuZhidong,QiuMingbo,TianZongjun,PanHuijun(NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Nanjing210016,China)Abstract:Duringformingmonocrystallinesiliconwi

3、thcopperelectrodebyEDM,theblackspotsgeneratedonthemachiningsurface,andtheprocesswasforcedtostop.Theanalysisshowsthattheblackspotsa南ofcopperoxidewithoutelectroconductibility.Inordertoavoidthegeneratingofblackspots,graphiteelectrodeisadoptedtochangetheelectrodematerialandchooseworkingfluidcon

4、tainingoxygenaslittleaspossible.Thiswayisnotgoodforgeneratingthemetaloxidewithoutelectrooonductibility.Ontheotherhand,thevibrationortherotationofelectrodeareaddedtoimprovetheconditionsofwashing,coolingandchipremovingbetweentheelectrodes,theelectricsparkformingofmonocrystallinesiliconcanruns

5、tablywiththesementionedmethodsabove.Keywords:semiconductor;silicon;EDM;oxide;stablemachining‘半导体硅在常温下的导电性能介于导体和绝目前。金属材料的电火花成形加工的研究已较缘体之间,因其特殊的物理和电学特性,已成为电完善,但对半导体硅的电火花成形加工的研究鲜有子工业不可或缺的基体材脊斗【”。由于半导体硅属于报道。本文搭建了半导体硅电火花成形加工的实验典型的硬脆性材料,具有硬度高、脆性大、断裂韧性系统,并对保障其持续加工的条件进行了研究。低等特点,其机械可加工性很差。采用传统机械加1系统

6、构建工方式对其进行加工,易出现崩碎和裂纹,影响加为了对半导体硅的电火花成形加工机理进行工质量[21。而电火花加工不存在宏观加工力,非常适研究,搭建了实验平台及相应的伺服控制系统,其合硬脆性材料的加工。通常,电火花加工主要用于原理见图1.成形系统实验装置见图2。导电材料的加工。但相关研究已表明:采用电火花加工方法对一定电阻率范围的半导体材料进行加工是可行的[31;通过对半导体电火花线切割加工机理及工艺方法等进行的系统研究,形成了一套相对进电金传感器工作液槽完整的加工理论体系及工艺方法。工作液收稿13期:2013—12—12基金项目:国家自然科学基金资助项目(51175256,5

7、1205197)第一作者简介:黄赛娟,女,1988年生,硕士研究生。图1半导体硅电火花成形加工原理示意图一5一《电加工与模具)2014年第2期设计·研究工件与电极相接触,形成了完全短路状态,此时电极就回退,直到电流脉冲概率为0;而后又继续进给到电流脉冲概率为100‘%。电极在这两个状态间来回循环,但一直无法继续加工。表1单晶硅电火花成形加工工艺条件项目数值或条件项目数值或条件工件材料P型单晶硅加工电压/V170电极材料紫铜,直径8mm脉宽,us64图2成形系统实验装置图进电方式正极性加工占空比1:10一

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