一种晶圆材料比磨削能的估算方法与流程

本发明涉及材料数据处理技术领域，尤其涉及一种晶圆材料比磨削能的估算方法。

背景技术：

比磨削能是指磨削加工中去除单位体积材料所需要的磨削能量，它能够反映磨削能耗与材料去除率之间的关系。近年来，随着低碳制造的兴起，为满足加工能耗估算和低碳制造量化评价的数据要求，比磨削能更加受到越来越多的科研学者的关注和应用。

目前，各国学者对晶圆材料比磨削能的研究逐渐由试验统计上升到内在规律的理论揭示，然而现有技术中并未公开如何测算晶圆材料比磨削能。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种晶圆材料比磨削能的估算方法，该方法能较为准确地估算出晶圆材料的比磨削能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种晶圆材料比磨削能的估算方法，所述方法包括以下步骤：

1)构建晶片端面磨削模型，将砂轮安装在磨削主轴上，晶片安装在真空吸盘上，在端面磨削期间，砂轮和晶片同时围绕它们各自的中心自转，砂轮和晶片的自转中心是偏心的，同时砂轮沿着垂直轴线向晶片做进给运动；

2)比磨削能j是去除单位体积材料所需要的能量，比磨削能通过以下公式计算：

其中，q是单位时间磨削主轴消耗的功率，v是单位时间晶圆材料去除量，v由下列公式估算得：

其中，r是晶圆半径，f是主轴的进给速率；

将方程(2)代入方程(1)，得公式(3)：

其中，单位时间主轴消耗的功率q从实验中直接得到，所以晶圆材料比磨削能可以从上面方程式中计算出来；

通过将主轴中的电流i用模拟/数字转换器记录在电脑中，单位时间消耗的功率q通过以下公式估算：

q＝u×a×数值(4)

其中，数值是模拟/数字转换器记录的电流值，a是主轴生产商定义的记录电流值与实际电流值的换算系数，u是机床的电压值，通过这个公式将磨削主轴上的记录电流值转换成所需的功率值。

本发明的有益效果主要表现在：本发明首先提出并建立了晶圆材料端面磨削模型,并通过后续的实验准确验证了此比磨削能估算方法的可靠性，对于各种脆性晶圆材料，可以估算出其比磨削能，计算加工机床所需所需功率，节约能源，降低功耗，从而达到绿色制造的目的。

附图说明

图1是晶圆磨削模型的示意图，其中，1.磨削主轴2.砂轮3.晶片4.真空吸盘

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1，一种晶圆材料比磨削能的估算方法，所述方法包括以下步骤：

1)构建晶片端面磨削模型，将砂轮2安装在磨削主轴1上，晶片3安装在真空吸盘4上，在端面磨削期间，砂轮2和晶片3同时围绕它们各自的中心自转，砂轮2和晶片3的自转中心是偏心的，同时砂轮2沿着垂直轴线朝向晶片3做进给运动；

2)比磨削能j是指去除单位体积材料所需要的能量，比磨削能通过以下公式估算：

其中，q是单位时间磨削主轴消耗的功率，v是单位时间晶圆材料去除量，v由下列公式估算得：

其中，r是晶圆半径，f是主轴的进给速率；

将方程(2)代入方程(1)，得公式(3)：

其中，单位时间主轴消耗的功率q从实验中直接得到，所以晶圆材料比磨削能可以从上面方程式中估算出来；

通过将主轴中的电流i用模拟/数字转换器记录在电脑中，单位时间消耗的功率q通过以下公式估算：

q＝u×a×数值(4)

其中，数值是模拟/数字转换器记录的电流值，a是主轴生产商定义的记录电流值与实际电流值的换算系数，u是机床的电压值，通过这个公式将磨削主轴上的记录电流值转换成所需的功率值。

实例1：以蓝宝石晶片为试验样品，进行其比磨削能的研究，所述方法包括以下步骤：

步骤一、通过用量具测量，可以测得蓝宝石晶片的半径rw的具体数值，f是设定的进给速度是已知的。

步骤二、实验所用的端面磨床，是一台专门设计为超精密磨削晶圆用的机器，用这台机器去磨削蓝宝石晶片，通过将主轴消耗电流用ad转换器记录在电脑上，用公式(4)算得磨削蓝宝石晶片单位时间消耗的功率q。

步骤三、将公式(4)代入公式(3)可以得到具体的蓝宝石的比磨削能。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：

技术总结
一种晶圆材料比磨削能的估算方法，所述方法包括以下步骤：1)构建晶片端面磨削模型，将砂轮安装在磨削主轴上，晶片安装在真空吸盘上，在端面磨削期间，砂轮和晶片同时围绕它们各自的中心自转，砂轮和晶片的自转中心是偏心的，同时砂轮沿着垂直轴线向晶片做进给运动；2)比磨削能J是去除单位体积材料所需要的能量，比能通过公式(1)估算。本发明提供一种晶圆材料比磨削能的估算方法，该方法能较为准确地估算出晶圆材料的比磨削能。

技术研发人员：杭伟;周立波;刘敏;凌洋;黄晟
受保护的技术使用者：浙江工业大学
技术研发日：2019.06.13
技术公布日：2019.08.16