摘要：超声椭圆振动切削可有效降低刀具磨损,提高零件表面加工质量,被广泛应用于难加工材料的超精密加工。为提高超声椭圆振动切削的加工效率,设计了一种具有多级放大功能的超声椭圆振动切削装置,有效提高了输出振幅。利用解析法设计阶梯式纵向振动换能器,实现了对振幅的第一次放大;结合Timoshenko理论及有限元仿真,简便设计了一种阶梯式弯曲振动变幅杆,对振幅进行第二次放大。利用纵向振动换能器在弯曲振动变幅杆的x方向和z方向分别激励,使其处于双弯曲振动模态,利用超声椭圆振动发生器调整两个激励的相位差,从而在安装在弯曲振动变幅杆前端的刀具上合成超声椭圆振动。对装置进行振动性能测试,其谐振频率为35.3 kHz,振幅最高可达8μm,可有效提高“刀-工分离”的临界切削速度。利用该装置及单晶金刚石刀具对纯铁进行切削,分析了振幅和切削速度对表面粗糙度的影响,得到粗糙度22 nm的加工表面。

摘要：薄层弹性体功能结构表面在工程领域有着广泛的应用前景,薄层弹性体的接触特性分析对功能结构表面设计与应用非常重要.采用随机粗糙表面模拟生成技术和有限元分析技术建立了粗糙薄层弹性体表面的接触刚度确定性分析模型,研究了薄层弹性体的接触特性,对基于半数值确定性分析方法的粗糙层-基体层串联模型用于粗糙薄层弹性体接触刚度计算的适用性进行了讨论,进一步分析了粗糙薄层弹性体串联模型接触刚度的误差来源.研究结果表明:当薄层弹性体的基体层厚度小于10倍表面均方根粗糙度时,由传统粗糙层-基体层串联模型分析获得的粗糙薄层弹性体刚度误差将超过15%,误差主要来源于粗糙峰的大变形和基体层的局部变形不均匀的共同作用.

摘要：low-k材料的使用,使低下压力技术成为化学机械抛光(CMP)设备研发设计必须面临的关键技术之一,为适应该需求,提出了弹性组合元件加压技术,即通过改变加压元件的变形量来实现压力调整的机械调压技术。对该加压模式的设计要求及加压精度进行了理论分析,并进行了加压精度及压力-变形线性关系的实验验证。实验所得的加压精度与理论分析结果比较接近,加压装置的压力与变形之间基本呈线性关系。加压元件可以实现压力从零开始的低下压力、高精度压力调整。

摘要：以带沟槽抛光垫多级粗糙间隙内的固液两相微流动为研究对象,基于计算机模拟生成多级粗糙表面,利用格子Boltzmman方法(Lattice Boltzmann method,LBM)计算微观流场,对抛光液在多级粗糙间隙内的流动过程以及固体颗粒的运动轨迹进行分析。探讨将这种新的抛光液两相微流动分析方法用于平坦化机理研究的可行性,并初步研究固体颗粒在多级粗糙间隙内的运动和碰撞过程,分析固体颗粒的运动特性。研究表明,多级粗糙表面的计算机模拟生成技术结合稀疏两相流模拟可以用来分析多级粗糙间隙内抛光液流动和固体颗粒运动轨迹。通过对抛光垫多级粗糙间隙内两相微流动的研究,有助于揭示晶片表面缺陷产生的机制,并提出减少缺陷的抛光垫微结构设计及修整方案。

摘要：电化学机械平坦化(Electrochemical mechanical planarization,ECMP)技术被认为是最具发展潜力的低强度Cu/low-k表面低压力平坦化技术之一,抛光液流动和接触压力的分布是影响ECMP效率和精度的决定性因素。采用混合软弹流润滑模型研究带导电孔ECMP抛光垫表面的流动与接触行为。分析结果表明,对于所研究的抛光垫和晶圆位置关系,尽管宏观平均接触压力为6.895 kPa,但是真正影响Cu/low-k结构完整性的局部接触压力达到了近70 kPa。此外,导电孔的存在并不影响抛光液压力和接触压力的分布趋势,对晶圆的姿态影响也较小。因此,为了提高加ECMP加工效率和面型精度,一方面需要研究导电孔分布方式控制电化学反应速率,另一方面需要改进其他诸如抛光垫和抛光头的设计,提高接触压力的均匀性。所提出的关于ECMP抛光垫混合软弹流润滑行为研究方法和结论对ECMP技术的进一步发展具有指导意义。

摘要：由于特征线宽的进一步细微化,超大规模集成电路的进一步发展受到平坦化技术发展水平的制约。抛光液流动性能是影响平坦化加工性能和效率的重要因素之一,为增强抛光液的流动性,在抛光垫表面增加沟槽是有效的技术手段。以带沟槽抛光垫多级粗糙表面的抛光液微流动为研究对象,采用多级粗糙表面计算机模拟生成技术和计算流体动力学新方法格子Boltzmann方法,对抛光液在多级粗糙间隙内的流动过程进行分析。初步研究抛光垫多级粗糙表面的抛光液微流动特性,并且分析抛光垫表面形貌特征对抛光液流动的影响。结果表明,所提出的抛光液微流动研究方法可以用来分析抛光垫几何参数对抛光液输送过程的影响,并且具有很好的统计特性,这为抛光垫的修整和新一代抛光垫的设计制造提供了一种理论研究方法。

摘要：化学机械平坦化(Chemical mechanical planarization,CMP)是集成电路制造的关键技术之一。晶圆夹持器是CMP系统的核心零部件。为研究万向球头位置对平坦化过程中晶圆姿态瞬态调整能力的影响,采用混合软弹流润滑模型分析抛光垫表面的流动与接触行为,并结合夹持器的瞬态运动方程分析晶圆姿态的动态变化过程。分析结果表明,夹持器姿态的调整能力随万向球头的中心高度增加而提高,摩擦力矩的增加有利于晶圆姿态稳定在平衡位置,但同时接触应力不均匀性增加。因此,合理设计夹持器结构对CMP加工质量非常重要,提出的瞬态混合润滑模型对夹持器的动态特性进行分析可以为设计提供非常有意义的理论指导。

摘要：针对核主泵用流体静压密封环圆锥面高精度磨削难题,建立了由杯形砂轮端面切入式磨削的数学模型,提出将磨削面形误差分解为倾角误差和锥度误差并以此求解俯仰角和侧偏角取值范围的实现策略.以1个氦光带作为面形误差的评价指标时,发现俯仰角和侧偏角可在较大范围内取值,先粗略设定俯仰角和侧偏角中的任意一个,再精确调整另一倾角就能实现密封环圆锥面的高精度磨削,并且侧偏角比俯仰角对面形误差的影响更为敏感,先调整侧偏角再调整俯仰角有利于降低调整难度和提高调整精度.采用该磨削实现策略,选择两组不同的俯仰角和侧偏角加工密封环圆锥面,测量结果表明面形误差和表面粗糙度均在设计要求范围内.

摘要：结合径向直线运动型硅片传输机器人的设计,分别介绍了该机器人的升降旋转部件、径向伸缩 部件、末端翻转部件的机构以及工作原理,并且对径向伸缩部件的直线运动机构进行了运动学 分析。

摘要：详细介绍了单晶硅磨削过程分子动力学并行化涉及到的并行算法设计基础等基础理论,分析了现有的几种并行算法,确定采用区域分解法作为本文的并行算法,在此基础上提出了基于区域二次划分的分子动力学并行仿真算法。介绍了分子动力学并行仿真计算的软硬件环境,设计了分子动力学并行仿真程序,在联想深腾1800机群系统上分别应用2、3、4台结点机上进行仿真实验,运行结果表明:与串行程序仿真结果在瞬间位置图和总能量变化方面相似,证明并行程序的结果是可靠的。加速比随着结点数的增加而增加,并行效率所略有下降但都在87.5%以上,并行效率并没有随着结点的增加有明显的降低,说明并行程序具有很好的扩展性。