超薄钛酸锶电瓷基片精密磨粒加工工艺研究

来源 :广东工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:woshimaizi
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
钛酸锶电子陶瓷由于独有的高介电常数成为高性能电子元器件和微波电路基板的核心材料,随着应用需求的发展,需要钛酸锶电子陶瓷基片尺寸达到2英寸,厚度小于0.15mm,并具有光滑平坦表面(TTV≤0.1μm和Ra≤0.01μm)。但是钛酸锶电子陶瓷是通过晶体材料或粉末烧结成形的,在烧结毛坯的过程中会产生20%的收缩率,具有“薄”、“软”、“脆”、“翘”等特征,很难通过热压烧结达到上述使用的尺寸精度要求,因而必须进行表面超精密磨粒加工,其最终加工精度、表面加工质量和损伤层深度直接决定了微波电路和微波元器件的性能。本文针对钛酸锶材料的特性,对钛酸锶电子陶瓷基片(电瓷基片)在磨粒加工过程中的材料表面质量、表面完整性、加工效率、材料亚表面损伤和材料表面与内部缺陷等进行了系统性研究,建立了超薄软脆电子陶瓷基片高效研抛磨粒加工技术理论,在“防破碎研磨”方式快速去除薄脆电子陶瓷基片的凹凸不平和翘曲的基础上,针对保护性双面加工难以解决超薄的问题,提出了利用单面真空吸附夹持平面研磨抛光技术,单面交替研磨迅速减薄至0.15mm后再单面交替抛光达到粗糙度Ra0.01μm,获得完整的高质量的超光滑加工表面,从而实现超薄软脆电子陶瓷基片的加工,具体内容如下:  首先通过“防破碎研磨”方法对超薄、软脆、大翘曲钛酸锶电瓷基片进行了双面平坦化研磨减薄加工,详细分析了基片的平坦化过程,统计了在不同保持架厚度下研磨压力和研磨盘转速对基片加工完整性的影响,采用有限元方法对保持架进行了受力仿真分析,得出了不同工艺阶段的保持架能够达到的最小厚度均为0.185mm,达不到超薄加工的要求。之后研究了研磨压力、研磨盘转速和磨粒粒径对减薄效果的影响,并对加工效率进行了优化,发现在研磨盘转速45r/min、研磨压力4.922kPa、磨料粒径W28、磨料种类氧化铝(Al2O3)、铸铁研磨盘、研磨液浓度10.45wt%、研磨液流量20ml/min的条件下,可将钛酸锶电瓷基片的平坦化加工时间从150min缩短至20min。  然后通过真空吸附夹持方式对平坦化后的基片进行了单面研磨减薄,系统分析了磨料种类、磨粒粒径、研磨压力、研磨盘转速、研磨液浓度、研磨液流量、加工时间和研磨盘种类等工艺参数对加工表面粗糙度、材料去除率和表面形貌的影响规律。结果表明,在转速为45r/min,抛光液流量为20ml/min,抛光液浓度为6wt%,压力为4.298kPa的条件下,依次采用W28、W14和W7的氧化铝在铸铁盘上对钛酸锶电瓷基片进行粗研磨、半粗研磨和半精研磨加工,采用磨粒粒径为W3.5的氧化铝在铜盘上进行精研磨加工,可以将钛酸锶电瓷基片的表面粗糙度从原始的Ra0.945μm降低到 Ra0.102μm,在8min内将厚度为0.185mm的基片减薄到了0.15mm,成功解决了超薄的问题。  再次通过对单面研磨减薄完成后的基片进行单面抛光,分析了抛光垫种类、抛光时间、抛光压力、磨料种类、磨料粒径、抛光液浓度、抛光液流量和抛光盘转速等工艺参数对加工表面粗糙度、材料去除率和表面形貌的影响规律。结果表明,采用褐色聚氨酯抛光垫、转速为45r/min、抛光液流量为20ml/min、抛光液浓度为4wt%、压力为15.043kPa的条件下抛光30min后可以得到整体表面粗糙度为Ra0.01μm局部表面粗糙度达到Ra4nm的超光滑表面。  最后通过对抛光完成后的基片进行晶体结构分析,从微观角度研究了钛酸锶电瓷基片缺陷生成的机理,并采用白光干涉仪和红外热成像无损检测技术对抛光完成后所获得的超光滑基片进行表面缺陷和内部缺陷检测,证明加工后所观测到的缺陷绝大部分来自钛酸锶基片原有缺陷,这些缺陷在加工过程中无法消除,并会导致基片发生破碎。最后利用角度抛光法和截面显微法对超光滑基片进行了亚表面损伤检测,并对结果进行了分析,证明表面光滑的基片内部存在亚表面损伤,这些损伤是基片发生破碎的潜在威胁。
其他文献
在化工和材料科学研究的推动作用下,市场上出现了各种具有新功能的防伪油墨,不仅大幅度提高了印刷品的档次,而且有效地起到了激励消费、活跃市场、打击假冒伪劣产品的作用。  
汽车振动是影响其舒适性的重要因素,存在多振源、低频且宽频带的特点,传统的线性减振器的单频点减振性能难以满足汽车行驶过程中的大带宽减振要求。近年来研究结果表明,非线性结构在低频大带宽减振方面表现出优异的性能。难点在于,如何得到具有特定力学性质的非线性结构以满足特定频段的减振需求。为此,本文提出了基于局部截面构型变换的非线性变刚度调节方法,设计了具有大带宽的非线性双稳态单胞结构,并研究了多胞阵列结构的
学位
学位
薄壁圆管绕弯成形工艺具有高效、低耗和高精度等优点,因此广泛应用于航空、航天及汽车工业领域。但是由于管材具有中空结构,薄壁圆管弯曲成形,特别是小弯曲半径成形过程,更容
本文通过对荣华二采区10
期刊
期刊
期刊
期刊
高血压是一种高发病率、多并发症的危险疾病。降血压肽(AHP)是一类能够降低人体血压的多肽的总称,它是血管紧张素转化酶(ACE)的抑制剂,可通过抑制人体血管紧张素Ⅱ的生成而达到