高玉飞,陈阳,葛培琪,2

(1.山东大学机械工程学院,250061,济南;2.山东大学高效洁净机械制造教育部重点实验室,250061,济南)



SiC单晶线锯切片微裂纹损伤深度的有限元分析

高玉飞1,陈阳1,葛培琪1,2

(1.山东大学机械工程学院,250061,济南;2.山东大学高效洁净机械制造教育部重点实验室,250061,济南)

为了实现对碳化硅单晶(SiC)线锯切片亚表面微裂纹损伤深度快速计算与非破坏性分析,基于SiC单晶锯切加工脆性模式的材料去除机理,选择材料脆性开裂本构模型,建立了SiC单晶线锯切片微裂纹损伤深度计算有限元模型。模型通过定义开裂状态量的输出,控制晶片表面单元失效与删除,将晶片上计算点区域内未失效单元节点到晶片表面最大距离提取为微裂纹损伤深度,实现了微裂纹损伤深度的仿真计算。研究了锯切过程的最大主应力与应力变化率的变化规律,仿真计算了切片微裂纹损伤深度,结果表明:锯切过程中距切点越近,最大主应力值与应力变化率越大;当工件进给速度一定时,锯丝速度提高,SiC晶片的微裂纹损伤深度降低;有限元模型的仿真计算值均小于实验测量值,结果变化趋势较一致,其相对误差范围为10%～15.92%。建立的有限元模型可以较准确地预测计算SiC单晶线锯切片微裂纹损伤深度。

SiC单晶;线锯切割;微裂纹损伤;有限元分析

碳化硅(SiC)单晶是第三代宽带隙半导体材料,是发光二极管(LED)理想衬底材料,也是制作高温、高频、抗辐照、大功率电子器件的重要材料[1]。SiC单晶线锯切片加工是晶片成形的首道工序,所形成的晶片亚表面微裂纹损伤深度直接影响后续磨抛工序的工作量,是评价加工质量优劣的一个重要指标。……