SiC单晶线锯切片微裂纹损伤深度的有限元分析_高玉飞_机械工程专业论文范文模板、范本.pdf
需积分: 0 80 浏览量
2023-06-13
20:50:19
上传
评论
收藏 585KB PDF 举报
第 50 卷 第 12 期 西 安 交 通 大 学 学 报 Vol.50 No.12
2016 年 12 月 JOURNAL OF XI’AN JIAOTONG UNIVERSITY Dec. 2016
————————————
收稿日期：2016-06-28。作者简介：高玉飞（1981—），男，讲师。基金项目：国家自然科学基金资助项目(51205234)；山东
省自然科学基金资助项目（ZR2014EEM034）。
网络出版时间： 网络出版地址：
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）
摘要：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；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。
关键字：SiC 单晶；线锯切割；微裂纹损伤；有限元分析
中图分类号：TN304.0 文献标志码：A 文章编号：0253-987X(2016)12-0000-00
Finite Element Analysis on Wafer Micro-Crack Damage Depth
in Wire Saw Slicing SiC Crystal
GAO Yufei
1
, CHEN Yang
1
, GE Peiqi
1, 2
( 1．School of Mechanical Engineering, Shandong University, Jinan 250061, China;
2．Key Laboratory of High Efficiency and Clean Mechanical Manufacture, Ministry of Education, Shandong University, Jinan 250061, China)
Abstract: To realize the nondestructive analysis and fast calculation for subsurface micro-crack damage
(SSD) depth of single-crystal silicon carbide (SiC) wafer in wire saw slicing process, a finite element
model for analysis SiC wafer SSD depth is established based on brittle material removal mechanism in
wire sawing SiC single crystal. The failure and removal of wafer surface finite element units is
controlled by defining the output of the cracking state, and the maximum distance from the non-failure
nodes in calculation points region to the wafer surface is considered the micro-crack damage depth. The
maximum principal stress and its change rate are revealed, the SSD depth is obtained with the finite
element model. The results show that the maximum principal stress and its change rate become greater
as getting closer to the sawing area; the SSD depth of SiC wafer decreases with the increasing wire
speed at constant ingot feed rate. The finite element simulation values are lower than the experimental
ones, with a consistent change trend and a relative error range of 10%~15.92%, which means the finite
element model can be used to predict the micro-crack damage depth of SiC wafer in wire sawing
process.
Keywords: SiC crystal; wire saw slicing; micro-crack damage; finite element analysis
碳化硅（SiC）单晶是第三代宽带隙半导体
材料，是发光 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
后续磨抛工序工作量，是评价加工质量优劣的一
2016-09-23 17:14:18 http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1069.T.20160923.1714.020.html
资源评论
