مهندسی ساخت و تولید ایران

مهندسی ساخت و تولید ایران

بررسی تأثیر پارامتر ضخامت براده تغییر شکل‌نیافته در ماشین‌کاری فوق‌دقیق سیلیکون

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران
10.22034/ijme.2026.598528.2230
چکیده
سیلیکون تک‌بلور به‌عنوان یکی از پرکاربردترین مواد در صنایع پیشرفته، به‌ویژه در حوزه‌های اپتیک، نیمه‌رسانا و میکروالکترونیک، جایگاه ویژه‌ای دارد. از سوی دیگر ماشین‌کاری فوق‌دقیق سیلیکون تک‌بلور با ابزار الماس تک‌نقطه‌ای ، روشی کلیدی در تولید قطعات اپتیکی و نیمه‌رسانا محسوب می‌شود. در این پژوهش، تأثیر ضخامت براده تغییر شکل‌نیافته (hmax) بر افزایش بازدهی فرآیند، کیفیت سطح و تغییرات زیرسطحی بررسی شده است. نتایج نشان داد که افزایش hmax موجب تغییر زمان ماشین‌کاری مفید و تشکیل لایه آمورف سطحی می‌شود. تحلیل آزمون پرتو پراش ایکس کاهش شدت پیک‌های بلوری و تشکیل لایه آمورف سطحی را تأیید کرد. هم‌چنین بررسی جهت‌های کریستالی نشان داد که آسیب‌های سطحی عمدتاً در راستای <110> رخ می‌دهند. بررسی زمان ماشین‌کاری مشخص کرد که در ضخامت‌های مختلف براده تغییرنیافته، زمان رسیدن به حد آستانه زبری سطح و هم‌چنین تعداد قطعات تولید شده متفاوت است. آزمون‌ها بر اساس hmax مرتب شده و محدوده مطلوب مشاهده شده 100 نانومتر تعیین گردید. این نتایج می‌تواند مبنای بهینه‌سازی فرآیند ماشین‌کاری فوق‌دقیق سیلیکون تک‌کریستال قرار گیرد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Investigation of the Effect of Undeformed Chip Thickness parameter on Ultra-Precision Machining of Silicon

نویسندگان English

Mohammad Davari DoaltAbadi
Mehdi Heidari
Faculty of Mechanical Engineering, Shahrood University of Technology, shahrood, Iran
چکیده English

Single-crystal silicon holds a prominent position as one of the most widely used materials in advanced industries, particularly in the fields of optics, semiconductors, and microelectronics. On the other hand, ultra-precision machining of single-crystal silicon using a single-point diamond tool is a pivotal method for manufacturing optical and semiconductor components. In this study, the influence of undeformed chip thickness (hmax) on surface quality and subsurface alterations was investigated. The results indicated that increasing hmax leads to variations in machining efficiency time and the formation of a surface amorphous layer. X-ray Diffraction (XRD) analysis confirmed the reduction in crystalline peak intensity and validated the formation of the amorphous layer. Furthermore, the examination of crystallographic orientations revealed that surface damage predominantly occurs along the <110> direction. Machining time plots demonstrated that the time required to reach the surface roughness threshold varies across different undeformed chip thicknesses. The tests were categorized based on hmax, and an favorable operating range of approximately 100 nm was identified within the tested conditions. These findings can serve as a basis for optimizing the ultra-precision machining process of single-crystal silicon.

کلیدواژه‌ها English

ultra-precision machining
single-crystal silicon
undeformed chip thickness
surface integrity
crystallographic orientation

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 08 آبان 1405