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研究生： 顏柏輝
Bo-Huei Yan
論文名稱： 微細鑽石線鋸鋸切特性與磨耗之研究
A Study of The Sawing Characteristics and Wear of Thin Diamond Wire Saw
指導教授： 左培倫
Pei-Lum Tso
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 動力機械工程學系
Department of Power Mechanical Engineering
論文出版年： 2004
畢業學年度： 92
語文別： 中文
論文頁數： 110
中文關鍵詞： 游離磨粒 、固定磨粒 、田口法 、變異數分析
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    • 游離磨粒線鋸目前已廣泛的應用在半導體晶圓的切片製程中。藉由游離磨料來移除材料，SiC磨粒被大量的使用在其製程中，然而這些使用後的磨料易污染環境，導致工業上的浪費，且其加工效率低。基於這些理由，發展固定磨粒線鋸已成為工業界必然的趨勢。
    本文主要的目的是為了能夠將固定磨粒線鋸實際應用於半導體晶圓切片等高成本的材料加工之中，並提供產業界有效的加工參數設定。
    而本研究應用田口式實驗設計法(Taguchi experimental design)，探討在固定鑽石線鋸鋸切中，加工參數對加工特性的影響。文中探討的加工特性包括：切片表面粗糙度、材料移除率、線鋸磨耗量及切口寬度。加工參數包括：磨粒粒度、線張力、切削液、線速度及進給速率。利用L9(34)直交表，配合S/N比值及變異數分析(ANOVA)理論分析，研究結果發現使用較小的磨粒、較快的線速度及較慢的進給速率可以獲得較佳的表面粗糙度。線速度及進給速率對材料移除率都有正面的影響，其中加入切削液會增加材料移除率，並同時增加線鋸的磨耗量。而線張力則對所有的加工品質都沒有明顯的影響。

    英文摘要 ….....…….……………………………………………………I 中文摘要 ………….....…………………………………………………II 誌謝 …………………....………………………………………………III 目錄 ……………………....……………………………………………IV 圖目錄 …………………….......………………………………………VII 表目錄 ………………………….....……………………………………X 第一章 簡介 1-1 研究背景 ......................................................................................1 1-2 線鋸切割 ......................................................................................4 1-3 固定磨粒線 ..................................................................................6 1-4 研究動機與目的 ..........................................................................8 第二章 文獻回顧 ................................................................................10 第三章 硬脆材料的加工原理 3-1 矽晶材料與精密陶瓷 ................................................................18 3-2 硬脆材料的精密加工原理 ........................................................20 3-3 單顆磨粒對材料移除之理論模型..............................................24 3-3 實驗驗證與討論 ........................................................................26 第四章 實驗設備與規劃 4-1 實驗目的 ....................................................................................28 4-2 實驗材料 ....................................................................................28 4-3 實驗設備 ....................................................................................32 4-3-1 試驗機台設備 ....................................................................32 4-3-2 量測設備 ............................................................................35 4-4 田口式實驗設計法 ....................................................................39 4-4-1 要因實驗與田口實驗 ........................................................40 4-4-2 直交表 ................................................................................41 4-4-3 損失函數 ............................................................................42 4-4-4 訊號雜因（S/N）比 ..........................................................43 4-4-5 控制因子分析 ....................................................................45 4-4-6 變異數分析 ........................................................................46 4-4-7 最佳參數的選擇步驟 ........................................................48 4-4-8 田口式實驗設計流程 ........................................................48 4-5 實驗方法與設計流程 ................................................................49 4-5-1 選擇控制因子及直交表 ....................................................51 4-5-2 執行實驗 ............................................................................54 第五章 實驗結果與討論 5-1 加工參數對表面粗糙度的影響 ................................................55 5-1-1量化公式 ..............................................................................55 5-1-2表面粗糙度實驗結果分析 ..................................................56 5-2 加工參數對材料移除率的影響 ................................................72 5-2-1 量化方式 ............................................................................72 5-2-2 材料移除率實驗結果分析 ................................................73 5-3 加工參數對線鋸磨耗的影響 ....................................................79 5-3-1 量化方式 ............................................................................79 5-3-2 線鋸磨耗實驗結果分析 ....................................................79 5-4 加工參數對切口寬度的影響 ....................................................85 5-4-1 量化方式 ............................................................................85 5-4-2 切口寬度實驗結果分析 ....................................................85 5-5 實驗結果與討論 ........................................................................89 5-5-1 表面粗糙度 ........................................................................90 5-5-2 矽試片表面顯微觀察結果 ................................................91 5-5-3固定磨粒與游離磨粒鋸切之比較 .....................................95 5-5-4 材料移除率 ........................................................................98 5-5-5 線鋸磨耗量 ........................................................................99 5-5-6 線鋸壽命預測 ..................................................................103 5-5-7 切口寬度 ..........................................................................104 第六章 結論與未來展望 ..................................................................105 參考文獻 ..............................................................................................107 附表 .....................................................................................................110

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