電化學矽加工之研究與分析

以作者查詢圖書館館藏

、以作者查詢臺灣博碩士

、以作者查詢全國書目

、勘誤回報

、線上人數：110

、訪客IP：18.220.116.34

姓名

紀朝傑(Chao-Jie Ji) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

電化學矽加工之研究與分析
(The Analysis and Investigation on Silicon Plate by Electrochemical Machining)

相關論文

★ 迴轉式壓縮機泵浦吐出口閥片厚度對性能影響之研究	★ 鬆弛時間與動態接觸角對旋塗不穩定的影響
★ 電化學製作針錐微電極之製程研究與分析	★ 蚶線形滑轉板轉子引擎設計與實作
★ 利用視流法分析金屬射出成形脫脂製程中滲透度與毛細壓力之關係	★ 應用離心法實驗探求多孔介質飽和度與毛細力之關係
★ 利用網絡模型數值模擬粉末射出成形製程毛細吸附脫脂機制	★ 轉注成形充填過程之巨微觀流數值模擬
★ 二維熱流效應對電化學加工反求工具形狀之分析	★ 金屬粉末射出成形製程中胚體毛細吸附脫脂之數值模擬與實驗分析
★ 飽和度對金屬射出成形製程中毛細吸附脫脂之影響	★ 轉注成型充填過程巨微觀流交界面之數值模擬
★ 轉注成型充填過程中邊界效應之數值模擬	★ 鈦合金整流板電化學加工技術研發
★ 射出/壓縮轉注成型充填階段中流場特性之分析	★ 脈衝電化學加工過程中氣泡觀測與分析

檔案

[Endnote RIS 格式]

[Bibtex 格式]

[相關文章]

[文章引用]

[完整記錄]

[館藏目錄]

[檢視]

[下載]

本電子論文使用權限為同意立即開放。
已達開放權限電子全文僅授權使用者為學術研究之目的，進行個人非營利性質之檢索、閱讀、列印。
請遵守中華民國著作權法之相關規定，切勿任意重製、散佈、改作、轉貼、播送，以免觸法。

摘要(中)

在眾多非傳統加工中，電化學加工(Electro-Chemical Machining, ECM)擁有加工速度快、無表面應力集中以及表面粗糙度佳的優勢，具有相當的發展潛力和高附加價值。
本研究採用直徑100μm之碳化鎢棒作為刀具，氫氟酸作為電解液，對P型單晶之矽基板進行加工。本文採用兩種實驗方法：單一因子法探討電化學加工參數(加工電壓、電解液濃度、初始電極間隙、刀具轉速以及刀具進給速度)對加工孔徑的影響；田口實驗方法探討加工參數(加工電壓、電解液濃度、刀具轉速以及刀具進給速度)的相對重要性。
實驗結果顯示，刀具轉速和初始電極間隙，此兩個變因對於加工孔徑影響微乎其微；加工電壓和電解液濃度是影響加工較大之參數。最後，以最佳參數進行加工，得到加工孔徑約300μm。

摘要(英)

In numerous non-traditional machining, the electrochemical machining (ECM) has the advantage of quick processing speed, good convergence in surface stress, and nice smoothness in workpiece surface with enormous potentialities and highly added value.
Single-crystal p-Si is machined by ECM. A tungsten carbide cylinder with diameter of 100 micro-meter is selected as the electrode tool. Hydrofluoric acid is selected as the electrolyte. In this research, the single variable method and Taguchi statistical method are used to analyze the influence of the parameters (such as applied voltage, concentration of electrolyte, initial inter electrode gap, rotational speed of the tool, tool feeding rate, etc) on the overcut of the drilling and the relative importance among parameters.
From experimental results, it shows that the feeding rate and the rotating rate of the electrode have only slightly influence on machining. Finally, the best parameters are taken for drilling the silicon substrate, and a hole with diameter of about 300μm is obtained.

關鍵字(中)

★ 電化學加工
★ P 型矽基板

關鍵字(英)

★ p-type silicon
★ Electrochemical machining

論文目次

摘要 I
Abstract II
目錄 III
表目錄 VII
圖目錄 VIII
符號說明 XI
第一章緒論 1
1.1 前言 1
1.2 非傳統加工 2
1.3 矽加工簡介 4
1.4 文獻回顧 6
1.4.1 電化學加工 6
1.4.2 微電化學加工 7
1.4.3 電化學矽加工 8
1.5 研究目的 9
第二章理論基礎與田口法介紹 10
2.1 電化學加工之基本理論 10
2.1.1 電流效率(Current Efficiency) 10
2.1.2 歐姆定律(Ohm's Law) 11
2.1.3 電雙層 11
2.2 電化學反應式 13
2.3 導電度、導電度與濃度的關係、電流密度 14
2.3.1 導電度(Conductivity) 14
2.3.2 導電度與濃度之關係 15
2.3.3 電流密度(Current Density) 15
2.4 田口實驗計畫法 16
2.4.1 參數的種類 16
2.4.2 參數設計的配置 18
2.4.3 信號雜音比 18
2.4.4 變異數分析 20
第三章實驗設備方法與步驟 22
3.1 實驗設備 22
3.1.1 機台結構設計 22
3.1.2 刀具進給控制系統 22
3.1.3 電源供應系統 23
3.1.4 連軸器 23
3.1.5 導電夾具 23
3.1.6 排煙櫃 24
3.2 實驗材料 24
3.3 直交表的建構 25
3.3.1 自由度的計算 26
3.3.2 標準直交表的選擇 27
3.3.3 實驗資料之分析 27
3.3.4 變異數分析法(ANOVA) 28
3.4 實驗步驟及注意事項 29
3.4.1 實驗步驟 29
3.4.2 實驗注意事項 30
第四章結果與討論 31
4.1 加工參數之探討及設定 32
4.2 單一因子法 33
4.2.1 加工電壓之參數分析 33
4.2.2 刀具進給速度之參數分析 34
4.2.3 電解液濃度之參數分析 35
4.2.4 刀具轉速之參數分析 35
4.2.5 初始電極間隙之參數分析 36
4.2.6 分析結果 36
4.3 田口方法 36
4.3.1 ANOVA與各參數分析 37
4.3.2 外孔直徑最適化因子水準之組合 38
第五章結論 40
5.1 結論 40
5.2 未來展望 41
參考文獻 42
表 45
圖 53

參考文獻

1. 許坤明編著, 非傳統加工, 第一章和第三章, 全華科技圖書股份有限公司, 台北 (2005).
2. X. G. Zhang, Electrochemistry of Silicon and Its Oxide, Chapter 2, Kluwer Academic/ Plenum Publishers (2001).
3. V. Kirchner, X. Xia and R. Schuster, “Electrochemical Nano-structuring with Ultra-short Voltage Pulses,” Acc. Chem. Res., Vol. 34, pp. 371-377 (2001).
4. D. Zhu and H. Y. Xu, “Improvement of Electrochemical Machining Accuracy by Using Dual Pole Tool,” Journal of Materials Processing Technology, Vol. 129, pp. 15-18 (2002).
5. H. Hocheng, Y. H. Sun, S. C. Lin and P. S. Kao, “A Material Removal Analysis of Electrochemical Machining Using Flat-End Cathode,” Journal of Material Processing Technology, Vol. 140, pp. 264-268 (2003).
6. M. S. Hewidy, “Controlling of Metal Removal Thickness in ECM Process,” Journal of Materials Processing Technology, Vol. 160, pp. 348-353 (2005).
7. J. C. S. Neto, E. M. Silva, M. B. Silva, “Intervening Variables in Electrochemical Machining,” Journal of Materials Processing Technology, Vol. 179, pp. 92-96 (2006).
8. B. J. Ma, Z. J. Fan and D. J. Stephenson, “Influence of Magnetic Field Distribution on ECM Process,” Key Engineering Materials, Vol. 339, pp. 50-58 (2007).
9. B. Bhattacharyya, B. Doloi and P. S. Sridhar, “Electrochemical Micro-machining: New Possibilities: for Micro-manufacturing,” Journal of Materials Processing Technology, Vol. 113, pp. 301-305 (2001).
10. L. Yong, Z. Yunfei, Y. Guang and P. Liangqiang, “Localized Electrochemical Micromachining with Gap Control,” Sensors and Actuators A, Vol. 108, pp. 144-148 (2003).
11. B. Bhattacharyya and J. Munda, “Experimental Investigation on the Influent of Electrochemical Machining Parameters on Machining Rate and Accuracy in Micromachining Domain,” International Journal of Machine Tool＆Manufacture, Vol. 43, pp. 1301-1310 (2003).
12. M. Kock, V. Kirchner and R. Schuster, “ Electrochemical Micromachining with Ultrashort Voltage Pulses - a Versatile Method with Lithographical Precision,” Electrochemical Action, Vol. 48, pp. 3213-3219 (2003).
13. S. H. Ahn, S. H. Ryu, D. K. Choi and C. N. Chu, “Electro-chemical Micro Drilling using Ultra Short Pulses,” Precision Engineering, Vol. 28, pp. 129-134 (2004).
14. 楊昌融, “微電化學加工參數之最佳化設計及評估,” 國立中央大學機械研究所碩士班論文 (2004).
15. 廖哲範, “脈衝微電化學之加工應用與評估,” 國立中央大學機械研究所碩士論文 (2005).
16. P. Allongue, P. Jiang, V. Kirchner, A. L. Trimmer, and R. Schuster, “Electrochemical Micromachining of p-Type Silicon,” J. Phys. Chem. B, Vol. 108, pp. 14434-14439 (2004).
17. H. H. Hassan, J. L. Sculfort, M. Etman, F. Ozanam and J. -N. Chazalviel, “Kinetic and Diffusional Limitations to the Anodic Dissolution of p-Si in Fluoride Media,” J. Electroanal. Chem., Vol. 380, pp. 55-61 (1995).
18. J. F. Thorpe and R. D. Zerkle, “Theoretical Analysis of the Equilibrium Sinking of Shallow, Axially Symmetric, Cavities by Electrochemical Machining”, Electrochemical Society Princeton pp. 1-39 (1971).
19. Madhavv S. Phadke 著, 黎中正譯著, 穩健設計之品質工程, 台北圖書 (1993).
20. 永田靖著, 陳耀茂譯, 實驗計畫法入門, 財團法人中衛發展中心 (2004).
21. Hydrofluoric Acid Properties
http://www51.honeywell.com/sm/hfacid/common/documents/HF_Properties_Graph_technical_doc.pdf
22. V. Lescuras, I. Zouari, F. Valentin and F. Lapicque, “A Photo Physical Technique for the Measurement of Local Oxygen Concentration near an Electrode Surface,” Journal of Applied Electrochemistry, Vol. 24, pp. 652-657 (1994).
23. M. Sen and H.S. Shan, “A Review of Electrochemical Macro- to Micro-hole Drilling Processes,” International Journal of Machine Tools & Manufacture, Vol. 45, pp. 137-152 (2005).
24. W. Lang, Silicon microstructuring technology, Materials Science and Engineering, R17, pp. 1-55 (1996).
25. J. A. Kenny and G. S. Hwang, “Etch Trends in Electrochemical Machining with Ultrashort Voltage Pulses,” Electrochemical and Solid-State Letters, Vol. 9, No.1, D1-D4 (2006).
26. Y. F. Luo, “Differential Equations for the Ultra-fast Transient Migration in Electrolytic Dissolution,” Electrochemistry Communications Vol. 8, pp. 353-358 (2006).

指導教授

洪勵吾(Lih-Wu Hourng)

審核日期

2008-7-22

推文