硬脆材料（如碳化鎢、碳化矽、矽、氧化鋁、Zerodur 和許多玻璃材料等）因為可以滿足精密零件在光學、電子與機械性質上的特殊要求，所以其應用領域十分廣泛；但由於其具有高硬度和脆性的特質，所以一般多被歸類為難加工材料，因此如何瞭解並改善這些硬脆材料的加工方式，以滿足經濟化生產的需求，是相當重要的議題。在本論文中首先以微壓痕及刮痕實驗，作為探討材料機械性質及瞭解材料加工行為之基礎研究，從而對硬脆材料之延/脆性加工模式轉換進行分析。此外，本論文也分別使用金屬結合與樹酯結合鑽石砂輪來磨削碳化鎢與碳化矽試片，探討砂輪/加工參數（如縱向與橫向進給、切深和主軸速度等）及材料機械性質，對輪磨加工後材料的表面形貌/粗糙度，及次表面顯微結構如非晶層、差排、微裂痕及破裂情形等的相關性。研究結果顯示加工參數之選取對延/脆性加工模式有決定性之影響；而材料機械性質與材料移除機制及所獲致之表面性狀間亦有很強之關聯性；例如碳化鎢中的顆粒尺寸和鈷含量的影響，當碳化鎢含鈷量為0%時，其臨界切深值約為2.5μm，當鈷含量提高時，其臨界切深值會隨之增加。而由於磨削加工造成之溫升，會使試片中的鈷在加工過程中因熱擴散而流失，材料主要之破裂模式會因而從穿晶破壞轉為沿晶破壞，加工表面也因此易產生晶粒被拔除之現象；此效應在高含鈷量時尤為明顯。相較之下，碳化矽試片則因具有相對較高的硬度和較小之臨界切深，因此如果加工條件超過延性加工範圍時，表面和次表面會有較深之中央裂縫分佈，因此較碳化鎢材料更難加工。

Brittle materials such as WC, SiC, Si, Al2O3, Zerodur and various optical glasses are difficult-to-machine materials for their high hardness and extreme brittleness. However, owing to their advanced optical, electronic and/or mechanical properties, demands for precision parts made of these brittle materials are increasing at a very fast rate. Advances in manufacturing processes are therefore important to the economic production of these parts. To ensure the quality of the generated surface and to improve the process efficiency, efforts have been made in this research to correlate the material properties, and machining processes/ conditions to the obtained surface integrity. Indentation and scratching tests were adopted in this study to gain fundamental understanding of the materials behavior, especially ductile to brittle transition, when subjecting to “cutting” operations. Both metal-bonded and resin-bonded diamond wheels were used in experiments of grinding WC and SiC specimens. Grinding parameters such as in-feed/cross-feed, cut depth and spindle speed were also studied. The results showed that, depending on the wheel and machining conditions, amorphous layer, dislocations, micro-cracks and fracture could be observed on the obtained surface. The grain size of WC and cobalt concentration also played important role in the achievable surface integrity. It is found that the critical cut depth of WC-C0%0 is around 2.5μm. The critical cut depth gets bigger as the cobalt concentration gets higher. The diffusion and depletion of cobalt induced by the elevated grinding temperature might result in the fracture mode changed from trans-grains to inter-grains and induce grain pull-out on the machined surface. SiC, having a relatively higher hardness and smaller critical cut depth, is much more difficult to be machined than WC for its surface/subsurface would be covered by scattered deep-penetrating median crack if any of the machining conditions goes beyond the ductile regime.

目錄
致謝	I
中文摘要...................................................................................................II
英文摘要..................................................................................................IV
目錄	VI
圖目錄	IX
表目錄	XIX
第一章 概論	1
1-1前言	1
1-2研究動機與目的	2
第二章 文獻回顧	3
2-1硬脆材料特性	3
2-1-1矽晶圓	3
2-1-2碳化鎢	8
2-1-3 SiC	13
2-2壓痕與刮痕基礎探討	16
2-2-1壓痕理論探討	16
2-2-2刮痕理論探討	22
2-3硬脆材料製造方法	24
2-3-1車削加工	24
2-3-2 ELID磨削加工	26
2-3-3精密磨削加工	34
2-3-4表面性狀探討	40
第三章 實驗設計與規劃	43
3-1實驗流程圖	43
3-2實驗分析設備	44
3-2-1光學顯微鏡	44
3-2-2掃描式電子顯微鏡	44
3-2-3穿透式電子顯微鏡	45
3-2-4表面形貌儀	46
3-3實驗設備與參數	47
3-3-1 ELID磨削加工機	47
3-3-2精磨加工機	47
3-3-3 KENT精密平面磨床	49
3-3-4實驗參數	51
第四章 結果與討論	55
4-1基礎實驗	55
4-1-1壓痕實驗	55
4-1-2刮痕實驗	60
4-2 ELID磨削加工	68
4-2-1交錯式研磨研磨與平行式研磨之影響:	68
4-2-2機械式削銳與ELID削銳比較	72
4-2-3 ELID研磨加工參數差異比較	75
4-2-4有無Spark-Out(火花消除)之影響	81
4-2-5 ELID加工之結論	83
4-3精密平面磨削加工	86
4-3-1實際臨界切深實驗	86
4-3-2材料移除機制	90
4-3-3不同砂輪顆粒之影響	94
4-3-4精密平面磨削加工不同切深之影響	101
4-3-5精密平面磨削加工不同床台橫向進給之影響	106
4-3-6精密平面磨削加工不同床台速度之影響	113
4-3-7精密平面磨削加工材料之影響	124
4-3-8精密平面磨削加工不同加工液之影響	127
4-3-9精密平面磨削加工次表面品質之探討:	136
4-3-10、精密平面磨削延性加工模式之結論	139
第五章、工業應用與未來之展望	143
第六章、結論	149
參考文獻	153

圖目錄
圖2-1-1單晶及多晶結構	3
圖2-1-2矽晶圓加工方法	4
圖2-1-3晶圓的鑽石結構	5
圖2-1-4矽原子與電子圖	6
圖2-1-5矽晶圓之型態	6
圖2-1-6WC結晶組織，藍色和綠色分別代表W和C原子，在WC單位晶格中，W原子位於(0,0,0)位置，C原子位於(1/2,2/3,1/2)位置	10
圖2-1-7典型WC-Co材料光學顯微圖，相對深黃色是WC顆粒，相對淺黃色是結合Co相，此種材料中有兩種結合介面，WC/Co介面和WC/WC結晶邊界	12
圖2-2-1壓痕實驗	18
圖2-2-2壓痕測試中相的轉換機制	19
圖2-2-3Vickers壓痕中央/徑向裂痕(L) 橫向裂痕(R)	20
圖2-2-4研磨材料變形行為	23
圖2-3-1使用傳統刀具時之切削幾何圖	26
圖2-3-2切屑斷面變動與有效深度圖	26
圖2-3-3 ELID研磨系統圖	27
圖2-3-4 ELID研磨機制	28
圖2-3-5 ELID加工時，砂輪磨耗機制	30
圖2-3-6在ELID加工時鑽石顆粒狀態	32
圖2-3-7砂輪結構圖其中顯示磨耗及破裂模式	34
圖2-3-8砂輪顆粒之Rake Angle(α)可以區分(a)正角、零角、(b)負角	35
圖2-3-9砂輪顆粒和工件表面三種接觸方式(a)切削(b)犁入(c)磨擦	36
圖2-3-10磨削脆性材料之延性磨削機制	37
圖2-3-11刀具和工件接觸(a)傳統切削(b)磨削(c)超精密加工(d)刮痕滑動	37
圖2-3-12研磨陶瓷時熱流量分配	39
圖2-3-13延性加工時次表面損傷機制	40
圖2-3-14WC顆粒在Co結合劑中有如圖之兩種形狀:(a)稜鏡型(b) 稜鏡切邊型	41
圖3-2-1Olympus BX51M光學顯微鏡	44
圖3-2-2掃瞄式電子顯微鏡	44
圖3-2-3淡江大學掃瞄式電子顯微鏡	45
圖3-2-4穿透式電子顯微鏡	45
圖3-2-5表面形貌儀	46
圖3-3-1 GMN研磨機	47
圖3-3-2行與交錯研磨加工機μ	47
圖3-3-3 KENT精密平面磨床	49
圖3-3-4台灣鑽石砂輪(a)外觀(b) 產品表示(c)規格表示	50
圖3-3-5電解線上削銳研磨砂輪	51
圖3-3-6交錯與平行研磨砂輪	52
圖4-1-1 (a)為WC-Co%13碳化鎢 (b)WC-Co%0碳化鎢，均在輪磨加工切深1 μm，負載1000 g之壓痕實驗	55
圖4-1-2WC-Co%0碳化鎢不含Co，在輪磨加工切深1 μm，(a)以500 g之負載作壓痕實驗(b)以50 g之負載作壓痕實驗。	56
圖4-1-3是SiC 在輪磨加工 切深3 μm (a)以500 g之負載作壓痕實驗 (b)1000 g負載作壓痕實驗	57
圖4-1-4壓痕裂縫各部位置示意圖	58
圖4-1-5WC-Co%0試片施加不同負荷之硬度值	59
圖4-1-6不同WC-Co%0、WC-Co%9、WC-Co%13試片施加1000 g負荷硬度值	59
圖4-1-7精英科技有限公司刮痕試驗機(a)示意圖(b)設定圖	62
圖4-1-8 WC-Co%9刮痕實驗，方向由左至右，刮痕速度1 mm/sec，負荷400g(a) 放大200倍(b)放大500倍之OM圖	62
圖4-1-9 WC-Co13%刮痕實驗方向由左至右，刮痕速度1 mm/sec，垂直負荷400 g水平負荷400 g放大100倍	63
圖4-1-10WC-Co%13刮痕實驗，方向由左至右，刮痕速度1 mm/sec，垂直負荷400 g，刮痕寬度約25 μm、水平負荷350 g，刮痕寬度約22 μm，放大200倍	63
圖4-1-11WC-Co%9刮痕速度1 mm/sec，負荷400 g刮痕圖	64
圖4-1-12刮痕實驗WC-Co%9，刮痕速度1 mm/sec，負荷400 g(a)放大600(b)放大2500倍之刮痕圖	64
圖4-1-13 刮痕實驗WC含13%Co刮痕速度1 mm/sec，負荷400 g刮痕圖	65
圖4-1-14 WC-Co%13以不同負荷，刮痕速度1 mm/sec(a)負荷270 g、刮痕高度為7.7 nm (b)負荷350 g、刮痕高度為14.7 nm (c) 負荷400 g、刮痕高度為29.0 nm作刮痕實驗之α-step圖	66
圖4-1-15 WC-Co%13以不同負荷，刮痕速度1 mm/sec(a)負荷270 g、刮痕高度為7.7 nm (b)負荷350 g、刮痕高度為14.7 nm (c) 負荷400 g、刮痕高度為29.0 nm作刮痕實驗之α-step趨勢圖	66
圖4-2-1交錯研磨與平行研磨方式示意圖	68
圖4-2-2試片內外尺寸圖	69
圖4-2-3平行研磨研磨加工後試片(a)內(b)外比較	70
圖4-2-4平行研磨研磨加工後試片(a)內(b)外a-step比較	70
圖4-2-5 (a)交錯研磨與(b)平行研磨比較圖	70
圖4-2-6(a)交錯研磨與(b)平行研磨a-step比較圖	71
圖4-2-7穿透式電子顯微鏡觀察進給速度差異之次表面形貌	72
圖4-2-8光學顯微鏡拍攝傳統輪磨與ELID輪磨表面狀態	74
圖4-2-9電子顯微鏡拍攝傳統輪磨與ELID輪磨表面狀態	74
圖4-2-10光學顯微鏡拍攝不同加工電壓ELID研磨材料表面狀態	76
圖4-2-11電子顯微鏡拍攝不同加工電壓ELID研磨材料表面狀態	77
圖4-2-12光學顯微鏡拍攝不同加工Pulse研磨材料表面狀態	79
圖4-2-13電子顯微鏡拍攝不同加工Pulse ELID研磨材料表面狀態	79
圖4-2-14穿透式電子顯微鏡拍攝Spark-Out與否ELID研磨表面狀態	83
圖4-3-1延脆轉換(a)加工示意圖(b)試片上視圖(c)試片側視圖	87
圖4-3-2以#1000砂輪不同材料作延脆轉換加工WC-Co%0(右方可見脆性裂痕)之SEM圖	87
圖4-3-3以#1000砂輪不同材料作延脆轉換加工(a) (b)為WC-Co%9 (c) (d)為WC-Co%11 (e) (f)為WC-Co%13，(f)可見連續之脆性破壞之SEM圖。	89
圖4-3-4以#1000砂輪不同材料作(a)SiC硬延轉換加工(b)為圖(a)中白色圓圈放大，可見脆性破壞之SEM圖	90
圖4-3-5以#1000砂輪不同材料作延脆轉換加工(a) (b)為WC-Co%0 (c) (d)為WC-Co%9 (e) (f)為WC-Co%11 (g) (h)為WC-Co%13之SEM圖	92
圖4-3-6以#1000砂輪作SiC材料延脆轉換加工SiC之SEM圖	93
圖4-3-7 (a) WC-Co%9，床台速度25 m/min，切深3 μm，#1000砂輪加工(b) WC-Co%9，床台速度25 m/min，切深3 μm，#2000砂輪加工	95
圖4-3-8(A) WC-Co%11，床台速度25 m/min，切深3 μm，1000砂輪加工 (B) WC-Co%11，床台速度25 m/min，切深3 μm，#2000砂輪加工	96
圖4-3-9(A) WC-Co%13，床台速度25 m/min，切深3 μm，#1000砂輪加工(B) WC-Co%13%，床台速度25 m/min，切深3 μm，#2000砂輪加工	97
圖4-3-10 (A)SiC試片床台速度25 m/min，切深3 μm #1000砂輪加工(B)SiC試片，床台速度25 m/min，切深3 μm #2000砂輪加工	98
圖4-3-11 (a)#1000砂輪加工WC-Co%9 ，床台速度25 m/min，切深3 μm之α-step (Ra127.31 nm) (b)以#1000砂輪加工WC-Co%11，床台速度25 m/min，切深3 μm之α-step(Ra103.15 nm)	98
圖4-3-12 (a)#2000砂輪加工WC-Co%9，切深3 μm (Ra82.61 nm)	99
(b)#2000砂輪加工WC-Co%11%，切深3 μm (Ra61.89 nm) (c)#2000砂輪加工WC-Co%13，切深3 μm (Ra52.14 nm)	99
圖4-3-13以#2000砂輪加工WC-Co不同含Co9%、Co11%、Co13%之試片，切深3 μm，床台速度25 m/min，所對應不同之表粗	100
圖4-3-14 (a)#1000砂輪加工SiC，床台速度25 m/min，切深3 μm之α-step(Ra163.61 nm)(b)#2000砂輪加工SiC，床台速度25 m/min，切深3μm之α-step(Ra53.18 nm)	100
圖4-3-15 #2000砂輪加工WC-Co%9試片，床台速度25 m/min，切深為(a)1 μm (b)2 μm(c)3 μm SEM圖	102
(a)	(b)	103
圖4-3-16 #2000砂輪加工WC-Co%9試片，床台速度25 m/min，切深為(a)1 μm Ra=12.19 nm (b)2 μm Ra=16.44 nm (c)3 μm Ra=23.83 nm之α-step圖	103
圖4-3-17 #2000砂輪加工WC-Co%9試片，床台速度25 m/min，切深為1 μm、2 μm、3 μm之趨勢圖	103
圖4-3-18加工WC-Co%11試片，床台速度25m/min，切深分別為(a)1 μm (b) 3 μm	104
圖4-3-19加工WC-Co%13試片 切深分別為(a)1 μm (b)2 μm(c)3 μm	104
圖4-3-20加工加工WC-Co%13試片，床台速度25 m/min，切深為(a)1 μm Ra=13.09 nm (b)2 μm Ra=10.33 nm (c)3 μm Ra=20.22 nm之α-step圖	105
圖4-3-21加工加工WC-Co%13試片，床台速度25 m/min，切深為(a)1 μm Ra=13.09 nm (b)2 μm Ra=10.33 nm (c)3 μm Ra=20.22 nm之趨勢圖	106
圖4-3-22KENT KGS-1020AHD加工機器	106
圖4-3-23以#1000砂輪加工不同含鈷量之碳化鎢試片:(a)試片WC-Co%0、(b)試片WC-Co%9、(c)試片WC-Co%11、(d)試片WC-Co%13，切深3 μm，床台進給0.7 mm/sec之SEM圖	108
圖4-3-24 #1000砂輪加工碳化鎢試片，加工不同含鈷量之碳化鎢試片: (a)WC-Co%0試片表粗Ra48.51 nm、(b)WC-Co%9試片表粗Ra46.31 nm、(c)WC-Co%11試片表粗Ra42.50 nm、(d)試片WC-Co%13表粗Ra41.43 nm，切深3 μm，磨床進給feed0.7 mm/sec，加工後之α-step圖	109
圖4-3-25以#1000砂輪加工WC-Co%0、WC-Co%9、WC-Co%11、WC-Co%13試片，磨床進給feed0.7 mm/sec，切深3 μm，加工後之整體α-step比較圖	110
圖4-3-26以#1000砂輪，切深3 μm，加工WC-Co%9試片床台進給分別為(a)進給0.7 mm/sec(b)進給1.5 mm/sec(C)進給2 mm/sec之SEM圖	111
圖4-3-27以#1000砂輪，切深3 μm，加工WC-Co%9試片床台進給分別為(a)磨床進給0.7 mm 加工後試片表粗Ra46.31 nm(b)磨床進給feed1.5 mm 加工後試片表粗Ra54.82 nm(c)磨床進給feed2 mm 加工後試片表粗Ra65.57 nm之α-step圖	111
圖4-3-28以#1000砂輪加工碳化鎢試片(WC含Co%9 )，切深3 μm，磨床進給0.7 mm/sec 1.5 mm/sec 2 mm/sec加工後之整體α-step比較圖	112
圖4-3-29磨削加工之幾何圖	112
圖4-3-30為以#2000鑽石砂輪，加工試片WC-Co%0，切深3 μm (a)床台速度25 m/min (b)床台速度12.5 m/min，加工時間10 sec之SEM圖	114
圖4-3-31為以#2000鑽石砂輪，分別加工試片(a)WC-Co%9 (b)WC-Co%11 (c)WC-Co%13，切深3 μm、床台速度25 m/min、加工時間10 sec之SEM圖	115
圖4-3-32為以#2000鑽石砂輪，分別加工試片(a)WC-Co%0Ra=10.98 nm(b)WC-Co%9 Ra=8.62 nm(c)WC-Co%11 Ra=8.73 nm(d)WC-Co%13 Ra=7.36 nm，加工參數:切深3 μm、床台速度25 m/min、加工時間10 sec之α-step圖	116
圖4-3-33為以#2000鑽石砂輪，床台速度為25 m/min，加工不同含鈷量之碳化鎢試片:WC-Co%0、WC-Co%9、WC-Co%11、WC-Co%13，加工參數:切深3 μm、加工時間10 sec 之表粗圖	117
圖4-3-34為以#2000鑽石砂輪，分別加工試片:(a)WC-Co%9、(b) WC-Co%9局部放大、(c)WC-Co%11、(d)WC-Co%11局部放大、(e)WC-Co%13、(f) WC-Co%13局部放大，切深3 μm、床台速度12.5 m/min，加工時間10 sec之SEM圖	118
圖4-3-35為以#2000鑽石砂輪，分別加工試片(a)WC-Co%0 Ra=30.60 nm(b)WC-Co%9 Ra=15.51 nm(c)WC-Co%11 Ra=8.22 nm(d)WC-Co%13 Ra=6.16 nm，加工參數:切深3 μm、床台速度12.5 m/min、加工時間10 sec之α-step圖	119
圖4-3-36為以#2000鑽石砂輪，床台速度為12.5 m/min ，加工不同含鈷量之碳化鎢試片:WC-Co%0、WC-Co%9、WC-Co%11、WC-Co%13，加工參數:切深3 μm、加工時間10 sec之表粗圖	120
圖4-3-37以#2000鑽石砂輪，不同床台速度分別為25 m/min和12.5 m/min，加工不同含鈷量之碳化鎢試片:WC-Co%0、WC-Co%9、WC-Co%11、WC-Co%13，加工參數:切深3 μm、加工時間10 sec之表粗圖	121
圖4-3-38為以#2000鑽石砂輪 分別加工參數: (a) 試片SiC 床台速度25 m/min(b)圖a局部放大 (c) 試片SiC 床台速度12.5 m/min(d)圖c局部放大，切深3 μm、加工時間10 sec 之SEM圖	122
圖4-3-39為以#2000鑽石砂輪，分別加工試片SiC (a)床台速度25 m/min (Ra=15.20 nm)(b)床台速度12.5 m/min(Ra=50.86 nm)、切深3 μm、加工時間10 sec之α-step圖	122
圖4-3-40以#2000鑽石砂輪，不同床台速度分別為25 m/min和12.5 m/min，加工SiC試片，加工參數:切深3 μm、加工時間10 sec之表粗圖	123
圖4-3-41圖(a)為WC-Co%13試片未加工表面，灰色為WC顆粒，黑色為結合鈷，圖(b)SiC未加工前表面，有顆粒起伏	126
圖4-3-42為以#2000鑽石砂輪，切深3 μm、床台速度25 m/min、加工時間10sec，加工前(a) WC-Co%13加工後(b)SiC加工後試片之SEM圖	126
圖4-3-43為以#2000鑽石砂輪，分別加工試片(a)WC-Co%0 Ra=10.98 nm(b) WC-Co%13 Ra=7.36 nm(c)SiC Ra=15.20 nm，加工參數:切深3 μm、床台速度25 m/min、加工時間10 sec之α-step圖	126
圖4-3-44砂輪顆粒和工件表面三種接觸方式(a)切削(b)犁入(c)磨擦	128
圖4-3-45以#1000鑽石砂輪，加工WC-Co%0試片，切深3 μm、床台速度25 m/min、加工時間10 sec之SEM，圖(a)(b)添加水溶性切削液，分別放大(a)10000倍、圖(b)放大20000倍，圖(c)(d)則添加切削油，分別放大(c)10000倍、圖(d)放大20000倍	129
圖4-3-46以#1000鑽石砂輪，加工WC-Co%9試片切深3 μm、床台速度25 m/min、加工時間10 sec之SEM圖，圖(a)(b) 添加水溶性切削液，分別放大(a)5000倍，圖(b)放大20000倍，圖(c)則添加切削油，放大(c)5000倍	130
圖4-3-47以#1000砂輪添加水溶性切削液，加工WC-Co%11試片，切深3 μm、床台速度25 m/min、加工時間10 sec之SEM圖	131
圖4-3-48以#1000砂輪，加工WC-Co%13試片，切深3 μm、床台速度25 m/min、加工時間10 sec之SEM圖(圖(a)(b)添加水溶性切削液，圖(c)(d)添加切削油)	132
圖4-3-49以#1000砂輪，加工SiC試片，切深3 μm、床台速度25 m/min、加工時間10 sec之SEM圖(圖(a)(b)添加水溶性切削液，圖(c)(d)添加切削油)	132
圖4-3-50以#1000砂輪，加工WC-Co%0、WC-Co%9、WC-Co%11、WC-Co%13試片，切深3 μm、床台速度25 m/min、加工時間10 sec，使用不同切削液加工後表面之α-step圖	134
圖4-3-51以#1000砂輪，加工WC-Co%0、WC-Co%9、WC-Co%11、WC-Co%13試片，切深3 μm、床台速度25 m/min、加工時間10 sec使用不同切削液加工後表面之α-step比較圖	134
圖4-3-52以#1000砂輪，加工SiC試片，切深3 μm、床台速度25 m/min、加工時間10 sec，使用不同切削液加工後表面之α-step圖(圖(a) SiC、Ra=89.20 nm添加水溶性切削液，圖(b) SiC、Ra=77.54 nm添加切削油)	135
圖4-3-53以#1000砂輪，加工SiC試片，切深3 μm、床台速度25 m/min、加工時間10 sec，使用不同切削液加工後表面之α-step比較圖	135
圖4-3-54以台灣鑽石#2000砂輪 床台軸向速度25 m/min 切深3 μm使用水溶性切削液 加工WC-Co%13試片(a)放大5000倍(b)放大30000倍加工後之SEM圖	137
圖4-3-55以台灣鑽石#2000砂輪 床台軸向速度25 m/min 切深3 μm使用水溶性切削液 加工WC-Co%13試片後之斷面(Cross Section)	138
(a)斷面(b)變質層放大5000倍(c)底材放大5000倍之SEM圖	138
圖4-3-56以台灣鑽石#2000砂輪，床台軸向速度25 m/min，切深3 μm使用水溶性切削液，加工WC-Co%13試片斷面(Cross Section)之SEM圖	138

表目錄
表2-1-1矽晶圓材料特性	5
表2-1-2鎢之性質	10
表2-2-1矽晶圓相轉換特性表	19
表3-3-1平行與交錯研磨加工機臺規格	48
表3-3-2 KENT精密平面磨床規格	49
表3-3-3砂輪規格	50
表3-3-4電解線上削銳研磨砂輪規格	51
表3-3-5交錯與平行研磨砂輪規格	52
表3-3-6加工參數設定:	54
表4-1-1 WC和SiC壓痕實驗條件及觀察結果	57
表4-1-2 WC和SiC壓痕實驗負荷及壓痕深度	58
表4-2-1交錯研磨與平行研磨加工方式差異之加工參數	69
表4-2-2傳統研磨與ELID研磨加工參數比較	72
表4-2-3不同加工電壓的ELID研磨試片加工參數	75
表4-2-4不同電流供應比的ELID研磨試片加工參數	78
表4-2-5 Spark-out處理與否的ELID研磨試片加工參數	81
表4-3-1不同砂輪顆粒之實驗參數	94
表4-3-2不同切深之實驗參數	101
表4-3-3不同床台橫向進給加工參數	107
表4-3-4不同床台速度加工參數	113
表4-3-5不同材料比較之加工參數	124
表4-3-6冷卻液性質比較表	127

【1】 B.K. Ngoi, A. Sreejith, “Ductile Regime Finish Machining-A Review.” Int. J. Adv Manuf.Technol (2000), pp. 547-550
【2】 趙崇禮、馬廣仁、徐喜清、林宏裕、張永明、許瓊姿，”樹脂結合鑽石砂輪精密輪磨加工矽晶圓表面性狀研究”，磨粒會訊第25期，90年11月15日。
【3】 M. Quirk, J. Serda" Semiconductor Manufacturing Technology", Prentice Hall, New Jersey (2001), pp.2
【4】 H. Xiao "Introduction to Semiconductor Manufacturing Technology", Prentice Hall
【5】 S.M. Sze." Physics of Semiconductor Devices, "John Wiley&Sons, New York (1981)
【6】李明逵編著，“矽元件與積體電路製程”，全華科技圖書股份有限公司，(2002)。
【7】黃志龍，“淺談化學機械拋光的演進與應用”，機械工業雜誌，民國八十九年
【8】 P.V. Zant, " Microchip Fabrication", McGrawHill.
【9】 林易萱，矽晶圓薄化之研磨特性研究，國立中山大學機械與機電工程學系論文，民國九十五年。
【10】 楊忠諺、葉源益，“乾式蝕刻於矽微加工及微機電方面之應用”，毫微米通訊第八卷第四期，pp. 11-17。
【11】 H.E. Exner, “Physical and Chemical Nature of Cemented Carbides”, Int. Metal. Rev., 4, 149 (1979) 
【12】 J. Gurland, “New Scientific Approaches to Development of Tool Materials”, Int. Mater. Rev., 33, No.3, 151 (1988) 
【13】 B. Roebuck, E.A. Almond, “Deformation and Fracture Processes and the Physical Metallurgy of WC-Co Hardmetals”, Int. Mater, Rev., 33, No.2, 90 (1988)
【14】 C.S. Kim, ” Microstructural-Mechanical Property Relationships in WC-Co composites”, Ph. D. Thesis,Carnegie Mellon University Pittsburgh, PA 15213, USA
【15】 J.B, J.W. Hegeman,”Grinding of WC–Co hardmetals”, Wear 248 (2001), pp.187-196
【16】 National Toxicology Program,” Cobalt-Tungsten Carbide:Powders and Hard Metals “, March 16(2009)
【17】 A.D. Krawitz, D.G. Reichel, R. Hitterman, “Thermal Expansion of Tungsten Carbide at Low Temperature”, J. Am. Ceram. Soc., 72, No.3, 515 (1989)
【18】 Cobalt Facts,”Cobalt in Cemented Carbides,”(2006) Cobalt Development Institute
【19】 J. Gurland, “New Scientific Approaches to Development of Tool Materials”, Int. Mater. Rev., 33, No. 3, 151 (1988)
【20】 R.R. Reeber, K. Wang, “Thermophysical Properties of a-Tungsten Carbide”, J. Am. Ceram. Soc., 82, No. 1, 129 (1999)
【21】 Anne Venu Gopal,”Selection of optimμm conditions for maximμm material removal rate with surface finish and damage as constraints in SiC grinding”, International Journal of Machine Tools & Manufacture 43 (2003), pp.1327-1336
【22】 R.Cheung,”Introduction to Silicon Carbide (SiC) Microelectro Mechanical Systems (MEMS)” , Imperial College Press
【23】 G.Philip, Neudeck,”Silicon Carbide Technology”, 2006, 4199_C005.fm Page 1.
【24】 Z.W. Zhong,”Ductile or partial ductile mode machining of brittle materials” , Int J Adv Manuf Technol (2003), pp.579-585.
【25】 J.L. Metzger, A. Torrance, “Dry versus wet grinding of carbide,”Industrial Diamond Review, 6 (1990), pp.296-303.
【26】 P. Koshy, V.K. Jain, G.K. Lal, “Grinding of cemented carbide with electrical spark assistance,” Journal of Materials ProcessingTechnology”, 72 (1997), pp.61-68. 
【27】 S. Malkin, T.W. Hwang,” Grinding mechanisms for ceramics,” Ann.CIRP 45 (2) (1996), pp.1-12.
【28】 V. Weiss,”Application of Fracture Mechnical to Design”, Sagamore Army Materials Reserch Conference Proceedings, (1975), pp.1-22.
【29】 B. R. Lawn,D B Marshall,“Hardness, Toughness and Brittleness: An Indentation Analysis,” Journal Am. Ceram Soc, Vol. 62(1979), pp.347-349
【30】 A. Duszova,”Hardness and Fracture Toughness of Cemented Carbides” (2011), pp.532-534
【31】 C.L. Chao, “Micro material removal mechanisms involved in the precision machining of brittle materials”, Proc. Of Int. Meeting on New Glass Tech., (N. G. F. ‘92) Oct. 19, Tokyo, pp.154-165, 1992
【32】 B.R. Lawn, “Measurement of Thin-Layer Surface Stress by Indentation Fracture”, Journal Material Sci, Vol. 19(1984), pp.4061-4067.
【33】 A. Kailer, Y.G. Gogotsi, K.G. Nickel, “Phase Transformations of Silicon Caused by Contact Loading”, Journal of Applied Physics 81 (7), pp. 3057-3063, 1997
【34】 Ling Yin,A.C. Spowage,K. Ramesh,”Influence of Microstructure on Ultraprecision Grinding of Cemented Carbides”,International Journal of Machine Tools & Manufacture 44 (2004) ,pp.533-543
【35】 B.R.Lawn, Swain, M.V.,”Microfracture Beneath Point Indentations in Brittle Solids”, J Mater Sci, 10 (1975) pp.113. 
【36】 H.H.K. Xu, “Influence of Microstructure on Indentation and Machining of Dental Glass-Ceramics”, Journal of Materials Research 11 (9) (1996), pp.2325-2337.
【37】 A.G. Evans, D.B.Marshall,”Wear Mchanisms in Ceramics”, American Society of Metals, Metal Park, OH,1981, pp.439-452. 
【38】 T.G. Bifano, T.A. Dow, R.O. Scattergood, Ductile-Regime Grinding: A New Technology for Machining Brittle Materials, ASME Journal of Engineering for Industry 113 (5) (1991) pp.184-189
【39】 V.C. Venkatesh, Ln Asaki, H. K. Toenshof, “ Observations on Polishing and Ultraprecision Machining of Semiconductor Substrate Materials”, Annals of The CIRP 44 (2) (1995) pp.611–618.
【40】 D. Christopher, S.D. Kenny, R. Smith, “Nanoscratching of Silver (100) With A Diamond Tip”, Nucl. Instrμm. Methods Phys. Res. B202 (2003), pp.294-299.
【41】 D.Ioan, Marinescu, M. Hitchiner, E. Uhlmann, " Handbook of Machining with Grinding Wheels ", pp35-41
【42】 H.Q. Sun, R. Irwan, H. Huang,”Effect of Microstructure on Mechanical Properties and WearCharacteristics of Cemented Tungsten Carbides”,Advanced Materials Research Vols. 76-78 (2009) pp.609-612
【43】 H. Engqvist, S. Ederyd, N. Axen, S. Hogmark, “Grooving Wear of Single-Crystal Tungsten Carbide”, Wear 230 (1999) pp.165-174.
【44】 K. Jia, T.E. Fischer, “Abrasion Resistance of Nanostructured and
Conventional Cemented Carbides”, Wear 200 (1996) pp.206-214
【45】 S. Ndlovu, K. Durst, M. Goken,”Investigation of The Sliding Contact Properties of WC-Co Hard Metals Using Nanoscratch Testing”,Wear 263 (2007) pp.1602-1609
【46】 J. Pirso, M. Viljus, S. Letunovits,” Friction and Dry Sliding Wear Behavior of Cermets”,Wear 260 (2005) 815–824. pp.815-824.
【47】 H. Huang, R. Irwan, T. Kuriyagawa: Key Eng. Mater. Vol.329 (2007), pp. 385.
【48】 R. Irwan, H. Huang: Int. J. Surf. Sci. Eng. Vol.2 (2008), pp.29
【49】 H.Q. Sun, R. Irwan, Han Huang,” Effect of Microstructure on Mechanical Properties and WearCharacteristics of Cemented Tungsten Carbides”, Advanced Materials Research Vols. 76-78 (2009), pp 609-612
【50】 C. K. Syn, J. S. Taylor, “Ductile Brittle Transition of Cutting
Mode in Diamond Turning of Single Crystal Silicon and Glass”, ASPE/IPES Conference, Monterey, 1989
【51】 T. Shibata, S. Fujii, E. Makino, M. Ikeda, “Ductile Regime Turning Mechanisms of Single Crystal Silicon”, Precision Engineering (1996), pp.129-137.
【52】 J.Yan, T. Asami, H. Harada ,”Fundamental  Investigation of Subsurface Damage in Single Crystalline Silicon Caused by Diamond Machining”, Precision Engineering 33 (2009), pp.378-386
【53】 C. F.Cheung, W. B. Lee" Surface Generation in Ultra-Precision Diamond Turning :Modell and Practices",Professional Engineering Publishing Limited,UK
【54】 M.Kerstan, A.Ehlert, " Ultraprecision Grinding and Single Point Diamond Turing of Silicon Wafers and Their Characterisation",1998
【55】 P. N. Blake, “Ductile Regime Machining of Germaniμm 
and Silicon,” Journal Am. Ceram Soc, Vol 73(1990), pp.949-957.
【56】 H.S. Lim, K. Fathima, A. Senthil Kμmar, M. Rahman,”A Fundamental Study on The Mechanism of Electrolytic In-Process Dressing (ELID) Grinding”, Mach. Tools Manuf. 42 (2002), pp.935-943. 
【57】 H. Ohmori, T. Nakagawa,”Mirror Surface Grinding of Silicon Wafers With Electrolytic In-Process Dressing”, Annals of The CIRP 39 (1) (1990) 329-332
【58】  K. Fathima, A. Senthil Kμmar, M. Rahman, H.S. Lim,”A Study on Wear Mechanism and Wear Reduction Strategies in Grinding Wheels Used For ELID Grinding”, Wear 254 (2003), pp.1247-1255
【59】  K. Fathima, M.Schinhaerl, A. Geiss, R.Rascher , P.Sperber ,”Wear Analysis of Electrolytically Dressed Wheels for Finishing Substrate Materials “,Tribology International 43 (2010),pp. 245-251
【60】 Y. Zhou, P.D. Funkenbusch, D.J. Quesnel, “Stress Distribution at
The Abrasive Matrix Interface During Tool Wear in Bound Abrasive Grinding—A Finite Element Analysis”, Wear 209 (1997) 247-254.
【61】 M.Schinhaerl, A. Geiss, R. Rascher, P.Sperber,” Wear Analysis of Electrolytically Dressed Wheels for Finishing Substrate Materials”, Tribology International 43 (2010) 245-251
【62】 M.M. Islam,A. Senthil Kμmar, S. Balakμmar, H.S. Lim, M. Rahman ,”Characterization of ELID Grinding Process for Machining “,Silicon Wafers Journal of Materials Processing Technology 198(2008), pp.281-290
【63】 S. Kalpakjian, S.R.Schmid,”Manufacturing Enginneering and Technology”Fifth Edition in SI Units(2006),pp.798-799
【64】 E.Paul Degarmo, J T. Black, Ronald A. Kohser,”Matererials and Processes in Manufacturing”Ninth Edition (2006),
pp. 509-515
【65】 J.W. Gardener, H.T. Hingle, “From Instrμmentation to Nanotechnology”, Gordon and Breach Science Publishers, USA, 1991. 
【66】 A.V. Gopal, P. V. Rao,” Selection of Optimμm Conditions for Maximμm Material Removal Rate with Surface Finish and Damage as Constraints in SiC Grinding”, International Journal of Machine Tools & Manufacture 41 (2001) pp.1831-1843
【67】 P.S. Sreejith, B.K.A. Ngoi,”Material Removal Mechanisms in Precision Machining of New Materials”, International Journal of Machine Tools & Manufacture 41 (2001) ,pp.1831-1843
【68】  Jing Li, J.C.M. Li,”Temperature Distribution in Workpiece During Scratching and Grinding”, Materials Science and Engineering A 409 (2005), pp.108-119
【69】 H.A. Abdel-Aal, S.T. Smith, J.A. Patten,”On The Development of Surface Temperature in Precision Single Point Diamond Abrasion of Semiconductors”, Int. Comm.Heat MassTransfer,
Vol.24, No.8 (1997), pp.1131-1140
【70】 S.Kalpakjian, S.R. Schmid,”Manufacturing Enginneering and Technology”Fifth Edition in SI Units (2006),pp.798-799
【71】  Lawn,B. , Wilshaw, R. " Review of Indentation Fracture: Principles and Applications ", 1975
【72】 黃國政，光學鏡片加工之殘留應力檢測技術，精密儀器中心簡訊55期，民國九十二年。
【73】 T. Shibata, Kurihara K, Makino E, Ikeda M.”Cross-Section Transmission Electron Microscope Observations of Diamond-Turned Single-Crystal Si Surfaces”, Appl Phys Lett (1994), pp.2553-2555.
【74】 C.S. Kim ,”Microstructural-Mechanical Property Relationships in WC-Co Composites”, Carnegie Mellon UniversityPittsburgh, PA 15213, USA
【75】 H.E.Exner, “Physical and Chemical Nature of Cemented Carbides”, Int. Metal. Rev., No. 4, 149 (1979) 
【76】 A.D. Krawitz,D.G. Reichel, R. Hitterman, “Thermal Expansion of Tungsten Carbide at Low Temperature”, J. Am. Ceram. Soc., 72, No.3, 515 (1989) 
【77】 R.R. Reeber, K. Wang, “Thermophysical Properties of A-Tungsten Carbide”, J. Am. Ceram. Soc., 82, No. 1, 129 (1999)
【78】 D.P. Field, B.L. Adams, “Interface Cavitation Damage in Polycrystalline Copper”, Acta Metall., 40, No.6, 1145 (1992)
【79】 http://www.apisc.com/BX6151.htm
【80】 鄭信民,”場發射掃描式電子顯微鏡分析技術應用簡介”, 工業材料雜誌 201期(2003),pp.109-116
【81】 http://www.jeol.com/tem/jem2100f.html
【82】 http://www.jeol.com
【83】 http://www.freetechebooks.com/txt-2011/tencor-alpha-step.html
【84】 E.Paul Degarmo, "Materials and Processes in Manufacturing ",9 Edition.
【85】 http://www.toshiba-machine.co.jp
【86】 http://www.kentind.com
【87】 http://www.grindingwheel.com.tw/
【88】 B. K.Ngoi, A.Sreejith,”Ductile Regime Finish Machining-A Review”, Int J Adv Manuf Technol (2000) 16:pp.547-550
【89】 Z.W.Zhong,” Ductile or Partial Ductile Mode Machining of Brittle Materials”, Int J Adv Manuf Technol (2003), pp.21:579-585 
【90】 D.R.Clarke ,”Amorphous and Conductivity of Silicon and Germaniμm Induced by Indentation”,Physical Review Letters, 23 May 1988

【91】 J. Yan,”Fundamental Investigation of Subsurface Damage in Single Crystalline Silicon Caused by Diamond Machining”, Precision Engineering 33 (2009), pp.378-386
【92】T. Li, Q. Li,J.Y.H. Fuh,”Effects of Lower Cobalt Binder Concentrations in Sintering of Tungsten Carbide”,Materials Science and Engineering A 430 (2006), pp.113-119
【93】S.Venkatachalam, X. Li, S. Y. Liang,” Predictive Modeling of Transition Undeformed Chip Thickness in Ductile-Regime Micro-Machining of Single Crystal Brittle Materials”, Journal of Materials Processing Technology 209(2009), pp.3306-3319