超声振动辅助抛光BK7过程中聚氨酯抛光垫磨损行为

抛光光学玻璃等硬脆材料时常选用聚氨酯抛光垫,其微观形貌和磨损直接影响抛光精度和效率.本文对不同抛光时长下聚氨酯抛光垫微观形貌和磨损行为及其对材料去除率和表面粗糙度的影响进行了实验研究.结果表明：当主轴转速为8 000 r/min,进给速度为0.015 0 mm/s,轴向超声振幅为5μm时,材料去除率和表面粗糙度分别为0.977μm/min和153.67 nm.聚氨酯抛光垫在30 min内磨损量较小,随着抛光时长的增加,抛光垫表面孔隙逐渐被磨粒和玻璃碎屑填充,破坏抛光垫表面的疏松多孔结构,导致抛光垫表面硬化,失去弹性.同时,侵入抛光垫表面的磨粒会阻止抛光接触区域内的磨粒更新,导致抛光质量降低.     

聚氨酯抛光材料切削加工时的切削力研究

本主旨在通过切削聚氨酯抛光材料时的切削力研究,选取这种材料切削加工时的各切削参数和确定切削力经验公式。作者在获得大量数据的基础上,通过多元回归原理确定了切削力的经验公式。在研究了各种因素对切削力的影响规律后,对切削加工时的各参数提出了一些建议。     

连续进动气囊抛光材料去除特性研究

为提高和调控模具自由曲面的加工效率与质量,提出了机器人辅助连续进动气囊抛光方法;运用运动学原理,推导了行切法加工方式下的切向速度数学模型;基于Preston方程,建立了连续进动气囊抛光材料去除模型;通过MATLAB仿真技术,分析了其它工艺参数一定的条件下,进给速度和叠加次数对气囊抛光切削方向分布和材料去除特性的影响;以材料快速均匀去除为目标,获得了优化进给速度v=0.7mm/s和叠加次数n=3.最后,通过机器人辅助气囊抛光系统,进行了试验对比验证,与仿真结果吻合,证实了连续进动气囊抛光方法应用于模具自由曲面抛光的有效性.     

聚氨酯橡胶的固定磨粒湿磨损机理的试验研究

对聚氨酯橡胶的固定磨粒湿磨损机理的试验研究结果表明,聚氨酯橡胶在固定磨粒湿摩擦工况下,磨损量随相对速度和比压的增加而增大,摩擦系数随相对速度的增加而增大,随比压的增加而减少。实验还证明,聚氨酯橡胶的耐磨性比其它橡胶高10倍左右,是一种抗磨性好的材料。本试验结果对石油井下动力钻具摩擦副的材料选择有一定的参考价值。     

英国科学家研究发现可用真菌降解聚氨酯塑料

聚氨酯塑料是主链中含有氨基甲酸酯特征单元结构的一类高分子材料。聚氨酯塑料按照制备原料比例的不同可以制成各种软硬塑料泡沫材料，广泛用于制作黏合剂、鞋、家具、汽车和建筑等领域。聚氨酯塑料及其制品废弃后会形成大量垃圾造成环境污染。英国的科学家将聚氨酯塑料埋入含有某些真菌的土壤中，     

基于PLC的齿轮电解抛光控制系统的设计

齿轮电解抛光控制系统对加工质量等影响重大,为设计实现电解抛光高精度控制系统,基于电解抛光加工原理、PLC控制和界面组态技术,设计实现一套齿轮电解抛光控制系统。通过对工艺的分析与闭环控制思想设计PLC程运行流程,通过组态软件设计控制系统的人机交互界面。选择西门子S7-1200 PLC控制器和交流伺服电机主轴控制策略,通过温度控制仪和p H仪等辅助控制设备对温度和p H值进行闭环控制。设计短路检测电路,保护控制系统器件。调试验证系统的运行稳可靠,达到很好的抛光效果,同时该控制系统也可用于其它结构件的电解抛光加工。     

超声椭圆振动-化学机械复合抛光硅片实验研究

在研制超声椭圆振动-化学机械复合抛光硅片实验装置基础上,进一步开展了抛光压力P,抛光点速度v及抛光液供给量Q等可控工艺参数对硅片抛光表面粗糙度、表面形貌和材料去除率影响的有无超声椭圆振动辅助抛光的对比实验研究.实验结果表明:抛光工具的超声椭圆振动有利于抛光垫保持良好的表面形貌和抛光区获得良好的工作状况,提高硅片材料的去除率;抛光压力对抛光质量的影响最大,抛光速度次之,抛光液供给量影响最小;在最佳抛光效果情况下,可使硅片抛光表面粗糙度值由传统抛光法所获得的Ra0.077ìm降到超声辅助抛光法的Ra0.042 ìm,材料去除率最多可提高18%,并且工件表面形貌有明显改善.     

聚氨酯橡胶的固定磨粒湿磨损机理的试验研究

对聚氨酯橡胶的固定磨粒湿磨损机的试验研究结果表明，聚氨酯橡胶在固定磨粒湿摩擦工况下，磨损量随相对速度和比压的增加而增大，摩控系数随相对速度的增加而增大，随比压的增加而减少。实验证明，聚氨酯橡胶的耐磨性比其它橡胶高10倍左右，是一种抗磨性好的材料。本试验结果对石油井下动力钻具摩擦副的材料选择有一定的参考价值。     

聚氨酯特种电缆材料的研究

本文论述了聚氨酯特种电缆材料的共混工艺和优异性能及其影响因素。并且阐明了这种新型材料是用于特种电缆和光缆护套的理想材料。     

含阿司匹林的丝素/聚氨酯共混膜的组织相容性评价

采用一种自制的非水溶性丝素粉体与医用聚氨酯共混制膜.一方面,利用丝素蛋白良好的生物相容性来提高聚氨酯材料的生物相容性,弥补其用于小口径人造血管材料时生物相容性的不足;另一方面,以这种非水溶性丝素粉体为药物载体,将阿司匹林加入到聚氨酯膜中,来提高聚氨酯膜的抗炎症性能,开发新的小口径人造血管材料.以空白组为阴性对照组,PTFE材料为阳性对照组,采用体内埋植实验来评价新材料的组织相容性.结果表明,PTFE材料的组织相容性最差,丝素/聚氨酯共混膜材料的组织相容性良好.共混膜中加入阿司匹林后,其炎性反应减轻.     

磨粒和抛光垫对铝合金化学机械抛光性能

磨粒和抛光垫为化学机械抛光(CMP)提供了重要的机械磨削作用。为了探讨磨粒和抛光垫对铝合金化学机械抛光的磨削作用,研究了不同种类磨粒和抛光垫对材料去除率和表面形貌的影响。结果表明：在pH=12-13时,氧化铝抛光液去除率(MRR)为910nm/min,远大于二氧化硅与氧化铈抛光液,且获得较为理想光滑表面。3种不同抛光垫抛光后的铝合金表面,呢子抛光垫表面将不会出现划痕与腐蚀点,表面粗糙度较低为10.9nm。随着氧化铝浓度的增加,材料去除率(MRR)和表面粗糙度(Ra)均增加。当氧化铝含量为4wt%时,抛光垫使用呢子抛光垫适宜铝合金化学机械抛光,在获得高去除率的同时铝合金表面精度高。     

快速抛光技术接触压力建模与仿真

快速抛光技术不但可提高加工速度,还能保证抛光精度,是实现超精密平面光学元件批量化加工的最有效加工方式.通过对快速抛光原理的分析,建立了工件与抛光垫之间的弹性力学模型,分析了载荷条件和边界位移条件,并以此为基础建立了工件与抛光垫的有限元模型.通过仿真分析得出了接触压力的分布情况,并通过抛光实验验证了仿真结果,为研究快速抛光技术提供了实验理论依据.     

Research on the molecular scale material removal mechanism in chemical mechanical polishing

This paper investigates a novel molecular scale material removal mechanism in chemical mechanical polishing （CMP） by incorporating the order-of-magnitude calculations, particle adhesion force, defect of wafer, thickness of newly formed oxidized layer, and large deformation of pad/particle not discussed by previous analysis. The theoretical analysis and experimental data show that the indentation depth, scratching depth and polishing surface roughness are on the order of molecular scale or less. Therefore, this novel mechanism has gained the support from wide order-of- magnitude calculations and experimental data. In addition, with the decrease in the particle size, the molecular scale removal mechanism is plausibly one of the most promising removal mechanisms to clarify the CMP polishing process. The results are useful to substantiating the molecular-scale mechanism of the CMP material removal in addition to its underlying theoretical foundation.     

Analysis on contact and flow features in CMP process

Chemical mechanical polishing/ planarization (CMP) has evolved into a key technology of integrated circuit (IC) industry to accomplish wafer surface polishing with high precision[1]. To a larger extent, however, CMP is still a black art, i.e. empirical or…     

衬底基片表面加工变形问题研究

在分析衬底基片加工工艺和衬底基片加工试验的基础上,得出导致衬底基片表面变形的因素有：支承盘精度、粘片的方法、衬底基片的表层应力、抛光垫的材质。提出采用较高刚度和硬度的陶瓷支承盘和及时修整,使支承盘保持较高的表面形状精度。采用真空粘片,使衬底基片紧密贴合支承盘。通过双面研磨、双面抛光以及基片表面处理使得衬底基片两面应力一致。根据不同的衬底基片选择硬度适当的抛光垫,从而有效解决衬底基片表面加工变形问题。实现了衬底基片平面度小于5μm。     

小振幅兆声对硅片化学机械抛光效果的影响

为了改善硅片化学机械抛光效果,提高硅片表面质量,一小振幅兆声振子引入化学机械抛光系统,通过对比表面粗糙度大小和分布,发现该振子对改善硅片化学机械抛光效果有明显促进作用。测试表明:振子频率为1.7 MHz,中心最大振幅约为70 nm;硅片表面振动频率为1.7 MHz,中心最大振幅小于10 nm;该振子独立抛光时,未发现硅片表面粗糙度明显降低,但它能引起抛光液微流动,使储存在抛光垫窠室中更多的抛光液进入接触区参与抛光。无振动抛光时,硅片中心区域抛光液供给不足,造成该区抛光效果较差;兆声致微流动能有效缓解这种不足,改善硅片中心区域抛光效果,不仅如此,它还能有效降低其他区域的表面粗糙度。与无振动抛光的硅片相比,经过兆声辅助抛光的硅片,表面粗糙度更小,分布更均匀。     

环形抛光盘几何参数对去除函数的影响

为获得与理想去除函数更为接近的去除函数,采用中心开孔的环形抛光盘作为抛光工具,推导环形抛光盘在行星运动方式下的去除函数模型,探究环形抛光盘偏心率m及中心孔径r1对去除函数形状及误差修正能力的影响。研究表明:当0<06时,去除函数的中心区域出现较大程度的“凹陷”,不具备理想去除函数特性;中心开孔孔径r1主要影响去除函数的峰值区域大小及边缘去除量,随着r1增大,去除函数中心峰值区域越窄,边缘去除量减小,去除函数呈现出“脉冲特性”,有利于中频误差的修正;与应用较为广泛的圆形抛光盘去除函数相比,在相同偏心率m下,环形抛光盘的中频误差控制能力优于圆形抛光盘。>     

硅片抛光的接触压强分布与宏观形貌创成机理

为了获得单晶硅片化学机械抛光过程中的接触压强分布及其对基片平面度的影响规律,从化学机械抛光的实际出发,建立了抛光过程的接触力学模型和数学模型.利用有限元方法对接触压强分布进行了计算和分析,并利用抛光实验对计算结果进行了验证;获得了化学机械抛光过程硅片与抛光垫之间的接触表面压强分布形态,以及抛光垫的物理参数对压强分布的影响规律,确定了接触压强分布形态和硅片平面度误差的关系.结果表明,接触压强的分布是不均匀的,而且在硅片外径邻域内接触压强最大,从而导致被加工硅片产生平面度误差和塌边现象.合理地选择抛光垫的弹性模量和泊松比,可以改善接触表面压强分布的均匀性,从而使硅片有效区域的平面度变得更好.     

基于单分子层去除机理的芯片化学机械抛光材料去除模型

基于单分子层材料的去除机理,应用微观接触力学和概率统计方法建立了化学机械抛光(CMP)及材料去除的数学物理模型.模型揭示了材料的去除率和磨粒的大小、浓度呈非线性关系,而且模型预测结果与已有的试验数据相吻合,为进一步研究磨粒对CMP材料去除的影响提供了新的研究视角.